膜-压缩冷凝耦合回收gtl尾气中轻烃的研究

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1、大连理工大学硕士学位论文膜-压缩冷凝耦合回收GTL尾气中轻烃的研究姓名：柴永峰申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：贺高红20090701大连理工大学硕士学位论文摘要天然气制液体燃料(GTL)工艺为天然气的综合利用提供了一条有效的途径，解决了过去天然气利用成本高的缺点。但在生产过程中存在一个问题：合成气中的N2等惰性气体在工艺流程中的循环积累降低了合成气的转化率和能量的利用率，因此有必要将部分累积了惰性气体的合成气作为弛放气排出。但这部分弛放气中仍含有大量已合成的轻烃资源，如果就此作为燃料气则降

2、低了资源和能源的效率。所以，从弛放气中回收轻烃是一个亟待解决的问题。传统的深冷、油吸收等方法投资成本大、能耗高，不利于企业低能耗的发展方向。基于此，本文提出膜分离与压缩冷凝耦合的新工艺，并采用UniSimDesign对操作参数进行模拟优化，达到了低能耗高效率回收GTL弛放气中轻烃的目的。本文基于国内某大型炼厂133000Nm3·h1的GTL弛放气综合回收项目，提出了深冷工艺、氢膜(HM)．有机蒸汽膜(VOCM)．压缩冷凝耦合工艺和VOCM．HM．压缩冷凝耦合工艺三种方案回收弛放气中的轻烃，并确定了各

3、方案的最佳操作条件：深冷工艺的冷凝温度为．70℃；HM．VOCM．压缩冷凝耦合工艺和VOCM．HM．压缩冷凝耦合工艺的冷凝温度、膜的总面积和两段膜的面积比分别为．30℃、．30℃；7000m2、11000m2和2．0、2．0。综合考虑各方案的经济效益和产出投入比，HM．VOCM．压缩冷凝耦合工艺为GTL弛放气中轻烃回收的最优方案，年经济效益和产出投入比分别为2．96亿元和1．283。在此基础上，建立了精馏系统对轻烃进行进一步分离回收。脱甲烷塔、脱乙烷塔和脱戊烷塔的塔板数分别为36、37和34：进料位

4、置分别为18、16和14；回流比分别为0．55、10和1；塔釜出料量分别为194kmol·h．1、170kmol·h1和46kmol·h．1。轻烃回收结果为：乙烷、液化石油气(LPG)和轻油的产量分别为0．74t·h．1、6．18t·h-1和3．66t·h．1。C2H6、LPG中的C3H8和C4Hlo、轻油中的C5+的回收率分别为48．9％、85．3％和88．0％，达到了对GTL弛放气中轻烃的低能耗高效率回收，获得了很好的经济效益。最后考察了各种因素等对轻烃回收效果的影响，结果表明：随着弛放气压力、

5、流量和C2+组成的增大，年经济效益提高，但轻烃回收率变化不大，说明HM．VOCM．压缩冷凝耦合工艺随弛放气波动具有操作弹性大的优点。随着膜分离器价格的降低，轻烃产品价格的上升，年经济效益提高。可见随着膜科学的不断发展和石油的日益短缺，该工艺的经济性会越来越高。通过对各种影响因素的分析，为实际生产提供了一定的指导意义。关键词：GTL弛放气：轻烃；膜分离；压缩冷凝；UniSimDesign膜．压缩冷凝耦合回收GTL尾气中轻烃的研究StudyontheRecoveryofLighthydrocarbons

6、fromGTLVentgasbyMembrane—CompressionCondensationHybridtechnologyAbstractTheconversionofnaturalgastoliquidfuels(GTL)isallimportantandeffe：ctivewaytoutilizenaturalgas，whichishelpfultoreducethecostofnaturalgasutilizationinthepast．However，theaccumulationof

7、theinertgasessuch船nitrogenintheprocessalwaysdecreasestheconversionefficiencyofsyngasandreducestheutilizationofenergy，andtheGTLventgasisreleased．Theventgascontainsmuchsynthesizedlighthydrocarbons，ifitisflaredorusedaslowgradefuel，itsvalueisdepreciated．Th

8、erefore，itisimperativetodesignallefficientprocesstorecoverlighthydrocarbonsfromtheventgas．However，noeconomicalmethodofseparatingthesegasesisavailableinthepast．BasedonthesimulationandoptimizationoftheUniSimDesignsoftware，thispaperdesigne