天然气轻烃回收技术的工艺现状与进展

广东化工 2010年第10期· 78 · 第37卷总第210期

天然气轻烃回收技术的工艺现状与进展

马宁1，周悦2，孙源2

(1．四川科宏石油天然气工程有限公司，四川成都 610051；

2．中国石化西南油气分公司工程技术研究院，四川德阳 618000)

[摘 要]天然气作为一种宝贵的资源，在能源日益紧张的今天发挥着越来越重要的作用。回收天然气轻烃可以改善天然气的质量，降低天然气的露点，减少油气损耗，提高天然气的整体经济、社会效益。

[关键词]天然气；轻烃回收；技术现状；工艺进展

[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2010)010-0078-02

Natural Gas Light Hydrocarbon Recycling Technology Craft Present Situation and

Progress

Ma Ning1, Zhou Yue2, Sun Yuan2

(1. Sichuan Kehong Oil and Natural Gas Engineering Co., Ltd., Chengdu 610051；

2. Engineering Technology Institute of Southwest Oil&gas Branch, SINOPEC, Deyang 618000, China)

Abstract: As a kind of valuable resource, natural gas has been exerted importantly today when energy sources are on edge. The recovery of light hydrocarbon in natural gas can improve the quality, reduce the dew point of natural gas and decrease the consumption of oil and gas, which can increase the whole economic benefit of the natural gas and the benefit of society.

Keywords: natural gas；light hydrocarbon recycling；technical aspect；craft progress

1 国内轻烃回收技术现状

我国的天然气液烃分离技术起步较晚，上世纪60年代四川气田开展了从天然气中分离、回收C3+液体产物的试验工作。到20世纪70～80年代，随着北方各大油田的开发，自油田伴生气中回收C3+的各种工艺装置陆续建成。天然气加工对象也扩大到C2+产物。近年来，在引进、吸收、消化国外先进回收工艺技术的基础上，国内轻烃回收装置无论工艺技术还是设备制造、自动控制等水平都有了长足进步[1]。

目前国产装置采用的主要工艺方法，归纳起来有：冷剂循环制冷、膨胀机制冷、冷剂制冷和膨胀制冷相结合的混合制冷。制冷温度不低于-50 ℃的浅冷装置，大部分采用冷剂制冷或单级膨胀制冷，中深冷装置大部分采用冷剂制冷和膨胀制冷相结合的混合制冷方法。目前，我国中深冷装置主要用于提高C3收率，C2烷大部分都未回收。混合制冷工艺的主要优点是制冷温度低、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[2,3]。

尽管我国的轻烃回收技术水平取得了较大的进步，但是与国外先进技术水平相比还有一定的差距。因此，对近年来国外先进的轻烃回收工艺和制冷设备进行引进、消化和吸收，对提高我国轻烃回收技术水平，有重大的现实意义。

2 国外轻烃回收技术进展

国外轻烃回收工艺技术较先进，一些国家在提高加工深度、增加轻烃收率、合理利用油气资源上都取得了显著的成就。自20世纪70年代以来，国外轻烃回收技术以节能降耗、提高轻烃收率为目的，以低温分离法为主，向投资少、深分离、高效率、低能耗、撬装化、自动化等方向发展。在此基础上对轻烃回收装置出现了许多新工艺。这些新工艺主要是在膨胀制冷法流程和冷剂制冷法流程的基础上对流程加以改进而发展起来的[3,4]。

2.1 混合冷剂制冷工艺[5]

混合冷剂制冷(MRC)工艺使用的冷剂可根据冷冻温度的高低要求来配置冷剂的组分与组成，混合冷剂一般以乙烷、丙烷为主。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，因而在换热器中与被冷却的天然气的传热温差很小，故其效率高。若原料气与外输干气压差小，或原料气较富的情况下，采用混合冷剂制冷工艺更为有利[5]。

2.2 轻油回流[6]

轻油回流是利用油的吸收作用，通过增加1台轻油回流泵将液化气塔后的部分轻油返注入蒸发器之前，提高液化率。这一方法增加了制冷系统的冷负荷，但与提高分离压力相比所需的能耗较低，对外冷法工艺不失为一种简单有效的方法。研究表明，轻油回流主要用于外冷浅冷工艺，且在较低压力下的经济效益比在较高压力下显著[6]。

2.3 过冷工艺(GSP, LSP)[1]

过冷工艺包括气体过冷工艺(GSP)和液体过冷工艺(LSP)，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。

GSP工艺是针对较贫气体(C2+<100 mL/m3)处理装置而改进的工艺，采用GSP工艺可以在保持较高C2收率的情况下，使原料气中CO2的容许含量高于膨胀制冷工艺的容许含量，而且所消耗的功耗较低。

LSP工艺是针对较富气体(C2+>400 mL/m3)处理装置而改进的工艺，Ortloff公司对LSP工艺作过论证，证明采用LSP 技术可以减少常规流程的高压和低温，从而节省功率，该工艺还能处理含CO2较多的天然气，而不用专门设置脱除CO2的设施。

2.4 DHX工艺[7-8]

DHX工艺又称为直接换热工艺，是加拿大埃索资源公司(Esso Resources Canada Ltd.)于1984年首先提出并在Judy Creek装置上得以实践，并获得成功的新工艺。国内也将DHX 工艺称为重接触塔技术。一套常规的ISS膨胀制冷装置改造采用DHX工艺，在相同条件下可使C3收率由72 %提高到95 %。该工艺的实质是脱乙烷塔回流罐的液烃经换热、节流降温后进入DHX塔，吸收膨胀机出口低温分离器出来的气相中的C3+组分，从而提高C3收率。

2.5 膜分离技术[9]

近年在国外膜分离技术用于气体分离有较大发展。用于气体分离的膜材料按材质大致分为多孔质膜和非多孔质膜。它们的渗透机理完全不同。多孔质膜分离是依靠各种气体分子渗透速度的不同达到分离日的；而非多孔质膜分离属溶解扩散机理。气体渗透过程分为二个阶段：气体分子溶解于膜表面；溶解的气体分子在膜内扩散、移动；气体分子从膜的另一侧解吸。目前轻烃回收包括其它气体分离上常用的是非多孔质膜。美国GRACE公司在德克萨斯州用膜分离装置处理1~3次采油的高含重烃，压力3.45 MPa，处理量为3.48×104 m3/d的装置，轻烃收率C3+≥97 %。膜分离技术在轻烃回收方面的应用具有很好的发展前景。据国外预测：气体分离膜将是21世纪产业的基础技术之一。

[收稿日期] 2010-07-15

[作者简介] 马宁(1981-)，男，四川都江堰人，硕士，助理工程师，现从事天然气处理与集输的工艺设计与研究工作。