天然气输送前的预处理-4

收法的操作温度为常温或略低 于常温，多用于中小型天然气凝液回收装置； 于常温，多用于中小型天然气凝液回收装置； 冷油吸收法利用制冷将吸收油冷至0～ ℃ 冷油吸收法利用制冷将吸收油冷至 ～-40℃ 进行操作， 进行操作，该法比常温油吸收法可多回收 C2+液烃，C3的回收率可达 液烃， 的回收率可达85%~90%，常用 ， 于较大型的气体加工厂。 于较大型的气体加工厂。
第四节 天然气凝液回收技术
天然气凝液（ 天然气凝液（natural gas liquid NGL）是从天 ） 然气中回收C 的烃类混合物的总称。 然气中回收 2+的烃类混合物的总称。可以得到乙 丙烷、液化石油气和稳定轻油。 烷 、丙烷、液化石油气和稳定轻油。
天然气凝液回收方法 制冷技术 低温分离法工艺
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（1） 单级压缩制冷原理
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蒸汽压缩制冷过程
蒸汽压缩制冷循环有四个工艺过程： 蒸汽压缩制冷循环有四个工艺过程： 压缩过程； 压缩过程； 冷凝过程； 冷凝过程； 膨胀过程； 膨胀过程； 蒸发过程。 蒸发过程。
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（2）常用制冷剂
氟利昂； 氟利昂； 氨； 丙烷、丙烯、乙烷、乙烯等 。 丙烷、丙烯、乙烷、 因环保的要求，其中氟利昂、 因环保的要求，其中氟利昂、氨将逐 步限制使用。 步限制使用。
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2. 节流膨胀制冷
节流制冷是工业上最早采用的制冷工艺， 节流制冷是工业上最早采用的制冷工艺 ， 由于节流制冷设备简单，运转可靠、 由于节流制冷设备简单，运转可靠、节流效 率低，同一差压下温降较小，在天然气凝液 率低，同一差压下温降较小， 回收中常多数作为一种辅助制冷手段。 回收中常多数作为一种辅助制冷手段。
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吸附法的特点和应用情况
工艺装置简单，投资费用较小； 工艺装置简单，投资费用较小； 但生产产品单一（液化气和天然汽油）， 但生产产品单一（液化气和天然汽油）， 再生能耗高，运行成本较高。 再生能耗高，运行成本较高。 吸附剂的吸附容量等问题未能得到很好解 决。 未得到广泛的应用。曾在美国用过。 未得到广泛的应用。
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(1) 节流膨胀降温原理
v v H1 + = H2 + 2g 2g
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2 1
2 2
(1)节流膨胀降温原理 (1)节流膨胀降温原理
由于节流前、后两截面面积相等，故得： 由于节流前、后两截面面积相等，故得：
H1 = H 2
因此，节流膨胀过程是等焓过程。 因此，节流膨胀过程是等焓过程。 膨胀过程
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d. 混合制冷剂循环
混合制冷剂循环是60年代末期由复叠式 混合制冷剂循环是 年代末期由复叠式 制冷循环演变而来的。它采用由C 制冷循环演变而来的。它采用由 1~C5的烃 类和氮等五种以上组分组成的混合物作为制 冷剂，可用一台（几台但类型相同的） 冷剂，可用一台（几台但类型相同的）压缩 因此， 机。因此，混合制冷剂循环一经问世即在天 然气液化及分离技术中得到了广泛应用。 然气液化及分离技术中得到了广泛应用。
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3.天然气凝液回收技术发展历程 3.天然气凝液回收技术发展历程
液化石油气时代（1940年~1960年）； 液化石油气时代（ 年 年 节流制冷、冷剂制冷工艺。 节流制冷、冷剂制冷工艺。 乙烷时代（1960年~至今）； 乙烷时代（ 至今）； 年 至今 油吸收法、膨胀制冷法、复合制冷法。 油吸收法、膨胀制冷法、复合制冷法。 我国天然气凝液回收始于1960年，四川气田在 年 我国天然气凝液回收始于 1966~1975年间建设两套节流制冷的回收装置。 年间建设两套节流制冷的回收装置。 年间建设两套节流制冷的回收装置 1980年以后，开始引进装置和技术。 年以后， 年以后 开始引进装置和技术。
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油吸收法的特点和应用情况
工艺流程复杂； 工艺流程复杂； 投资费用和运行成本高； 投资费用和运行成本高； 直至20世纪 年代中期还是天然气分离工 直至 世纪60年代中期还是天然气分离工 世纪 艺中使作最多的方法； 艺中使作最多的方法； 但随着制冷技术的发展，自1970年以后， 但随着制冷技术的发展， 年以后， 年以后 油吸收法在新建装置中已很少采用。 油吸收法在新建装置中已很少采用。
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（3） 压缩制冷循环方式
单级压缩制冷循环； 单级压缩制冷循环； 多级压缩制冷循环； 多级压缩制冷循环； 复叠式制冷循环； 复叠式制冷循环； 混合制冷剂制冷循环。 混合制冷剂制冷循环。
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a. 单级压缩制冷
采用氨、氟利昂、丙烷等作制冷剂，蒸发 采用氨、氟利昂、丙烷等作制冷剂， 温度一般小于-40℃ 温度一般小于 ℃； 制冷机组的设备较少，费用低； 制冷机组的设备较少，费用低； 常用作浅冷分离的制冷工艺。 常用作浅冷分离的制冷工艺。
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低温分离法的应用情况
随着制冷技术的发展，特别是1964年，美 随着制冷技术的发展，特别是 年 国首次将透平膨胀机用于天然气凝液回收， 国首次将透平膨胀机用于天然气凝液回收， 使天然气回收凝液技术开始了新的发展阶 段。 目前，低温分离法已广泛应用于天然气凝 目前， 液回收装置。 液回收装置。
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2. 天然气凝液回收方法
吸附法 油吸收法 低温分离法
