O賈振冬(油田經(jīng)濟貿(mào)易置業(yè)總公司 遼寧盤錦 124008)

分析膨脹法輕烴回收的過程模擬及其應(yīng)用

O賈振冬
(油田經(jīng)濟貿(mào)易置業(yè)總公司 遼寧盤錦 124008)

天然氣是我國的重要資源，是影響社會安定和經(jīng)濟進步的關(guān)鍵因素。天然氣是一種具有性能可靠、潔凈、清潔的能源，是生產(chǎn)生活中的重要部分。天然氣主要是由低飽和烴為主的烴類，并以甲烷為主。而輕烴是天然氣的開采和深加工過程中副產(chǎn)物，如不能得到有效的回收，會導(dǎo)致資源的浪費和損失，因此，需要科學(xué)的展開回收工藝對輕烴進行回收利用。以下本文就膨脹法輕烴回收展開探討，并對其的回收過程進行模擬分析，結(jié)合膨脹法的實際情況對其的具有應(yīng)用進行闡述，旨在為相關(guān)技術(shù)人員提供參考。促使輕烴可以得到有效的回收，并切實將輕烴轉(zhuǎn)換為氣體燃料，為生活和工業(yè)生產(chǎn)提供能源，實現(xiàn)資源的綜合利用。

膨脹法；輕烴回收；過程模擬；應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟的不斷進步與完善，國內(nèi)天然氣開采技術(shù)得到了有效的提升，這也使得天然氣的開采量和應(yīng)用量得到了進一步的強化，但是在實際的天燃氣開采和深加工的過程中，會由一部分副產(chǎn)物生產(chǎn)：輕烴。如果不能有效的對輕烴的回收工藝，必然會導(dǎo)致天然氣資源的損失，不符合綠色經(jīng)濟和低碳環(huán)保理念的需求。因此，需要科學(xué)的對輕烴的回收方法進行選擇，使得輕烴可以得到有效的利用，實現(xiàn)資源的綜合利用。膨脹法是輕烴回收的重要方法，在實際的應(yīng)用過程中，需要科學(xué)的對其回收輕烴的過程進行模擬，促使膨脹法的應(yīng)用質(zhì)量和應(yīng)用效率可以得到有效的提升，實現(xiàn)輕烴的有效回收。

一、輕烴回收意義及膨脹法過程模擬的相關(guān)概述

1.輕烴回收的目的及意義

天然氣是我國重要的戰(zhàn)略資源，主要是由氣態(tài)甲烷構(gòu)成，是現(xiàn)代人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)中的重要燃料和原料，是一種具有潔凈、高效、熱值高的能源，可以采用長輸管道的儲運方式，減少對大氣的污染，具有較強的應(yīng)用價值。

但是天然氣在實際的開采過程和工業(yè)生產(chǎn)過程中，會導(dǎo)致一部分的輕烴不能得到有效的應(yīng)用，因此，需要科學(xué)的展開輕烴回收工程，科學(xué)的對輕烴回收技術(shù)進行影響，減少輕烴的浪費，提高資源的利用效率。

2.輕烴回收的過程模擬

在實際的輕烴回收過程中，需要科學(xué)的展開輕烴回收的過程模擬，為了實現(xiàn)輕烴回收的過程模擬，需要科學(xué)的對計算機系統(tǒng)進行使用，并結(jié)合回收的具體方法，科學(xué)的對數(shù)學(xué)模型進行構(gòu)建。其中，數(shù)學(xué)模型主要是由物料、能量、相平衡等構(gòu)成的，結(jié)合流程計算對輕烴的各個平衡進行計算，從而使得輕烴的回收質(zhì)量和回收效果可以得到提升。輕烴回收的過程模擬，可以應(yīng)用到工藝參數(shù)的優(yōu)化、回收過程中的操作與設(shè)計問題。促使輕烴可以得到綜合利用。

二、輕烴回收的過程工藝計算

輕烴回收的工藝計算是過程模擬的基礎(chǔ)，在實際的過程工藝計算的過程中，需要科學(xué)的對單元模型進行構(gòu)建，并根據(jù)模型和相關(guān)條件進行控制，確保計算的結(jié)果具有代表性，為輕烴的回收提供參考。

