天然氣凝液回收工藝探討

【摘要】從 天然氣中回收的液烴混合物稱為天然氣凝液，又稱為輕烴；這個(gè)回收的的過程稱為天然氣凝液回收，也稱為輕烴回收。在油氣田開發(fā)中往往存在大量的天然氣凝液，這是豐富的天然氣資源，為了使其得到有效利用，提高氣田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益，國(guó)內(nèi)油氣田已經(jīng)開展了大量的回收工藝研究。本文將對(duì)天然氣凝液回收工藝進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】天然氣 凝液 回收工藝

隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的告訴發(fā)展，能源緊張問題已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注，中國(guó)既是石油消耗大國(guó)，也是石油進(jìn)口大國(guó)。因此，如何提高能源的利用率是石油系統(tǒng)緩解石油資源刻不容緩的義務(wù)和責(zé)任。天然氣凝液回收工藝的發(fā)展對(duì)油氣資源的充分利用起到了重要作用。

1 天然氣凝液回收工藝簡(jiǎn)介

從天然氣中回收凝液的方法基本上可分為吸附法、油吸收法和冷凝分離法三種。1.1 吸附法

吸附法的原理是利用固體吸附劑對(duì)不同種類烴的吸附量的不同，使天然氣中某些組分得以分離。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是裝置比較簡(jiǎn)單，不需要特殊材料和設(shè)備，投資較少；缺點(diǎn)是使用范圍比較局限，多用于處理量較?。ㄐ∮?7x104m3/d）及較重?zé)N類含量較少的天然氣，而且操作成本較高。

1.2 油吸收法

油吸法的原理是利用不同烴類在吸收油中溶解度的差異，使天然氣中各個(gè)組分得以分離。吸收油一般采用相對(duì)分子量處于100～200之間的石腦油、煤油等。由于吸收油相對(duì)分子量越小，天然氣凝液收率越高，吸收油蒸發(fā)損失越大，因此，吸收油的選著應(yīng)當(dāng)考慮回收率和揮發(fā)損失的問題。此法的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)壓降小，單套裝置處理能力大，對(duì)原料氣處理沒有嚴(yán)格要求等；缺點(diǎn)是能耗大，操作費(fèi)用高。1.3 冷凝分離法

冷凝分離法的原理是利用同一壓力下天然氣中各組分的揮發(fā)度的不同，將天然氣冷卻至露點(diǎn)溫度以下，使富含較重?zé)N類的天然氣液分離出來的過程。一般來說，這種冷凝分離過程需要在幾個(gè)不同溫度等級(jí)下完成的。按照提供冷量的制冷系統(tǒng)不同，冷凝分離法可分為直接膨脹制冷法、冷劑制冷法和聯(lián)合制冷法三種這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程簡(jiǎn)單、操作方便、對(duì)待分離天然氣成分的適應(yīng)性大、效率高，通過近幾十年來的發(fā)展已經(jīng)成為了國(guó)內(nèi)外的主流技術(shù)，現(xiàn)今新建天然氣凝液回收裝置超過90%的都采用透平膨脹機(jī)制冷法。

2 天然氣凝液回收工藝國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

自上世紀(jì)80年代以來，國(guó)外對(duì)天然氣凝液回收投入了大量的精力，回收工藝方面得到了許多改進(jìn)，大大地提高凝液收率。膨脹機(jī)制冷法、液體過冷法（LSP） 、氣體過冷法（GSP）、直接換熱法（DHX）回收裝置相繼應(yīng)用于天然氣凝液回首中。

國(guó)內(nèi)天然氣凝液回收裝崛起于80年代，現(xiàn)在已經(jīng)取得了大量成果。油田生產(chǎn)過程中大多采用透平膨脹機(jī)制冷法，少數(shù)以高壓氣藏氣為原料的天然氣凝液回收裝置采用直接膨脹制冷法。在對(duì)已有方法的吸收、消化基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)油田又建設(shè)了多套有重接觸塔的天然氣凝液回收裝置，進(jìn)一步提高了回收的工藝水平。

3 探討與分析

目前國(guó)內(nèi)的天然氣凝液回收工程建設(shè)在油田較為普遍，實(shí)際的使用效果也千差萬異。對(duì)于如何讓回收工藝起到應(yīng)有的效果，最主要的是回收工藝選擇的問題。凝液回收工藝選擇的是關(guān)乎經(jīng)濟(jì)效益的核心問題，只有在對(duì)任務(wù)和產(chǎn)品的市場(chǎng)導(dǎo)向等進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，才能對(duì)其流程方案的選擇作出正確判斷，達(dá)到投資小、成本低、收率高、質(zhì)量好的目的。

