天然气处理工艺和轻烃回收技术
天然气轻烃回收工艺介绍
天然气轻烃回收工艺介绍天然气轻烃回收工艺介绍天然气轻烃回收工艺一．轻烃回收工艺从天然气中回收轻烃凝液经常采用的工艺包括油吸收法，吸附法，冷凝法。
国内外近20多年已建成的轻烃回收装置大多采用冷凝法。
冷凝法回收轻烃工艺就是利用天然气中各烃类组分冷凝温度的不同，在逐步降温过程中依次将沸点较高的烃类冷凝分离出来的方法。
该法的基点是在于：需要提供较低温位的冷量使原料气降温。
按制冷温度不同，又可分为浅冷分离和深冷分离工艺。
浅冷是以回收丙烷为主要目的，制冷温度一般在-15~-25℃左右，深冷则以回收乙烷为目的或要求丙烷收率大于90%。
制冷温度一般在-90~-100℃左右。
常用的制冷工艺主要有三种：①冷剂循环制冷工艺；②膨胀制冷工艺；③冷剂制冷与膨胀制冷的联合制冷工艺。
常用的原料气脱水工艺主要采用分子筛(3A或4A)脱水法和甘醇脱水法。
二．轻烃回收工艺选择根据油气田中C 2含量及自身可利用的压力降大小等多方面因素来选择合适的制冷工艺。
根据原料气预冷温度要求的脱水深度及天然气组成等多方面因素来选择合适的天然气脱水工艺。
2．制冷工艺的选择① 冷剂制冷工艺冷剂制冷是利用某些物质（制冷工质）在低温下冷凝分离（如融化、汽化、升华）时的吸热效应产生的冷量。
在NGL(Natural Gas Liquids天然气凝液)回收中常用乙烷、丙烷、氨、氟里昂等由液体汽化吸热冷。
这就需要耗功，用压缩机将气体压缩升压，冷凝液化、蒸发吸热、产生冷量必须消耗热能。
冷剂制冷工艺流程比较复杂，投资较高，但稳定性比较好。
② 膨胀机制冷工艺膨胀机制冷是非常接近于等熵膨胀的过程，气体经过膨胀降压之后温度降低（可能有凝液产生）。
这部分气体与原料气换冷或通过别的途径放出冷量。
膨胀机制冷可以回收一部分功，一般匹配同轴压缩机。
膨胀机制冷工艺中的单级膨胀制冷理论上可达到深冷工艺要求的制冷温度，但对天然气轻烃回收量较大的装置，制冷量需求较大。
如采用单级膨胀制冷工艺，则天然气的压缩功会太大，能耗较高，并由于较高的原料气压力使操作稳定性降低。
天然气处理工艺和轻烃回收技术
甲醛
MTBE
醋酸
氯甲烷
甲胺
MMA
DMT
醋酸乙烯
甲醇蛋白
乙烯
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天然气加工工程
天然气处理工艺技术
天然气轻烃回收工艺技术
硫化氢腐蚀原理与防护技术
天然气计量自动化
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天然气处理工艺技术
一、天然气脱水的主要原因
1、天然气会与其中所带的液体或水形成固体化合物，造成堵塞
阀门，设备甚至是整个管线。
2、造成腐蚀，特别是在CO2和H2S存在的情况下。
2、气体膨胀制冷（内冷）
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天然气轻烃回收工艺技术
一、天然气处理站轻烃回收实验方法研究目的
为提高油气综合利用水平，进行天然气处理站轻烃回收实验方
法研究有十分重要的现实意义。凝析天然气和伴生气中含有大量的丙
烷及丙烷以上重烃组分，从中回收和合理利用这部分烃类资源，将提
高油气田开发的经济效益。
轻烃回收工艺目前广泛采用的是低温分离法或低温分离法与其
再根据天然气处理站的原料气处理量和液化气、轻质油的产量数据
，基于质量平衡计算得到了液烃回收率。
C3+回收率的计算公式如下：
Eij=mij
×n
ij/a
式中：Eij———— 一定条件下的C3+回收率，质量%；
mij———— 一定条件下的质量液化率，%；
nij———— 一定条件下冷凝出的液烃中的C3+含量，质量%；
伴随原油共生并与原油同时被采出的天然气。在地层中为油、气两
相。油田气中除甲、乙、丙、丁烷外，还含有戊、已烷，甚至C9、
C10组分。
2、按天然气烃类组成分类
(1)C5界定法——干、湿气的划分
①干气(dry gas)：指1Sm3(CHN)井口流出物中，C5以上烃液含量低于
天然气轻烃回收工艺发展的探讨
天然气轻烃回收工艺发展的探讨摘要：处理并回收天然气中的轻烃，即能降低油气损耗，又能增加对轻烃资源利用，还能提高天然气在储藏、运输过程中的安全性，减少污染。
本文阐述了天然气轻烃回收工艺技术进展情况，分析了轻烃回收技术的特点及应用情况。
关键词：天然气；轻烃；回收技术；工艺进展由于天然气中含有大量的乙烷丙烷等轻烃，在能源日益紧缺的今天，其市场价值受到了人们得重视。
各大气田又把轻烃回收作为一个新的经济增长点，所以轻烃回收技术也得到了较大发展。
1.天然气轻烃回收技术现状1.1 我国的轻烃回收技术现状我国的轻烃回收技术发展的较晚，我国自行设计的轻烃回收装置多以回收液气(C 3+C4 )\和轻油(C 5+)为主。
并且装置的规模较小，处理量低。
这些年来，我国在不断的引进、吸收、消化先进的国外轻烃回收工艺技术，所以我国的轻烃回收装置在工艺技术、没备制造、自动控制等都有了很大的进步。
我国所建成的轻烃回收装置采用的主要工艺方法有，(1)制冷工艺：①冷剂循环制冷工艺；②膨胀制冷工艺；③冷剂制冷与膨胀制冷相结合的联合制冷工艺。
