本课题来源于克拉美丽气田适应性改造工程项目。克拉美丽处理站目前采用“J-T阀节流+注醇防冻”的处理工艺,受制冷温度的限制,难以有效的对乙烷、丙烷、稳定轻烃等烃类组分进行充分回收。处理站需新建一套处理规模为2.5×10~6 Nm~3/d的轻烃回收装置,回收天然气中轻烃。本文通过分析比较天然气脱水、脱固、凝析油稳定等工艺的优缺点,综合考虑效益和后期轻烃回收工艺的要求,确定了分子筛脱水、不可再生脱固体杂质吸附脱固等预处理方法。利用HYSYS对混合冷剂制冷、膨胀机制冷、膨胀机制冷和丙烷预冷等制冷方法进行模拟,分析三种制冷方式的优缺点并对混合冷剂制冷轻烃回收工艺的混合冷剂配比和适应性进行分析。确定混合冷剂的最佳配比为甲烷:乙烯:丙烷:正丁烷:氮气=0.4966:0.2856:0.036:0.1153。确定最佳的制冷方式为膨胀机制冷。利用HYSYS对轻烃回收的DHX工艺和RSV工艺进行模拟和优化。通过比较优化后的工艺参数及处理站的综合效益,选择合适天然气轻烃回收工艺即RSV工艺,确定了膨胀机制冷温度为108.8°C,膨胀比为3.5,膨胀机出口压力为2000 kPa,干气回流比为0.1,低温分离器分离温度-46.0°C。工艺的乙烷收率为98.05%,丙烷收率为99.99%,乙烷产品中乙烷的摩尔百分含量为98.34%。最后对整个系统的余热回收展开研究和主要设备进行选型。