天然气轻烃回收工艺流程

轻烃回收工艺主要有三类：油吸收法；吸附法；冷凝分离法。

当
前主要采用冷凝分离法实现轻烃回收。

1、吸附法
利用固体吸附剂（如活性氧化铝和活性炭）对各种烃类吸
附容量不同，而，将吸附床上的烃类脱附，经冷凝分离出
所需的产品。

吸使天然气各组分得以分离的方法。

该法一
般用于重烃含量不高的天然气和伴生气的加工办法，然后
停止吸附，而通过少量的热气流附法具有工艺流程简单、
投资少的优点，但它不能连续操作，而运行成本高，产品
范围局限性大，因此应用不广泛。

2、油吸收法
油吸收法是基于天然气中各组分在吸收油中的溶解度差异，而使不同的烃类得以分离。

根据操作温度的不同，
油吸收法可分为常温吸收和低温吸收。

常温吸收多用于中
小型装置，而低温吸收是在较高压力下，用通过外部冷冻
装置冷却的吸收油与原料气直接接触，将天然气中的轻烃
洗涤下来，然后在较低压力下将轻烃解吸出来，解吸后的
贫油可循环使用，该法常用于大型天然气加工厂。

采用低
温油吸收法C3 收率可达到（ 85～90%），C2 收率可达到
（20～60%）。

油吸收法广泛应用于上世纪 60 年代中期，但由于其工艺流
程复杂，投资和操作成本都较高，上世纪 70 年代后，己
逐步被更合理的冷凝分离法所取代。

上世纪80 年代以后，我国新建的轻烃回收装置己较少采用油吸收法。

3、冷凝分离法
（1）外加冷源法
天然气冷凝分离所需要的冷量由独立设置的冷冻系统提供。

系统所提供冷量的大小与被分离的原料气无直接关系，故又
可称为直接冷凝法。

根据被分离气体的压力、组分及分离的
要求，选择不同的冷冻介质。

制冷循环可以是单级也可以是
多级串联。

常用的制冷介质有氨、氟里昂、丙烷或乙烷等。

在我国，丙烷制冷工艺应用于轻烃回收装置还不
到 10 年时间，但山于其制冷系数较大，制冷温度为（-35～
-30℃），丙烷制冷剂可由轻烃回收装置自行生产，无刺激
性气味，因此近儿年来，该项技术迅速推广，我国新建的
外冷工艺天然气轻烃回收装置基本都采用丙烷制冷工艺，
一些原设计为氨制冷工艺的老装置也在改造成丙烷制冷工
艺。

（2）自制冷法①节
流制冷法
节流制冷法主要是根据焦耳 -汤姆逊效应，较高压力的原料
气通过节流阀降压膨胀，使原料气冷却并部分液化，以达到
分离原料气的目的。

该方法具有流程简单、设备少、投资少
的特点，但此过程效率低，只能使少量的重烃液化，
故只有在气体有压力能可利用，处理量小，气体重烃含量
少和收率要求不高时才选用此方法。

②透平膨胀机制冷法
采用透平膨胀机制冷法的前提条件是有自由压力能供利用
的场合。

当具有一定压力的天然气通过透平膨胀机时，其
膨胀过程近似于等嫡膨胀过程，获得膨胀功的同时，气流
的温度将急剧下降。

因此，气流中的烃组分将被冷凝下来。

膨胀机制冷法的特点是流程简单，设备数量少，维护费用低，公用工程消耗低，占地面积小，因此近年来采用的较多。

但是当处理量过小时不宜采用，因为此时膨胀机效率
较低，可考虑采用热分离机。

③热分离机制冷法
热分离机装置的流程与透平膨胀机装置类似，主要
差别是主冷设备不同，它是利用高能动力气体由转动(或静止 )的喷嘴分配进入末端封闭的容器，形成压缩、膨胀，
由动能转变为热能的多变过程。

压缩时放出的热量由周围
环境吸收掉，而膨胀时则相似于等嫡过程使气体降温而达
到制冷的目的。

热分离机具有结构简单，维修方便，省人省电，允许带液工作的特点，适用于小气量、带液量大和气源压力较高的场所。

但是国内开发应用的热分离机制冷技术，由于热分离效率低、适应性差、技术性能差、质量不过关等原因，
在我国仍处于工业试验阶段。

（3）混合制冷法
为了最大限度地从天然气中回收轻烃，要求的温度更低，单一的制冷法一般难以达到，即便有时膨胀机制冷能
达到温度，但由于出口带液问题，对富气仍是不适用的，
这时往往采用混合制冷法，即冷冻循环的多级化和混合冷
剂制冷以及膨胀机加外冷的方式来实现。

目前，轻烃回收
工艺上应用最多的是外加冷剂循环制冷作为辅助冷源，膨
胀制冷作为主冷源，并采取逐级冷冻和逐级分离出凝液的
工艺措施来降低冷量消耗和提高冷冻深度，以达到较高的
冷凝率，回收原料气中绝大部分丙烷组份，达到回收目的。

这种方法具有许多优点：1)有两个冷源，因此运转适应性
较大，即使外加制冷系统发生故障，装置也能在保持较低
收率情况下继续运行。

2)混合制冷法中的外加制冷系统比
外加冷源法要简单、容量小 ;外加冷源解决高沸点较重烃类
冷凝问题，膨胀制取的冷量用在较低温度位。

3)此种流程
组合即可提高乙烷、丙烷收率，又可大大减少装置的能耗。

轻烃回收新工艺
1.3.
2.1 气体过冷工艺 (GSP)和液体过冷工艺 (LSP)
此工艺是对工业标准单级膨胀制冷工艺(ISS)和多级膨胀制冷工艺 (MTP)的改进。

采用GSP 工艺可在保持较高
C2 烃类收率的情况下，使原料气中C2 的容许含量高于膨
胀制冷工艺的容许含量，而且功耗较低。

1.3.
2.2 直接换热工艺 (DHX)
DHX 工艺是埃索资源公司首先提出并在JudyCreek 工厂实
践，叮收率由原来的72%增加到 95%。

实践证明，在不回
收乙烷的情况下，利用 DHX工艺可很容易地对现有的膨胀
制冷流程加以改造，多数情况下所用投资较少。

1.3.
2.3 混合冷剂制冷工艺
与传统的单组分冷剂或阶式制冷法相比，混合冷剂制冷
(MRC)法采用的冷剂可根据冷冻温度的高低配制冷剂的组
分与组成一般是以乙烷、丙烷为主。

当压力一定时，混合
冷剂在一个温度范围内随着温度逐渐升高而逐步汽化，因
而在换热器中与待冷冻的天然气的传热温差很小，故其用
效率很高。

当原料气与外输干气压差甚小，或在原料气较
富的情况下，采用混合冷剂制冷法的工艺更为有利。

1.3.3 国内外轻烃回收技术的发展趋势
国内外轻烃回收技术将以低温分离法为主，向投资少、
深分离、高效率、低能耗、橇装化、自动化的方向发展。

目前通用的工艺流程
1、加拿大改良油吸收法轻烃回收新工艺
2、冷剂制冷与膨胀机制冷相结合的混合制冷
3、 DHX 换热工艺。