我国所建的制冷温度不低于一5O ℃的浅冷装置，一般的采用冷剂制冷或单级膨胀制冷，中深冷多数装置则采用冷剂制冷和膨胀制冷结合的混合制冷工艺。
我国的C3轻烃的回收主要用中深冷装置，这样有利于提高C3的收率，而C2烷大部分都没有被回收。
轻烃的回收采用混合制冷工艺的有其优点也有其缺点。
优点是制冷温度低、产品收率高、对原料气的变化适应性强；缺点是流程比较复杂且投资高，装置的能耗也比较高。
(2)原料气脱水工艺：我国广泛采用分子筛(3A或4A)脱水法轻烃回收装置的脱水工艺。
其中的深冷装置全部采用了分子筛脱水法。
1.2 国外轻烃回收技术现状国外天然气轻烃回收技术起步较早，并且在轻烃的加工深度、提高轻烃收率、合理利用油气资源等方面上都取得了骄人的成绩。
近些年来，西方发达国家的轻烃回收技术朝着低能耗、高收率的方向发展，主要以低温分离法为主。
第十章 天然气预处理及轻烃回收
天然气脱水方法：溶剂吸收法、固体吸附法、直接冷却法和化学反应法。
在实际操作过程中，应根据具体的工况，对各种方法进行技术经济评价，选取 最优的天然气脱水工艺。常用的是溶剂吸收法和固体吸附法两种脱水方法。 （一）溶剂吸收法（甘醇脱水法） 1.基本原理 利用溶剂对天然气、烃类的溶解度低，对水的溶解度高和水汽吸收能力强的特 点，使天然气中的水汽及液态水被溶解和吸收，然后再将含水溶剂与天然气分离， 达到脱水目的（降低露点）。含水溶剂经再生除去水分后，可返回系统中循环使 用。
CQUST 第二节
2.常用脱水溶剂
用来脱水的亲水液体溶剂称为脱水吸收剂。常用：乙二醇、二甘醇和三甘醇。
天然气净化技术
二甘醇 甘醇类化合物 常用吸收剂 氯化钙水溶液 三甘醇等
CQUST 第二节 天然气净化技术
用作脱水的吸收溶剂应具备以下性能： （1) 对水有较高的亲合力，具有较高的脱水深度。天然气的脱水深度一般用于天然气 吸收操作温度与脱水后干气露点温度之差(露点降)来表示。露点降可用作评价脱水吸收剂 脱水效率的参数。露点降愈大，脱水程度愈深。 （2) 脱水吸收剂应对天然气和烃液体具有较低的溶解度，以避免脱水过程中损失更多 的气体和液态烃。 （3) 蒸汽压低，对化学反应和热作用稳定，以减少吸收剂的损失。 （4) 容易再生，价格低廉，易于取得。 （5) 粘度小，发泡和乳化倾向小，便于输送和吸收操作。
CQUST 第二节 天然气净化技术
造成雾沫夹带量增加的原因：操作波动，处理量突增，造成吸收超负荷，吸收塔 顶雾沫夹带量增大，增加了甘醇携带损失。 吸收塔操作温度过低，三甘醇溶液粘度过大，不仅降低塔板效率，也可能增加塔 顶雾沫夹带。 因此，吸收塔操作温度不应低于10℃，一般在20℃～50℃范围内。 为避免三甘醇溶液的污染，再生后的贫三甘醇溶液需经过滤器除去杂质及再生时 的变质产物。 ④其它操作事故，设备破损，如溢罐、甘醇液冷却管穿孔等也可致成甘醇溶液的漏 损。
天然气处理与轻烃回收
天然气净化 轻烃回收
第一节 天然气处理
1、天然气来源与分类
按矿藏特点的不同可将天然气分为气井气 （ gas well gas ） 、 凝 析 井 气 （ condensate gas）和油田气（oil field gas）。前两者合 称非伴生气（unassociated gas），后者也称 为油田伴生气（associated gas）。
烃露点（hydrocarbon point）
在一定压力下从天然气中开始凝结出 第一滴液烃时的温度，它与天然气的压力 和组成有关。
为防止天然气在输配管线中有液烃凝 结并在管道低洼处积液，影响正常输气甚 至堵塞管线，目前许多国家都对商品天然 气规定了脱油除尘的要求，规定了一定压 力条件下天然气的最高允许烃露点。
吸湿液主要是甘醇（三甘醇、二甘醇）， 使用较多的为三甘醇。
三甘醇优点：再生效果好；分解温度高， 蒸发损耗小；再生设备简单；操作费用和 投资低于二甘醇。
（3）固体吸收法
采用内部孔隙很多、内部比面积很大的固体 物质与含水天然气接触．气中的水被吸附于 固体物质的空隙中。被水饱和了的固体物质 经加热再生后重复使用。
商品天然气技术指标
水露点（water dew point）与水蒸气含量
在地层温度和压力条件下，水在天然 气中通常以饱和水蒸气的形式存在，水蒸 气的存在往往给天然气的集输和加工带来 一系列的危害，因此，规定天然气的水蒸 气含量是十分重要的。
天然气的含水量以单位体积天然气中 所含水蒸气量的多少来表示，有时也用天 然气的水露点来表示。
常用固体吸附物有：硅胶、分子筛、活 性铁矾土、活性氧化铝等。
6、天然气脱水工艺
（1）甘醇脱水
（2）硅胶脱水
轻烃回收
剖面图
膨胀制冷与节流制冷的比较
节流过程用节流阀，结构比较简单，便于调节； 等熵膨胀过程用膨胀机，结构复杂；
在膨胀机中实际上不可能实现等熵膨胀过程，因 而所得的温度效应和制冷量比理论值小；
节流阀可以在气液两相区内工作，即节流阀出口 可以带很大带液量，而膨胀机带液量有限。
膨胀机的计算框图
相平衡方程：
净化
脱除气态水分和C02等，防止在冷凝操作时，由于 温度过低而在管道或设备中出现冰堵。 脱水设施应设置在气体可能产生水合物的部位之 前。当需要脱除原料气中的酸性组分时，一般是 先脱酸性组分再脱水。
