油田伴生气的回收工艺方案

油田伴生气的回收工艺方案
概述
从油田伴生气中回收轻烃的工艺通常都是将伴生气经净化、压缩、冷凝、分馏等工艺过程来实现的；
从制冷深度上划分，气体处理可以分为浅冷和深冷工艺，从制冷设备上划分，又有节流制冷、外加冷源制冷、膨胀机制冷和气波制冷等工艺。

天然气处理工艺的选择，应视原料气规模、组成、产品构成和价格、进出装置的温压条件等来确定。

轻烃回收操作条件的确定
（1）主要工艺方案的确定
天然气的冷凝分离需要冷量，工业上获得冷量的方法有许多，但从原理上讲基本可以分为冷剂制冷和气体膨胀制冷两大类。

膨胀制冷需要消耗原料气的压力能；辅助冷剂制冷是利用冷剂气化吸热制冷，要消耗冷剂压缩能量。

膨胀制冷可采用J-T阀，也可采用膨胀机，两种方法的主要区别是，节流膨胀是等焓过程，能量都消耗在节流阀（J-T阀）上，不能回收功；膨胀机膨胀是等熵过程，可以通过匹配同轴增压机回收一部分功，相同条件下的制冷效率高，但投资比节流膨胀要高，操作维护也比节流膨胀复杂。

无论什么方案，都希望在天然气中回收尽可能多的产品，这就需要在制冷工艺部分具有足够大的冷凝压力和足够低的冷凝温度，以便产生尽可能多的凝液。

但这并不说明，压力越高、温度越低、产生的凝液越多就越好，它必要在经济合理的前提条件下，因此，为升高压力或降低温度所付出的能耗要与所得的凝液量成比例，并且凝液的增加要与产品产量的增加相一致，因为通常在一定的冷凝温度和冷凝压力范围内，凝液的产量与产品的产量是一致的，但当凝液中乙烷量增多而丙丁烷冷凝量增加很少时，将会使得分馏部分的脱乙烷塔负荷增加，而塔顶气相中与乙烷平衡带走的丙、丁烷数量也会上升，这时的产品产量不会随凝液量增加而增加。

因此，气体处理装置都有最佳的冷凝压力和冷凝温度。

应从获得的伴生气组分数据进行分析，采用PROII软件分别对膨胀制冷工艺和外加辅助冷源膨胀制冷工艺进行了计算。

对于较富的伴生气而言，单纯采用膨胀制冷工艺，采取提高天然气压力，利用膨胀机膨胀制冷、分离。

计算结果表明，无论采用什么流程，膨胀分离或者换热流程，采用两级甚至三级膨胀，都无法达到理想的丙烷收率，再行提高收率已经比较困难；并且由于压缩比和膨胀比的限制，需采用多级压缩、多级膨胀、多级分离，流程十分复杂，投资大，能耗高，从理论上讲，由于冷凝需要取走的热量较多，仅靠节流、气波制冷或膨胀制冷是无法达到既满足-35oC的冷凝温度又满足分馏操作所需压力（通常在1.5MPa 左右）的，因此，只能采取外加冷源的制冷工艺。

对于外加辅助冷源的膨胀制冷工艺，在压缩至2.0MPa，膨胀至0.9MPa时的C3收率已达到90%。

（2）操作压力的确定
以***油田50万标方/天伴生气处理规模为例，采用PROII软件对原料气在外加辅助冷源膨胀制冷、不同原料气压缩机出口压力（1.45MPa～2.85MPa）条件下轻烃的产量进行了模拟计算，模拟条件如下：采用丙烷辅助制冷，冷却温度-30℃，膨胀机出口压力0.9MPa，脱乙烷塔操作压力1.8MPa。

轻烃产量和原料气压缩机功率见下表：。