1.狀態(tài)方程與平衡過程

結(jié)合輕烴的特點，天燃氣的副產(chǎn)物輕烴主要呈液態(tài)特性，需要科學(xué)的對液體的狀態(tài)方程進行分析，對輕烴的壓力、體積和溫度等進行描述，并結(jié)合這些具體參數(shù)的實際情況，對輕烴的狀態(tài)方程進行改進，從而使得狀態(tài)方程可以具有代表性，能夠?qū)p烴的實際情況進行表述，促使膨脹法回收輕烴的質(zhì)量可以得到提升。

膨脹法回收輕烴的過程中，需要科學(xué)的對物料、能量、相平衡等的平衡過程進行計算。通過泡點計算、露點計算、部分冷凝和氣化計算等內(nèi)容進行計算，從而獲得輕烴平衡過程中的具體內(nèi)容，為輕烴的過程模型建立提供參考。

2.輕烴回收工藝單元計算

輕烴回收工藝單元是實現(xiàn)膨脹法輕烴回收的重要部分，在實際的計算過程中，需要對各個不同的單元進行計算。其中主要有：增壓單元工藝計算、制冷單元工藝計算、換熱單元計算、精餾單元計算。

(1)增壓單元工藝計算，泵是膨脹法輕烴回收中的重要設(shè)備，主要是為液體提供壓力，促使工藝可以順利的實施，泵單元的計算，通過對功率和效率、揚程、流量等的綜合計算，為泵的選型提供參考，促使泵的選型可以與膨脹法回收相符合。此外，壓縮機同樣是實現(xiàn)膨脹法的有效設(shè)備，有壓縮機對天然氣進行增壓，促使其可以滿足回收輕烴的需求。壓縮機單元的計算過程匯總，可以結(jié)合動力學(xué)計算物料平衡等，促使壓縮機可以滿足膨脹法的輕烴回收需求。

(2)制冷單元工藝計算，絕熱閃蒸工藝是膨脹法中的關(guān)鍵工藝，是一個重要的熱力過程，結(jié)合閃蒸的閃蒸程序情況，科學(xué)的對氣化率等進行計算，最終得到節(jié)流后溫度可以。并根據(jù)獲得的具體的闡述對膨脹法進行調(diào)整，提高工藝的有效性。膨脹制冷工藝主在確保對外做功不便的情況下，對氣體進行壓縮和制冷。在進行膨脹制冷單元計算時，可以結(jié)合熵的實際變化情況對其進行計算，從而獲得絕熱效率。

(3)換熱器單元和精餾單元的計算，通過傳熱率和熱量衡算等內(nèi)容計算換熱氣的單元的具體參數(shù)。結(jié)合相平衡、物料平衡和能量平衡等對精餾單元進行計算。

三、膨脹法輕烴回收過程的模擬

結(jié)合膨脹法的工藝回收單元計算和條件控制的情況，科學(xué)的對膨脹法輕烴回收過程中的模型進行構(gòu)建，促使過程模型具有良好的代表性，可以有效的對膨脹法輕烴回收進行代表，并根據(jù)模型科學(xué)的膨脹法輕烴回收過程進行完善，提高回收效率，提高安全系數(shù)。

模型建立

(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單元圖，在進行模型建立之前，需要科學(xué)的對膨脹法輕烴回收的工藝流程圖進行分析，并且回收流程圖可以順利轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)單元圖，將工藝流程中的不同工藝和設(shè)備，用單元結(jié)構(gòu)的方式表示，用A表示單元，用S表示物流，為模型建立提供參考。膨脹法輕烴回收的流程圖和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單元圖如下所示。

圖1 膨脹法輕烴回收的流程圖和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單元圖

(2)結(jié)構(gòu)模型，結(jié)構(gòu)單元圖轉(zhuǎn)換完成后，根據(jù)數(shù)學(xué)方法對結(jié)構(gòu)單元圖與各股物流之間的關(guān)系進行闡述。為了實現(xiàn)結(jié)構(gòu)模型的表述，可以采用矩陣的方式對其進行表示，綜合的對物流號和單元號進行闡述，并將負數(shù)代表流出的物流。并根據(jù)膨脹法的工藝單元計算的實際情況，合理的對其進行輸出，從而獲得系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型。其具體如下所示：并采用RP矩陣的形式對結(jié)構(gòu)模型進行表述：

(3)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，結(jié)合獲得的結(jié)構(gòu)模型和結(jié)構(gòu)單元圖，及其工藝單元的計算結(jié)構(gòu)，綜合對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進行解讀，最終形成具有代表性的膨脹法輕烴回收過程的模擬數(shù)學(xué)模型，其具體如下所示：