多级冷凝与分离
净化后的原料气，在某一压力下经过一系列 的冷却与冷冻设备不断降温，其中的重组分 冷凝出来。通常每降低0.1Ma，可使气温下降0.5℃～1℃。
透平膨胀机
利用气体作外功进行绝热膨胀 来获得低温的核心设备。
优点：体积小、重量轻、结构
较简单、气体处理量大、冷损 少、不污染气体、不需润滑、 运行效率高、调节性能好、操 作维护方便、安全可靠和使用 寿命长。
透平膨胀机工作原理
高压天然气流过透平式膨胀机的喷嘴和工作轮 时，气体膨胀产生的高速气流，冲击透平膨胀 机的工作叶轮，叶轮产生高速旋转。高速旋转 的叶轮可产生一定的动力，能对外做功。与此 同时，膨胀后的气体温度和压力下降。
节流阀是压力气体通过节流膨胀， 从而降压、降温。降压后，使其变成 了温度更低的冷流。
节流效应
气体节流时温度的变化与压力的降低 成比例。气体节流后压力总是降低，比容 增大，内位能增大。而内动能大小与气体 温度有关，因而对实际气体，随着节流后 气体内动能的减少、增大或不变，就会出 现气体节流后温度降低、升高或不变。
概述 轻烃回收基本方法及原理 浅冷与深冷工艺
大庆某天然气处理厂轻烃回收工艺设计及优化
大庆某天然气处理厂轻烃回收工艺设计及优化提高轻烃回收装置收率问题的目的在于处理的原料气的气源较多,组分变化频繁。
在该条件下回收装置既要保证轻烃的收率还要同时做到有效能的最大化利用。
随着大庆油田对轻烃产量的要求不断增加以及节能降耗要求的不断提高,对轻烃回收装置的工艺设计及操作方案的选择和优化提出更高要求。
因此需要建立一套轻烃回收装置的工艺操作的方案与工艺优化的方法。
本文通过对大庆油田北部区块天然气产出量以及原料气组分的分析,结合现场实际情况,首先对北区天然气处理厂轻烃回收装置的工艺方案进行初选,利用HYSYS软件对工艺流程中的主要单元进行模拟,通过使用模拟软件计算的方法对主要工艺设备进行选型和工艺操作参数的确定。
同时应用HYSYS对设计的工艺方案进行优化分析,从而进一步对该装置进行挖潜增效。
通过模拟分析得出了不同时期原料气的组分、进站流量、进站原料气压力、进站原料气温度对C2收率的影响。
同时得出了丙烷预冷温度、膨胀机出口压力、脱甲烷塔进料温度对C2收率以及功耗的影响。
最终确定了该套装置的最优工艺操作参数。
同时在保证装置的轻烃收率的前提下,得出了装置中有能效能损失最大的两个单元(压缩机单元和冷箱单元)的优化方法。
天然气处理工艺
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化学溶剂法
工业应用：
我国第一套采用MDEA配方溶液的脱硫脱碳装置已于 2003年底在长庆气田第三净化厂(以下简称三厂)建成投产 ，实际运行情况良好，达到了设计预期效果。该装置处理 量为300×104m3/d，原料气为含硫含碳的天然气。原料气 进装置压力为5.5～5.8 MPa，温度为3～18℃。三厂原料气 来自长庆气田靖边气区的酸性天然气，原料气中CO2含量 为5.286%，H2S含量为0.028%，CO2/H2S高达188.8 (均为设 计值)。
2.从含少量H2S 而CO2/H2S 比值高的气体混合物中深度 脱除CO2，也可兼脱一定量的H2S。
特点如下：
1.用于天然气净化可保证净化度。DEA的碱性较MEA稍 弱，平衡时气相中的H2S及CO2分压要高一些，不适用于高 压条件的天然气净化。
2.基本不为COS及CS2降解。DEA与COS及CS2的反应产物 在装置再生条件下可分解而使DEA获得再生，故适于处理 含COS及CS2的天然气。
3.DEA法通常不安排溶液复活设施。采用侧线加碱真空蒸 馏复活DEA溶液的效果不佳，故DEA装置通常不设复活设 施。
5.其他类型的方法
除上述四大类脱硫方法外，还可以使用分子筛、膜分离、低温分 离及生物化学等方法脱除H2S及有机硫。此外，非再生性的固体及液 体除硫剂以及浆液脱硫剂则适于处理低H2S含量的小量天然气。
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化学溶剂法
化学溶剂(主要是醇胺类) 法是天然气脱硫中 使用最为频繁的方法，迄今仍处于主导地位。
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化学溶剂法
二异丙醇胺(DIPA)法
特点如下：
天然气处理厂轻烃回收工艺技术研究
天然气处理厂轻烃回收工艺技术研究摘要：天然气处理厂面对伴生气量减少、气体质量恶化以及一氧化碳含量增加的问题，就需要优化天然气深冷处理工艺参数，提出相应的回收技术，对于设备实施改造。
在技术处理的规模上，可以从企业目前的运行环境出发解决天然气加工厂安全运行的问题，提高原油田的经济效益和社会效益。
本论文针对天然气处理厂轻烃回收工艺技术展开研究。
关键词：天然气处理厂；轻烃回收；工艺技术引言：天然气轻烃回收过程是对天然气水和酸性气体的处理。
天然气的分离与分离二氧化碳、二氧化硫、硫化碳以及（二氧化碳、HzS、COS等等相同，都是将非烃类不良成分分离出去。