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(1) 吸附法
吸附法是利用具有多孔结构的固体吸附 剂（如活性氧化铝或活性炭）对烃类组分吸 如活性氧化铝或活性炭） 附能力强弱的差异而实现气体中重组分与轻 组分的分离。主要用于天然气中回收重烃类， 组分的分离。主要用于天然气中回收重烃类， 且处理规模较小(小于 × 且处理规模较小 小于60×104m3/d)及较贫的 小于 及较贫的 天然气(液烃含量 天然气 液烃含量13~14mL/m3)。 液烃含量 。
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(2) 油吸收法
油吸收法是基于天然气中各组分在吸收 油中的溶解度的差异而使轻、 油中的溶解度的差异而使轻、重烃组分得以 分离的方法。通常采用石脑油、煤油或柴油 分离的方法。通常采用石脑油、 作吸收油。按照吸收操作温度的不同， 作吸收油。按照吸收操作温度的不同，油吸 收法往往分为常温油吸收和低温油吸收法 冷油吸收法）两种。 （冷油吸收法）两种。
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二、 制冷技术
冷剂制冷循环 节流膨胀制冷 膨胀机制冷
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1. 冷剂制冷循环
冷剂制冷循环是利用物质由液态转化 为蒸汽的吸热效应制冷，称之为汽化制冷， 为蒸汽的吸热效应制冷，称之为汽化制冷， 相变介质称为制冷剂。为了实现汽化制冷， 相变介质称为制冷剂。为了实现汽化制冷， 普遍采用的制冷系统有蒸汽压缩式、 普遍采用的制冷系统有蒸汽压缩式、吸收式 和蒸汽喷射式三类。以蒸汽压缩制冷循环应 和蒸汽喷射式三类。 用最广泛。 用最广泛。
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b. 多级压缩制冷
三级压缩丙烷制冷循环流程图
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b. 多级压缩制冷
由于多级节流， 由于多级节流，各个节流阀后的温位是 不同的，如果在流程中增设蒸发器的数量， 不同的，如果在流程中增设蒸发器的数量， 则可向冷量用户供给不同温位的冷源。 则可向冷量用户供给不同温位的冷源。三级 压缩丙烷制冷循环流程图， 压缩丙烷制冷循环流程图， 此图表示可产生 三个不同温度等级的冷量， 三个不同温度等级的冷量，如-50℃， -25℃， ℃ ℃ -5℃。 ℃
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3.天然气凝液回收技术发展历程 3.天然气凝液回收技术发展历程
国外天然气凝液回收大致经历了四个阶段： 国外天然气凝液回收大致经历了四个阶段： 井口汽油时代（1910年~1920年）； 井口汽油时代（ 年 年 采用压缩、冷凝、分离等工艺。 采用压缩、冷凝、分离等工艺。 天然汽油时代（1920年~1940年）； 天然汽油时代（ 年 年 吸附法、水冷法。 吸附法、水冷法。
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c. 复叠式制冷循环
复叠式制冷循环 ， 又称串级制冷循环， 复叠式制冷 循环， 又称串级制冷循环 ， 循环 是将两种或三种不同冷位的冷剂制冷循环串 联起来形成一个闭路系统。 联起来形成一个闭路系统。 制冷剂主要采用丙烷、乙烯和甲烷。 制冷剂主要采用丙烷、乙烯和甲烷。 丙烷
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一 :1.0MPa,0.12MPa，30 ， ℃,-38℃。 ℃ 二:2.0,0.12MPa，-30 ℃,， 100℃。 ℃ 三 : 3 . 0 MPa,0.12MPa，， 95 ℃ ,-160℃。 ℃
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一、天然气凝液回收方法
回收天然气凝液的必要性； 回收天然气凝液的必要性； 天然气凝液回收方法； 天然气凝液回收方法； 天然气凝液回收技术发展历程。 天然气凝液回收技术发展历程。
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1. 回收天然气凝液的必要性
有利于改善天然气质量，降低烃露点， 有利于改善天然气质量，降低烃露点， 防止在管输中有液态烃凝结。 防止在管输中有液态烃凝结。 回收凝液的产品是重要的民用燃料和化 工原料； 工原料； 提高资源的综合利用率， 提高资源的综合利用率，有良好的经济 效益和社会效益。 效益和社会效益。
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节流膨胀工艺示意图
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节流计算的基本方程
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相 平 衡 方 程
y i = K i xi 1 ≤ i ≤ n
∑ xi = 1
i =1 n
n
∑ yi = 1 i =1
节流计算的基本方程
物料平衡方程 ： 热量平衡方程 ：
Fzi = Vyi + Lxi
FHI = VHV + LH L
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提供冷量的形式
低温分离法最根本的特点是需要提供较低 温位的冷量使原料气降温。提供冷量的方式 温位的冷量使原料气降温。 有外部制冷法、自制冷法和混合制冷法等多 有外部制冷法、 种形式。 种形式。
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低温分离法的主要特点
工艺流程简单，投资少，效益好； 工艺流程简单，投资少，效益好； 回收率高，C3的回收率可达 回收率高， 的回收率可达90%以上； 以上； 以上 适应性强，管理方便。 适应性强，管理方便。
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(3) 低温分离法
低温分离法（冷凝分离法） 低温分离法（冷凝分离法）是利用原料 气中各烃类组分冷凝温度的不同， 气中各烃类组分冷凝温度的不同，通过将 原料气冷凝至一定温度，将沸点较高的烃 原料气冷凝至一定温度， 类冷凝分离出来， 类冷凝分离出来，并经凝液精馏分离成合 格产品的工艺。 格产品的工艺。