(4)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的求解，在獲得系統(tǒng)方程后，需要根據(jù)實際的熱膨脹回收情況，科學(xué)的對數(shù)學(xué)模型進行分解，將其分成具有代表性的模塊，并分別對不同的模塊進行求解。分解求解過程中，需要科學(xué)的對物流切入點進行選擇，從而使得計算準(zhǔn)確性和可靠性可以得到提升。此外，系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型并由計算機展開相關(guān)驗證計算，從而有效的獲得最終的解。求解時，可以采用序貫?zāi)K法展開，充分應(yīng)用結(jié)構(gòu)單元圖，并根據(jù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的具體內(nèi)容，按照順序展開模擬計算，

四、膨脹法輕烴回收過程模擬的應(yīng)用

膨脹法輕烴回收過程模擬具有十分重要的作用，可以有效的對輕烴回收提供參考，及時對回收中的一些問題進行處理，促使輕烴回收質(zhì)量和回收效率可以得到有效的提升。例如：某化工企業(yè)為了實現(xiàn)23200Nm3/d的天然氣的，輕烴的回收使用，采用膨脹法對輕烴展開回收工藝，其中，天然氣的壓力位0．15MPa，初始溫度為28℃。結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)對膨脹法輕烴回收的過程進行模擬。該化工企業(yè)在實際的模擬過程中，有效的對模型的目標(biāo)和約束條件進行控制，采用LPGProcess軟件對影響輕烴回收的因素進行分析，結(jié)合輕烴回收過程的模的數(shù)學(xué)模型的解，科學(xué)的對工藝參數(shù)進行優(yōu)化，從而有效的提高輕烴回收質(zhì)量的提升。此外，該化工企業(yè)通過對結(jié)構(gòu)單元圖的構(gòu)建和工藝單元的計算，科學(xué)的對膨脹法輕烴回收中的設(shè)備進行選擇，科學(xué)的對制冷溫度和壓力等進行操作，促使輕烴的回收效率可以得到有效的提升。

五、結(jié)束語

天然氣是我國重要的能源，具有儲量高、潔凈、安全、污染低的特點，可以廣泛的應(yīng)用到城鎮(zhèn)居民日常生活中，還可以大范圍的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，作為工業(yè)生產(chǎn)的主要原料，實現(xiàn)天然氣的深加工。但是在實際的天然氣生產(chǎn)和深加工過程中，輕烴不能得到有效的回收和利用，造成大量的資源流失。為此，需要科學(xué)的展開輕烴的回收，采用膨脹法的方式對輕烴進行回收，分析膨脹法輕烴回收的過程模擬，并結(jié)合過程模擬的解，科學(xué)的回收工藝進行優(yōu)化，實現(xiàn)輕烴的有效利用，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]于長福.膜膨脹機耦合冷凝技術(shù)回收輕烴的流程優(yōu)化[D].大連理工大學(xué),2011.

[2]胡麗春.某輕烴回收單元裝置改造方案研究[D].西南石油大學(xué),2014.

[3]周妍妤. LNG接收站輕烴回收工藝研究[D].西南石油大學(xué),2015.

[4]張東華,賀瑞萱.輕烴回收工藝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].廣州化工,2014,v.4208:22-25.

Analysis on the Process Simulation of Ilatometry Light Hydrocarbon Recovery and Its Application

Jia Zhendong

（Oilfi eld economic trade real estate corporation,Liaoning Panjin,124008）

Natural gas is the important resources in China and it is the key factors that affect social stability and economic progress. Natural gas the energy with the characteristics of reliable performance and cleanness and it is the important part in production and living. Natural gas is the hydrocarbon mainly made up with low saturated hydrocarbon, which gives priority to methane. Besides, light hydrocarbon is the by-product in the process of natural gas mining and deep-processing,which can lead to a waste and loss of resources,if it cannot get a effective recycle , therefore, it needs scientif c process for light hydrocarbon recycle and application. This paper will take analysis on dilatometry light hydrocarbon recovery and also take simulation on its recovery process, combined with the actual situation of dilatometry to take exposition on its specif c application to provide reference for relative technicist.The aim is to make light hydrocarbons get effective recycle, and actually converts light hydrocarbon to gas fuel providing energy for life and industrial production and achieve the comprehensive utilization of resources.

dilatometry；light hydrocarbon recovery；process simulation；application

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