从产品中去除碳氢化合物所需要的工艺，导致高含量、高质量的产品达到了增加天然气附加值的目的。
一、天然气处理厂轻烃回收工艺的原理天然气处理系统工艺是基于热力学基础展开的，每个设备或单元都涉及到各种物理参数和热力学。
建立基本的物理参数和热力学计算方程，根据油田天然气的原料气体特性参数，选择合适的方程进行技术，获得热力学计算结果。
在热力学的计算过程中，可以采用的计算模型主要包括五种，即闪蒸计算理论模型等、等嫡扩张的理论模型计算、等烩计算理论模型、泡点计算模型、露点计算理论模型等等。
根据原料气体所具备的特性参数以及产品对气体的具体要求选择模型二、天然气处理厂轻烃回收工艺的模拟油田天然气处理厂在处理原料气的时候，需要按照如下的流程进行。
1.轻烃回收的初分离工艺。
过滤和分离固体杂质和重组分，在对原料气的处理中，通常使用立式垂直过滤器分离器，也可以使用三相分离器。
2.轻烃回收的增压单元工艺。
主要是由于伴生气体的低压状态下，压力没有达到1.2兆帕，可以达到良好的加工要求，所以，在工艺处理中需要对原料气体加压。
3.轻烃回收的脱水单元工艺。
指从天然气中去除饱和天然气凝析液中溶解水的过程。
一般轻烃回收的脱水单元工艺方法主要包括六种，即吸附法脱水单元工艺、低温法脱水单元工艺、吸收法脱水单元工艺、气提法脱水单元工艺、膜分离法脱水单元工艺和蒸馏法脱水单元工艺。
油田生产中天然气的集气和处理技术
油田生产中天然气的集气和处理技术摘要：本文主要是针对油田天然气的加工工艺进行分析。
油气田生产出的天然气，通过集气管网等工艺，经分离计量，送往天然气处理厂脱硫、脱水，回收硫黄和液烃，能够获得符合标准的天然气或者液化气产品。
关键词：集气脱硫加工回收天然气是从油气田产生的，主要由甲烷及少量乙烷，丙烷，丁烷，二氧化碳，氧及硫化氢等组成。
一般油井伴生天然气含甲烷一般在80%左右，最高可达95%以上，稍带臭鸡蛋的味道或汽油味，极易燃烧和爆炸。
一、天然气的主要特性和成分组成1.天然气和原油的生成机理相同，普遍认为是古代生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生气态的碳氢化合物，可在气井压裂后喷出，或伴随油田开采原油时伴随而出。
2.天然气蕴藏的成分主体是甲烷，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性，比重0.65。
根据天然气蕴藏状态，又分为构造性天然气、水溶性天然气、煤矿天然气等三种。
而构造性天然气又可分为伴随原油出产的湿性天然气、与不含液体成份的干性天然气。
二、天然气的集中收集油田普遍采用的集气方式是通过管网实现分散气体的集中收集。
这种考虑对于综合布局、气体输送方式、集气压力等问题都能得到有效的解决。
集气管网的布局取决于：①天然气产生区块面积和形状；②地形和地物；③预期发展等。
集气管网布局的基本方式有：放射状、枝状、环状三种，也可组合使用。
集气管网，根据所输流体中的含液量，在容许的压力降范围内可采用单套管网气、液混输，也可在井场将气和液先行分离，利用两套管网气、液分输。
集气管网的压力根据地层压力，气液分离工艺和输气系统的压力要求等因素确定。
三、天然气的管网收集与集中处理工艺1.气液分离工艺常温分离这种技术是通过加热防止形成水合物。
来自井口的天然气，先加热，后节流降压，再进入分离器。
气液分离后应分别计量。
加热程度和降压级数取决于井口温度和井口压力。
常温分离一般用于干气（戊烷及以上馏分含量少于10ml/m3），可在井场或集气站进行。
天然气粗加工及轻烃回收简介
等熵膨胀单元
在T1，P1条件下入口气体 ， 条件下入口气体
输出轴 出口气体 有用功 在T2，P2下 ， 下
等熵膨胀数学模型
fiL(P,T,x1 , … , xn )-fiV(P ,T, y1 , … , yn )=0 Zi-xiL-yiV=0 ∑xi - ∑yi =0
L+V-1=0
Ni Si -(NL SL + NG SG) =0
常温分离器分类
立式油气分离器（杂质含量高、 立式油气分离器（杂质含量高、空间小 气液流量变化大、 、气液流量变化大、高GOR） ） 卧式分离器（油水分离好、 卧式分离器（油水分离好、分离起泡原 流量稳定、方便移动、 油、流量稳定、方便移动、高GOR） ） 球形分离器（在处理装置的下游， 球形分离器（在处理装置的下游，回收 昂贵的处理剂，小型方便） 昂贵的处理剂，小型方便）
化工原料在天然气中占的比例不大， 化工原料在天然气中占的比例不大，但在原料 气中，生产氨和甲醇产量分别1.1亿吨和 亿吨和2200 气中，生产氨和甲醇产量分别 亿吨和 万吨左右，占原料天然气中95%； 万吨左右，占原料天然气中 ； 天然气预处理过程所得硫磺占世界总产量的 1/3；以天然气作为原料的一次产品 亿吨 亿吨/a ；以天然气作为原料的一次产品1.4亿吨 合成氨占80%；作为 种基本有机化工原料 ，合成氨占 ；作为8种基本有机化工原料 之一的甲醇， 之一的甲醇，80%是以天然气作为原料进行生 是以天然气作为原料进行生 产的；有机物合成之母的乙炔、石化基石乙烯 产的；有机物合成之母的乙炔、 液化汽等均和天然气有直接相关。 、液化汽等均和天然气有直接相关。
