天然气轻烃回收工艺流程

轻烃回收工艺主要有三类：油吸收法；吸附法；冷凝分离法。当前主要采用冷凝分离法实现轻烃回收。

1、吸附法

利用固体吸附剂（如活性氧化铝和活性炭）对各种烃类吸

附容量不同，而，将吸附床上的烃类脱附，经冷凝分离出

所需的产品。吸使天然气各组分得以分离的方法。该法一

般用于重烃含量不高的天然气和伴生气的加工办法，然后

停止吸附，而通过少量的热气流附法具有工艺流程简单、

投资少的优点，但它不能连续操作，而运行成本高，产品

范围局限性大，因此应用不广泛。

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差异，而使不同的烃类得以分离。根据操作温度的不同，

油吸收法可分为常温吸收和低温吸收。常温吸收多用于中

小型装置，而低温吸收是在较高压力下，用通过外部冷冻

装置冷却的吸收油与原料气直接接触，将天然气中的轻烃

洗涤下来，然后在较低压力下将轻烃解吸出来，解吸后的

贫油可循环使用，该法常用于大型天然气加工厂。采用低

温油吸收法C3收率可达到（85～90%），C2收率可达到

（20～60%）。

油吸收法广泛应用于上世纪60年代中期，但由于其工艺

流程复杂，投资和操作成本都较高，上世纪70年代后，己

逐步被更合理的冷凝分离法所取代。上世纪80年代以后，

我国新建的轻烃回收装置己较少采用油吸收法。

3、冷凝分离法

（1）外加冷源法

天然气冷凝分离所需要的冷量由独立设置的冷冻系统提供。

系统所提供冷量的大小与被分离的原料气无直接关系，故

又可称为直接冷凝法。根据被分离气体的压力、组分及分

离的要求，选择不同的冷冻介质。制冷循环可以是单级也

可以是多级串联。常用的制冷介质有氨、氟里昂、丙烷或

乙烷等。在我国，丙烷制冷工艺应用于轻烃回收装置还不

到10年时间，但山于其制冷系数较大，制冷温度为（-35～

-30℃），丙烷制冷剂可由轻烃回收装置自行生产，无刺激

性气味，因此近儿年来，该项技术迅速推广，我国新建的

外冷工艺天然气轻烃回收装置基本都采用丙烷制冷工艺，

一些原设计为氨制冷工艺的老装置也在改造成丙烷制冷工

艺。

（2）自制冷法

①节流制冷法

节流制冷法主要是根据焦耳-汤姆逊效应，较高压力的原料

气通过节流阀降压膨胀，使原料气冷却并部分液化，以达

到分离原料气的目的。该方法具有流程简单、设备少、投

资少的特点，但此过程效率低，只能使少量的重烃液化，

故只有在气体有压力能可利用，处理量小，气体重烃含量少和收率要求不高时才选用此方法。

②透平膨胀机制冷法

采用透平膨胀机制冷法的前提条件是有自由压力能供利用的场合。当具有一定压力的天然气通过透平膨胀机时，其膨胀过程近似于等嫡膨胀过程，获得膨胀功的同时，气流的温度将急剧下降。因此，气流中的烃组分将被冷凝下来。膨胀机制冷法的特点是流程简单，设备数量少，维护费用低，公用工程消耗低，占地面积小，因此近年来采用的较多。但是当处理量过小时不宜采用，因为此时膨胀机效率较低，可考虑采用热分离机。

③热分离机制冷法

热分离机装置的流程与透平膨胀机装置类似，主要差别是主冷设备不同，它是利用高能动力气体由转动(或静止)的喷嘴分配进入末端封闭的容器，形成压缩、膨胀，由动能转变为热能的多变过程。压缩时放出的热量由周围环境吸收掉，而膨胀时则相似于等嫡过程使气体降温而达到制冷的目的。

热分离机具有结构简单，维修方便，省人省电，允许带液工作的特点，适用于小气量、带液量大和气源压力较高的场所。但是国内开发应用的热分离机制冷技术，由于热分离效率低、适应性差、技术性能差、质量不过关等原因，

在我国仍处于工业试验阶段。

（3）混合制冷法

为了最大限度地从天然气中回收轻烃，要求的温度更低，单一的制冷法一般难以达到，即便有时膨胀机制冷能达到温度，但由于出口带液问题，对富气仍是不适用的，这时往往采用混合制冷法，即冷冻循环的多级化和混合冷剂制冷以及膨胀机加外冷的方式来实现。目前，轻烃回收工艺上应用最多的是外加冷剂循环制冷作为辅助冷源，膨胀制冷作为主冷源，并采取逐级冷冻和逐级分离出凝液的工艺措施来降低冷量消耗和提高冷冻深度，以达到较高的冷凝率，回收原料气中绝大部分丙烷组份，达到回收目的。

这种方法具有许多优点：1)有两个冷源，因此运转适应性较大，即使外加制冷系统发生故障，装置也能在保持较低收率情况下继续运行。2)混合制冷法中的外加制冷系统比外加冷源法要简单、容量小;外加冷源解决高沸点较重烃类冷凝问题，膨胀制取的冷量用在较低温度位。3)此种流程组合即可提高乙烷、丙烷收率，又可大大减少装置的能耗。

轻烃回收新工艺

1.3.

2.1 气体过冷工艺(GSP)和液体过冷工艺(LSP)

此工艺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。采用GSP工艺可在保持较高C2烃类收率的情况下，使原料气中C2的容许含量高于膨

胀制冷工艺的容许含量，而且功耗较低。

1.3.

2.2 直接换热工艺(DHX)

DHX工艺是埃索资源公司首先提出并在Judy Creek工厂实

践，叮收率由原来的72%增加到95%。实践证明，在不回

收乙烷的情况下，利用DHX工艺可很容易地对现有的膨胀

制冷流程加以改造，多数情况下所用投资较少。

1.3.

2.3 混合冷剂制冷工艺

与传统的单组分冷剂或阶式制冷法相比，混合冷剂制冷

(MRC)法采用的冷剂可根据冷冻温度的高低配制冷剂的组

分与组成一般是以乙烷、丙烷为主。当压力一定时，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

而在换热器中与待冷冻的天然气的传热温差很小，故其用

效率很高。当原料气与外输干气压差甚小，或在原料气较

富的情况下，采用混合冷剂制冷法的工艺更为有利。

1.3.3 国内外轻烃回收技术的发展趋势

国内外轻烃回收技术将以低温分离法为主，向投资少、

深分离、高效率、低能耗、橇装化、自动化的方向发展。