影響回收工藝選擇的主要因素包括以下幾個(gè)方面：一是產(chǎn)品回收率與分離的要求。需要脫甲烷塔的處理工藝方案一般都要求非常低的操作溫度。脫甲烷塔頂冷凝器溫度可低到-100℃以下，具體溫度主要取決于塔頂操作壓力。而冷媒必須具備更低的溫度才能產(chǎn)生傳熱。如果采用C1制冷，投資和操作成本極高這是采用用透平膨脹機(jī)"壓縮機(jī)制冷工藝可得到脫甲烷塔頂冷凝所需的低溫冷量，該方法不用外部制冷；二是重點(diǎn)考慮原料氣中重組分的含量。重組分氣含量的增加必然提高壓縮功耗，原料氣必須膨脹到更低壓力以滿足原料氣壓縮功率要求，從而導(dǎo)致干氣壓縮機(jī)功耗增加。如果原料氣重組分含量過高，透平膨脹機(jī)” 壓縮機(jī)方案的吸引力將大大降低；三是對(duì)原料組成的適應(yīng)性。當(dāng)天然氣凝液回收裝置的原料氣組分變化過于頻繁時(shí)，如果要采用聯(lián)合制冷，那么原料氣重組分含量的增加可以通過提高原料氣預(yù)冷負(fù)荷來補(bǔ)償；四是考慮原料氣壓力大小和干氣外輸壓力的要求。壓力越高，透平膨脹機(jī)工藝就越有利，但是干氣外輸壓力較高，將需要多級(jí)干氣壓縮機(jī)。乙烷回收率指標(biāo)和原料氣CO2含量是影響處理方案選擇的主要因素。當(dāng)乙烷回收率指標(biāo)及原料氣CO2含量較高時(shí)，則需采用具有脫除CO2設(shè)施的透平膨脹機(jī)" 壓縮機(jī)工藝。CO2的含量含量決定于下一個(gè)低溫單元的最低操作溫度。如果有脫甲烷塔，CO2含量必須達(dá)到規(guī)定的要求，若無脫甲烷塔的裝置，可允許原料氣有較高的CO2含量；五是考慮原料氣中氧氣和水的含量。由于氧氣的存在會(huì)導(dǎo)致胺溶液的氧化降解，促進(jìn)熱穩(wěn)定胺鹽的快速積聚，使腐蝕加強(qiáng)，而原料氣中量水會(huì)在裝置低溫部位形成水合物，它可能會(huì)與某些烴類反應(yīng)生成CO2和水，從而使分子篩吸附能力降低。

不同類型的油氣田需要選擇不同類型的回收工藝，大致的情況可以分為以下三種：一是對(duì)于含有少量凝析油并具有反凝析現(xiàn)象的高壓氣田，應(yīng)采用J-T閥制冷工藝并將操作壓力降至臨界壓力以下的低溫冷凝分析工藝；二是對(duì)于采用循環(huán)注氣式開采方式額凝析氣田，應(yīng)該采用J-T閥節(jié)流制冷并噴注乙二醇對(duì)天然氣進(jìn)行脫水，而對(duì)于采用衰竭式開采方式的額凝析氣田，應(yīng)采用膨脹機(jī)+丙烷制冷的復(fù)合制冷法；三是對(duì)于含有少量凝析油、原料氣與產(chǎn)品氣之間無壓差可利用的中低壓氣田，由于天然氣凝液回收的經(jīng)濟(jì)價(jià)值不大，建議采用丙烷制冷低溫分離工藝。

4 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，天然氣凝液回收工藝也在不斷的革新。傳統(tǒng)的凝液回收技術(shù)如吸收塔處理技術(shù)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前需求，新技術(shù)如用外輸干氣回流的乙烷回收工藝——部分干氣循環(huán)工藝（RSV）、冷劑制冷—油吸收復(fù)合凝液回收工藝等技術(shù)不僅能夠在不降低乙烷回收率的同時(shí)，又能減小能耗，降低操作難度 。為了進(jìn)一步提高天然氣凝液裝置的產(chǎn)品收率，我們應(yīng)當(dāng)大力推進(jìn)新技術(shù)與新理論的發(fā)展，為中國(guó)的能源事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介

劉偉（1979—），男，工程師，學(xué)士，現(xiàn)任職于中油遼河工程有限公司，從事油氣加工設(shè)計(jì)。