E j,i ( x j,i , Tj ) = y j,i − Kj,i x j,i = 0
天然气轻烃回收简述
天然气轻烃回收简述摘要：本文简述了天然气类型对轻烃回收的影响、天然气轻烃回收的目的和方法。
关键词：轻烃；轻烃回收；露点控制；冷凝分离天然气作为一种宝贵的资源在人民生活和工业中有着广泛的应用，天然气中除含有甲烷外，还含有一定量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷已经更重烃类。
为了满足商品气或者管输气对烃露点的质量要求，或为了获得宝贵的化工原料，需将天然气中除甲烷外的一些烃类予以分离与回收。
由天然气中回收的液烃混合物成为天然气凝液，习惯上称为轻烃。
从天然气中回收凝液的过程称之为天然气凝液回收或者天然气液回收，习惯上称为轻烃回收。
回收的天然气凝液或是直接作为商品，或是根据有关商品的质量要求进一步分离成乙烷、丙烷、丁烷（或丙丁烷混合物俗称液化气）及天然汽油等产品。
轻烃回收是天然气处理和加工中一个十分重要的而又常见的工艺过程，但并不是在任何情况下惊醒轻烃回收都是经济合理的。
它取决于天然气的类型和数量、轻烃回收的目的、方法及产品价格等，特别是取决于那些可以回收的烃类组分作为液体产品还是作为商品气时的经济效益对比。
1天然气类型对轻烃回收的影响天然气分为气藏气、伴生气和凝析气三种类型，类型不同，其组成也有很大差别，因此天然气类型决定了天然气中可以回收的烃类组成及数量。
气藏气主要由甲烷组成，乙烷及更重烃类含量很少，因此，只是将气体中乙烷及更重烃类回收作为产品高于其在商品气中的经济效益时，才考虑进行轻烃回收。
我国川渝、长庆和青海气区有的天然气属于乙烷及更重烃类含量很少的干天然气（即贫气），故应进行技术经济论证以确定是否需要回收凝液。
此外，塔里木、长庆气区有的天然气则属于含少量C5+重烃的湿天然气，为了使进入输气管道的气体烃露点符合要求，必须采用低温分离法将少量的C5+重烃脱除，其目的只要是控制天然气的烃露点。
伴生气中通常含有较多乙烷及更重烃类，为了获得液烃产品，同时也为了符合商品气或管输气的烃露点要求，必须进行轻烃回收。
凝析气中一般含有较多的戊烷以上烃类，当压力降低至相包络线以下时，就会出现反凝析现象。
油田生产中天然气的集气和处理技术
、
天 然气 的主要特性 和成 分组成
１ ． 天然 气和 原油 的 生成 机 理相 同 ，普 遍认 为 是古 代 生物 遗 骸长 期 沉 积地 下 ，经慢 慢转 化 及变质 裂解 而 产 生气态 的碳 氢 化合 物 ，可在 气
烃为 目的物 ，一般 可采 用冷凝 温度 为 一 ２ ０—一 ２ ５ ℃的 外加冷 源法 ，合理 回收 液烃 。
三、天然气 的 管网收集 与集 中处理 工艺
１ ． 气液 分离工 艺 常温 分离 这种 技术是 通过加 热防 止形 成水 合物 。来 自井 口的天 然 气 ，先 加热 ，后 节流 降 压 ，再进 入 分离 器 。气 液 分离 后 应 分别 计 量 。 加热 程 度和 降压 级数 取决 于井 １ ３温 度 和井 Ｅ ｌ 压 力 。常温 分离 一 般用 于 干气 （ 戊烷 及 以上馏分 含量少 于 １ ０ ｍｌ ／ ｍ。 ） ，可 在井 场或集 气站进 行 。 低 温 分离 来 自井 口刚 刚生 产 出来 的天然 气 ，要 通过 油水 分 离器 进 行 初步处 理 。 即先在 游离 水 分离器 中分 出携带 的 游离 水 ，分离 器 的压 力 控制 在天 然气 反转 凝析 压 力 以上 ，以 防烃类 凝析 。然 后 向天 然气 流
料 。回收 液烃 是 天然 气处理 中一个 重要 的步 骤 ，也是 重要 的产 品。 目 前主 要采 用低 温凝 析 法 ，按照 致冷 方法 ，分 为 ：利 用天 然气 自身 “ 压 力能 ”的 节流膨 胀法 或涡 轮膨胀 机法 ， 以及外 加冷 源法 。冷凝 温度 一般 低至 一 ４ ５ ℃或 更低 ，视 产 品方 案 、经济 效益 ，特 别是 回收 乙 烷 的程 度 而定 。对 于 富含 乙烷 和丙 烷 以上 烃类 的油 田气 ，若 以 回收丙 烷 以上 液
第十一章 天然气预处理及轻烃回收
若装置能正常操作，三甘醇损失量一般不应大于16kg/106m3天 然 气 ，（ 通 常 可达8 kg/106m3天然气。
(2)三甘醇脱水装置的设备腐蚀 纯甘醇溶液对碳钢并无腐蚀性，造成设备腐蚀的介质是： ① 甘醇氧化生成有机过氧化物，并进一步生成甲醛和甲酸。变质反应随氧 分压及温度的增加而增加，酸性物的存在又加剧了反应的进行。 ②甘醇溶液吸收天然气中的 H2S、CO2等酸性气体，溶液 值降至6.0以 下 。 此时，甘醇与硫化物反应生成具有强腐蚀性的“污泥状”聚合物。 ③ 随气体带入氯化钠水解产物。 因此，甘醇脱水装置的腐蚀主要是由于甘醇溶液 值降低，溶液呈酸性所引 起的。在有冷凝液凝析或积聚的部位腐蚀最严重。防止甘醇脱水装置腐蚀的途
无
有废液问题
题
