轻烃制冷回收工艺

轻烃制冷回收工艺

摘要：自20世纪80年代以来，国内外以节能降耗、提高轻烃收率及减少投资为目的，对NGL 回收装置的工艺方法进行了一系列的改进，出现了许多新的工艺技术从天然气中回收的轻烃是优质的燃料，也是宝贵的化工原料，具有较高的经济价值。制冷工艺主要采用冷剂循环制冷、膨胀机制冷、冷剂制冷与膨胀机制冷相结合的混合制冷，单级膨胀机制冷工艺应用广泛，深冷装置较少，装置能耗高，自控水平较低。在深冷回收装置中，以冷剂制冷作为辅助冷源，膨胀机制冷作为主冷源的混合制冷方法，因制冷温度低，液烃回收率高，对气源条件变化适应性强，将得到推广和应用。

从天然气中回收的轻烃是优质的燃料，也是宝贵的化工原料，具有较高的经济价值。本文通过采用轻烃回收工艺方法和工艺过程结合在一起进行研究在工艺设计中，针对不同的原料状况，应积极采用和开发新工艺、新技术以达到节能降耗、提高轻烃收率、有效的利用能量、降低消耗起着关键性的作用。

关键词：轻烃回收膨胀机制冷天然气

1 烃回收工艺

在气体处理厂内，通过改变气体条件，破坏各组分间的平衡，在达到新的平衡状态时会有一些组分凝析、另一些组分蒸发，从而实现从天然气内回收液态烃。改变的条件可能是压力或温度，也可能是将不同的物质引入气流，更可能是上述三种方法的结合。

早期从天然气内回收液态烃的方法是采用压缩和冷却。工程师们发现，压缩天然气至较高压力并冷却至接近环境温度，会从气流中形成并分离出一定数量的烃液，还知道采用平衡蒸发常数和天然气（组分）分析能预测烃液的回收量。压缩和冷却工艺一直是最简单的方法。然而，这种方法却不如后来开发的一些方法有效。压缩和冷却法常受周围空气或使用冷却水的制约。用制冷进一步降低气流温度并回收更多的液体产品，是传统压缩和冷却方法合乎逻辑的发展。用氨或烷为制冷剂的机械制冷系统是最早使用的制冷类型。当然，在早期的尝试中曾遇到许多与生成水合物有关的问题。在气体深冷（蒸发）器以及深冷器下游的分离器内发生过冰冻。向气流内注甲醇或乙二醇溶液能解决冰冻问题，在一些情况下，在

深冷器内还发生必须解决的结蜡问题。普通工厂内低温分离器的操作温度范围为-20～20F O .所使用的制冷系统包括：使用氟利昂、氨、丙烷，或天然气流有可利用的压降，或能经济地提供压降的场合，近来则使用透平膨胀机。各种系统都有相同的目的，即冷却气流至可液化烃类能凝析的温度。

低温、高回收率工厂的近期发展是使用透平膨胀机的深冷厂。 在这类工厂内，气体通过透平压缩机膨胀，在极低的温度范围内（-180～-160F O ）下排出气体。在这种低温下，除甲烷外，大部分气体都将凝析。随后，液体在常规分馏系统内分流，回收所需要的产品。对于任何低温系统，气体脱水都十分重要，深冷厂常需要脱出接近00100的水。

2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+

3C 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+3C 的各种工艺装置陆续建成。天然气加工对象也扩大到+2C 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。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3C 收率，2C 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。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。 2.1国外轻烃回收技术进展

随着石油化学工业的发展和各国对轻烃回收政策实施，国外的加工技术水平不断的发展和完善，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。

（1）制冷工艺。国外轻烃回收装置采用的工艺法主要有油吸收法和冷凝分离法，其中冷凝分离法包括了我国轻烃回收装置所采用的3种主要方法。80年代以来，随着膨胀机制冷技术的发展，深冷分离技术可以得到高效的+

2C 轻烃收率，具备生产成本低等优点。以我国就90年代以前从国外引进的14套倾听回收装置为例，

如大庆油田1986年有德国林德公司引进的两套设计加工能力d m 341060⨯的天然气深冷装置，采用的就是两级膨胀制冷工艺，制冷温度为97-℃。

（2)辽河油田1985年由美国福陆公司（FLUOR)引进的设计加工能力为d m 3410200⨯的天然气深冷装置采用的是两级膨胀+氨吸收辅助冷剂制冷工艺，同年从日本日晖公司（JGC)引进的设计加工能力为m 3410200⨯的天然气深冷装置采用的是单级膨胀+丙烷辅助冷剂制冷工艺。在这14套装置中有9套装置采用了膨胀制冷（或丙烷+膨胀）的工艺方法，进一步说明了在国外膨胀制冷的应用广泛性。

3 目前轻烃回收装置存在的主要问题

国内设计的轻烃回收装置，特别是一些早期建成的装置主要是以回收+

3C 烃类为目的，装置中主要存在液烃收率低，能耗高，工艺流程不合理，产品质量不符合要求，自控水平不高等问题，具体表现在下面几个方面：

（1）回收工艺方法选择不当，主要工艺参数设计不合理，造成装置液烃回收率较低，工程投资大，生产成本高，整套装置的经济效益差。

（2）压缩机、制冷机组运行参数未能达到设计要求，造成冷凝压力偏低、冷量不足，使冷凝分离出来的液化量减少；制冷单元与液烃分馏单元不协调，或脱乙烷（甲烷）塔型式设计不合理，提供给脱乙烷（甲烷）塔塔顶冷量不足，造成塔顶温度偏高，使液烃损失增大，产