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我国的油田伴生气和凝析气田气含有丰富的乙烷,具有很大的回收价值,但国内的乙烷回收装置较少、处理量小、工艺流程单一,主要对油田伴生气进行乙烷回收。在乙烷回收过程中,由于制冷深度较高,原料气中的CO2会形成固体,造成设备冻堵,影响装置的安全运行。因此,应用国内外乙烷回收高效工艺、CO2冻堵控制技术、系统热集成技术对含CO2天然气乙烷回收工艺进行研究,可以提高国内油气资源的利用水平,对实现凝析气田高效经济开发具有重要意义。本文在相态平衡理论的基础上,对烃类体系中CO2固体形成机理进行了分析,对CO2固体形成条件预测进行了研究,提出了采用HYSYS软件进行乙烷回收工艺模拟的脱甲烷塔气相和液相最小冻堵温度裕量。通过对脱甲烷塔上部各塔板的冻堵规律进行研究,提出了乙烷回收的C02冻堵控制措施。本文对LSP. RSVE和HPA三种控制C02冻堵乙烷回收工艺的技术特点进行了分析,在此基础上建立HYSYS模拟流程,并针对三种典型气质分析了三种乙烷回收工艺的适应性。为提高乙烷回收工艺系统热集成度,以塔里木拟建乙烷回收装置原料气为例,采用夹点理论对RSV工艺多股流冷箱换热网络优化设计进行研究,提出了采用热端阂值问题对多股流冷箱换热网络进行优化匹配的方法。采用基于严格模拟计算的灵敏度分析法对脱甲烷塔模拟优化进行研究,找出了脱甲烷塔多股进料和侧线重沸的最佳进料和抽出位置。为控制CO2冻堵,提高乙烷回收率,应用国外天然气乙烷回收新成果、CO2冻堵控制技术、系统热集成技术在RSVE工艺的基础上提出了凝液回流防冻高效工艺流程(Liquid Hydrocarbon Reflux process, LHR),并对提出的LHR高效工艺流程进行了适应性研究。该流程将部分脱乙烷塔底凝液与回流外输气混合,经脱甲烷塔顶气过冷后进入脱甲烷塔顶部,同时回收了脱甲烷塔底天然气凝液的冷量,使脱甲烷塔具有更大的冻堵裕量,能处理CO2含量更高的原料气,系统热集成更优。