三甘醇脱水的基本过程是：含水天然气进入吸收塔，在塔的操作压力与温 度下与三甘醇接触，水被脱除，达到规定的干燥天然气气质要求离开吸收塔， 富水三甘醇则进入再生塔再生，再生后的贫水三甘醇经冷却后循环使用。蒸出 的水蒸汽在塔顶部分冷凝作为回流，部分排出装置。图11-1、2为三甘醇脱水流 程图例。
图11–1三甘醇脱水装置图
图11–2三甘醇脱水装置实例流程 结构图
吸收塔内一般采用泡帽塔板，以保证三甘醇流量很低时仍保持板上有足够 的液封。进入塔的贫三甘醇溶液以18℃～50℃为宜，高于入口天然气温度，防 止轻烃凝析和随之的醇发泡。
2） 三甘醇脱水操作中存在的主要问题 经常发生的问题是三甘醇损失量过大和设备腐蚀。 (1)三甘醇损失的原因及减少损失的措施 由于操作不当、设备故障导致脱水及再生过程中三甘醇有如下方面的损失： ①原料气和贫甘醇溶液进吸收塔温度过高，增加了吸收塔顶三甘醇的蒸发 损失。一般原料气温不应高于50℃，进塔贫甘醇液温度不应高于55℃。 ②重沸器再生4℃。 ③吸收塔、再生塔顶大量雾沫夹带造成的携带损失。原因是：操作波动， 处理量突增，造成吸收超负荷，增加了甘醇携带损失。吸收塔操作温度过低， 溶液粘度过大，降低塔板效率，增加塔顶雾沫夹带。 因此，吸收塔操作温度不应低于10℃，一般在20℃～50℃范围内。
采气工程天然气预处理及轻烃回收
02
天然气预处理
天然气预处理的必要性
提高天然气的品质
通过预处理，去除天然气中的水 分、酸性气体、重烃等杂质，提
高天然气的热值和燃烧效率。
保障管道运输安全
预处理可以降低天然气的水露点， 防止在管道运输过程中出现冰堵现 象，同时减少酸性气体和重烃对管 道的腐蚀。
VS
详细描述
目前，轻烃回收技术仍存在一些技术瓶颈 ，如难以实现高纯度分离、回收率不高等 问题。此外，一些关键设备也依赖进口， 自主研发能力不足。因此，加强技术研发 和创新，提高轻烃回收技术水平和设备国 产化率是解决技术问题的关键。
环境问题
总结词
环境问题是轻烃回收过程中不可忽视的挑战，涉及到排放控制、环保监管和可持 续发展等多个方面。
处理工艺
该项目采用冷凝分离法， 通过低温冷凝将天然气中 的轻烃分离出来。
效益分析
项目实施后，轻烃回收率 提高，增加了天然气的附 加值，同时也提高了油田 的整体效益。
某采气厂天然气预处理项目
概述
某采气厂天然气预处理项目是为了去除天然气中的杂质和水分， 确保天然气的质量和安全。
处理工艺
该项目采用脱水、脱硫和脱碳等工艺，确保天然气符合输送和燃烧 标准。
详细描述
轻烃回收过程中会产生一定的废气、废水和固废等污染物，对环境造成一定影响 。同时，环保监管日益严格，对污染物排放控制提出了更高要求。因此，加强环 保监管、推动可持续发展是解决环境问题的关键。
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案例分析
某油田轻烃回收项目
概述
某油田轻烃回收项目是为 了从油田采出的天然气中 回收轻烃，提高天然气的 经济价值。
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新疆油田公司 2008.5
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天然气加工工程 天然气处理工艺技术 天然气轻烃回收工艺技术 硫化氢腐蚀原理与防护技术 天然气计量自动化
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天然气加工工程
一、天然气组成与分类������ 二、天然气处理与加工的原因������ 三、天然气处理与加工的范畴������ 四、天然气产品质量指标������ 五、天然气综合利用
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天然气处理工艺技术
原料气中不同组分C2、C3、C4、C5的液化率与温度的关系，总的趋 势是随着压力的增高和温度的降低，混合气中的各组分的液化率都得到 了提高。但是各单体烃液化速率不相同。而当温度为-20℃，压力大于 1.8MPa时，液化率增长幅度减小，并且乙烷（C2）的液化率较高 （≥76.2%）。C3+的液化率随着压力的升高和温度的降低而增加。同样， C3+的液化率在增加的同时，乙烷（C2）的液化率也随之提高，这不仅要 耗费更多的冷量来冷凝乙烷（C2），而且要耗费更多的热量将其从液烃 中分离出来。同时也要兼顾考虑回收装置不能在过高压力和过低温度下 运行这一重要因素。 因此，这就要求我们在实验分析和研究过程中，不能一味地追求理 论计算研究的理想状态。提出与现场目前分离最高条件（压力、温度控 制）和分离设备能力不相符的理想的“最优”条件。所以要求我们在分 析研究中提出多种可行性方案，并且进行分析对比，选择出合理的液烃 回收制冷方法。
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天然气轻烃回收工艺技术 低温分离法
制冷方法一般分为 1、相变制冷（外冷） 2、气体膨胀制冷（内冷）
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天然气轻烃回收工艺技术
一、天然气处理站轻烃回收实验方法研究目的
为提高油气综合利用水平，进行天然气处理站轻烃回收实验方 法研究有十分重要的现实意义。凝析天然气和伴生气中含有大量的丙 烷及丙烷以上重烃组分，从中回收和合理利用这部分烃类资源，将提 高油气田开发的经济效益。
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天然气处理工艺技术
三、酸性天然气脱硫 醇胺法脱硫工艺 选择性吸收脱硫工艺 其它脱硫方法介绍 硫磺回收（克劳斯法）
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天然气处理工艺技术 四、轻烃回收 原料：
天然气(油田气、气井气、原稳气；炼厂气(催裂化气)
目的： 1、为了控制天然气的烃露点以达到商品气质量指标，以 避免气液两相流动；(输送要求) 2、回收下来的液烃能带来更大的经济效益，可以用作燃 料和化工原料。(利益驱动)
(1)C5界定法——干、湿气的划分
①干气(dry gas)：指1Sm3(CHN)井口流出物中，C5以上烃液含量低于 13.5cm3的天然气。 ②湿气(wet gas)：指1Sm3(CHN)井口流出物中，C5以上烃液含量高于 13.5cm3的天然气。
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天然气加工工程
(2)C3界定法——贫、富气的划分
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天然气轻烃回收工艺技术
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天然气轻烃回收工艺技术 轻烃回收方法 低温分离法 低温分离法(冷凝分离法)则是利用原料气中各 烃类组分冷凝温度不同的特点，通过制冷将原料气 冷至一定温度从而将沸点较高的烃类冷凝分离并经 凝液分馏分离成合格产品的方法。其最根本的特点 是需要提供较低温位的冷量使原料气降温。按制冷 温度的不同，低温分离法又分为浅冷分离和深冷分 离工艺。
②凝析井气：天然气由井流出后，经减压降温即分离成气液两相， 液相主要为凝析油。凝析气井气中除甲、乙烷外，还含有一定量的 丙、丁烷以及戊烷（C5+）以上的烃类。
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天然气加工工程
(2)伴生气(associated gas)，亦称为油田气(oil field gas) 它是 伴随原油共生并与原油同时被采出的天然气。在地层中为油、气两 相。油田气中除甲、乙、丙、丁烷外，还含有戊、已烷，甚至C9、 C10组分。 2、按天然气烃类组成分类
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天然气加工工程 天然气处理工艺技术 天然气轻烃回收工艺技术 硫化氢腐蚀原理与防护技术 天然气计量自动化
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天然气处理工艺技术
一、天然气脱水的主要原因 1、天然气会与其中所带的液体或水形成固体化合物，造成堵塞 阀门，设备甚至是整个管线。 2、造成腐蚀，特别是在CO2和H2S存在的情况下。
3、水会在管线中冷凝，从而造成段塞流。
4、对于长输管线，会降低管线的输气能力。减少天然气的热值。 5、外输气必须满足气体质量标准。 6、脱水能保证天然气在深冷的条件下装置能正常运行。 因此必须把大部分水脱除。
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天然气处理工艺技术
二、脱水的方法 1、直接冷却法。如：膜分离技术 2、溶剂吸收脱水溶剂：如：TEG法（三甘醇再生的工艺流程）工艺 流程和主要设备和TEG法脱水操作注意事 项 三甘醇又称二乙醚乙二醇，简称TEG，是无色无臭有吸湿性的够稠 液体，相对密度1.1254，溶于水和乙醇，不溶于苯、甲苯和汽油 。三甘醇脱水技术是利用三甘醇溶剂在高压常温下将天然气或合 成气中的水份吸收，并在降压和升温的情况下，将水从溶剂中脱 出，同时三甘醇获得再生。 3、固体吸附法脱水工艺
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天然气加工工程
一、天然气组成
1、烃类 (1) 烷烃：绝大多数天然气是以CH4为主要成分，占60%～～90%(V)。同时也含 有一定量的乙烷、丙烷、丁烷。有的天然气还含有戊烷以上的组分，如C5 ～C10的烷烃。 (2) 烯烃和炔烃：天然气有时含有少量低分子烯烃如乙烯和极微量的低分子炔 烃(如乙炔)。 (3) 环烷烃：天然气中有时含有少量的环戊烷和环已烷 (4) 芳香烃：天然气中的芳香烃多为苯、甲苯和二甲苯。 2、非烃类 (1) 硫化物： H2S、CS2、COS、RSH、RSR’、R-S-S-R’、C4H4S。 (2) 含氧化合物：CO2、CO、H2O。
3、如果对于要将气体回注地层以保持储层压力，提高油 气采收率时，需要尽可能地脱除Ｃ2＋。
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天然气加工工程 天然气处理工艺技术 天然气轻烃回收工艺技术 硫化氢腐蚀原理与防护技术 天然气计量自动化
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天然气轻烃回收工艺技术
1、概述 天然气的组成因油气田或层系不同而异。油田气、部分气田的 气井气含有较多的乙烷（C2H6，常简略为C2）、丙烷（C3）、丁烷 （C4）、戊烷及戊烷以上（C5+）的烃类，这些天然气称为“富气”。 富气中的这些烃类可以以液体产品的形式从天然气中加以回收，这 一过程称为天然气凝液（NGL）的回收，国内常称为轻烃回收。 2、轻烃回收的方法： 主要有油吸收法、吸附法和冷冻分离法。 冷冻分离法中，可使用的制冷方法有节流膨胀制冷、热分离机制冷、 透平膨胀机制冷、外加冷源制冷等。 冷冻分离法的典型工艺流程有三种类型：膨胀机制冷（或称为直接膨 胀制冷）、外加冷源制冷和混合制冷。混合制冷是前两者的综合。
轻烃回收工艺目前广泛采用的是低温分离法或低温分离法与其 它方法的组合—复合回收法。低温分离法具有投资少、操作费用低和 回收率高的优点。稳定后的富气通过低温分离装置把气体中的丙烷以 上（C3+）重组分从气体中分离出来。得到混合液烃。在分馏得到所需 的产品---轻质油和石油液化气。
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天然气处理工艺技术
(3) 其它气体：He、N2。H2
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天然气加工工程 二、天然气的分类
天然气的分类方法通常有三种。
1、按矿藏特点分类
(1)非伴生气(unassociated gas)：如气井气(gas well gas)、凝析 井气(condensate gas)。
①气井气：即纯气田天然气，气藏中的天然气以气相存在为主，主 要为甲烷，含少量乙、丙、丁烷和非烃气体。
mij———— 一定条件下的质量液化率，%； nij———— 一定条件下冷凝出的液烃中的C3+含量，质量%； a ———— 原料气的C3+含量，质量%。
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天然气处理工艺技术
同时计算得到天然气处理站各条件下的体积液化率、质量液化 率、C3+回收率、冷凝出的液烃中C3+含量。 利用相关的模拟软件，比如：ECLIPES、CMG、VIP和PVT Pro软 件，基于原料气样品实验组成数据，模拟计算得到了原料气的相包 络线，模拟计算出各条件下的液烃回收率，建立了液烃回收率图版。 比较现场冷凝条件下预测的和实际的液烃回收率，根据图版总结出 液烃回收率以及液相中C3+含量的变化规律，研究气体液化率与压力、 温度之间的关系，找到天然气处理站优化的冷凝条件。为现场处理 工艺的改进和调整提供实验依据。
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天然气处理工艺技术
首先要取得天然气处理站经预处理及净化后的原料气以及外输干气 、液化气样品，实验室分析其密度、组成等参数。
再根据天然气处理站的原料气处理量和液化气、轻质油的产量数据 ，基于质量平衡计算得到了液烃回收率。
C3+回收率的计算公式如下：
Eij=mij
×n
ij/a
式中：Eij———— 一定条件下的C3+回收率，质量%；
二、天然气处理站轻烃回收实验方法和研究
是在对天然气处理站原油稳定富气的轻烃回收工艺流程了解 和研究的基础上，进行天然气处理站各进口和出口的油气取样分析 和研究，从而得到最合理的天然气处理方案。同时也可对目前处理 装置控制条件、处理方法进行评价。
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天然气处理工艺技术
三、油田气轻烃回收实用技术实验步骤和研究方法
液体 分离
天然气 脱硫
水、烃露 外输气 点控制 H 2O
井口装置
烃回收 地面
脱硫再生 气藏 H 2S CO2 硫回收 硫
LPG 凝液
单元过程：节流、闪蒸、吸收、解吸、 精馏、换热、反应、吸附等。
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天然气加工工程
天然气产品质量指标
1、天然气产品：商品气(sales gas)、液化石油气(LPG)、稳定 轻烃等。 2、产品技术指标 (1)热值(heat value)：指单位体积或质量天然气的高发热量或 低发热量。 (2)含硫量(sulfur content)：指天然气中H2S含量或总硫(H2S有 其它形态的硫)含量。 (3)烃露点(hydrocarbon dew poiter dew point)：一定压力条件下，天然气与液态 水平衡时所对应的温度。 (5)含水量(moisture content)：单位体积天然气中所含水蒸气 量的多少。