輕烴回收工藝的發(fā)展方向及新技術分析

李澤旭（中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內蒙古 鄂爾多斯 017200）

輕烴回收工藝的發(fā)展方向及新技術分析

李澤旭（中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內蒙古 鄂爾多斯 017200）

輕烴回收工藝的發(fā)展中，有很多的回收工藝，但最主要的就是低溫回收工藝。低溫分離技術的不斷發(fā)展，給輕烴回收工藝的發(fā)展注入了新鮮的活力。輕烴回收工藝的高能耗和低收益是影響其發(fā)展的主要原因。本文就這一問題進行分析，尋求輕烴回收工藝的發(fā)展方向及新技術。

輕烴回收工藝；發(fā)展方向；新技術；能耗

近年來，在發(fā)展很好的天然氣行業(yè)，又出現(xiàn)了新的商機，天然氣烴露點要求對有價值的乙烷/丙烷進行回收，使氣田擁有了新的經(jīng)濟增長點。在眾多的輕烴回收工藝中，低溫回收技術推進了深冷分離技術的發(fā)展，使輕烴的發(fā)展方向更為廣泛。

1 輕烴回收技術概況

1.1 輕烴回收原理

吸收過程是利用氣體混合物中各組分在液體中有不同的溶解度來分離氣體混合物。在吸收過程中，氣液兩相在塔板上接觸時，在一定的溫度、壓力下，因各種氣體烴類在吸收劑中有不同的溶解度而不同程度的被吸收，隨著各種烴類在吸收劑中的濃度增加的同時，又有相當數(shù)量的各種烴類從吸收劑中跑到氣相中去，直到被吸收的各種烴類的分子和從吸收劑中跑到氣相的分子數(shù)量相等時，就達到了吸收過程的氣液相平衡。

1.2 輕烴回收裝置

輕烴回收裝置是將煤液化裝置常頂氣、煤液化膜分離尾氣、加氫穩(wěn)定裝置塔頂氣、加氫改質裝置含硫氣、凈化中壓氣、間接液化富氣、間接液化富液進行回收的裝置。通過裝置回收氫氣、液化氣、石腦油等產品，并為全廠的燃料氣提供原料干氣。

2 低溫回收工藝的研究

制冷工藝是低溫回收工藝中最為關鍵的環(huán)節(jié)。裝置三個經(jīng)濟指標（投資、能耗和回收）都受其影響。一般的制冷方法為膨脹劑制冷和節(jié)流制冷等。本文就輕烴回收工藝中的節(jié)能減耗和輕烴的回收率進行分析[1]。

2.1 節(jié)能減耗

目前的輕烴回收中，能耗和制冷的問題一直是比較重要的研究課題。節(jié)能的途徑只有兩種，我們就要從這兩個方向出發(fā)，進行研究。

2.1.1 膨脹機節(jié)能

膨脹機制冷是使用最為廣泛的工藝。每個廠商都想掌握一項生產出降低設備的耗電量，使設備的效率更高的技術。但很多廠商在這方面做的并不夠好，其技術始終沒有達到這個水平，以目前國內的發(fā)展水平來看短期內并不能實現(xiàn)，所以，引進國外的技術其實是一個很好的方式，如，四川的空氣設備分離廠，在1995年就從美國引入了新的拘束，現(xiàn)在的發(fā)展狀況就非常好，目前，膨脹機效率可達到80%以上，其效果還是很不錯的。

但在進行操作時，要注意膨脹機運行的平穩(wěn)，這樣才能確保進出料的穩(wěn)定。因為在穩(wěn)定運行時，各種的功率各阻力可以達到平衡。這種平衡就可以實現(xiàn)膨脹機的節(jié)能。

2.1.2 水冷由空氣冷代替

傳統(tǒng)的輕烴回收工藝中，都是采用水冷的方式處理原料氣，但這種方式用水量很大，難以避免的造成水的浪費，空氣冷的使用就可以避免這中情況的發(fā)生，而且使用的設備應能相應的減輕，對設備的腐蝕也減少了，這種方式達到了很好的節(jié)能效果，對于一些處理量較大的裝置來說，效果更明顯。

2.1.3 儀表用空氣系統(tǒng)的取消

儀表用空氣采用干氣代替，然后慢慢的取消儀表空氣裝置，這樣就減少了電量的消耗，從而實現(xiàn)了節(jié)能。

2.1.4 優(yōu)化制冷方案

復合制冷工藝特別適合在低氣壓的情況下使用，這樣不僅很實惠，更可以達到節(jié)能的效果。而在減低功率消耗方面也可以采用，多級節(jié)流和多級壓縮等方式。

2.1.5 新工藝的使用

目前，國內的制冷工藝發(fā)展有局限，我國的科技生產水平低，并不能實現(xiàn)更有效的節(jié)能，相對而言，國外的發(fā)展就比較好了，而且其發(fā)展也比較迅速，比我國要領先很多，特別是其氣體過冷工藝（GSP）和液體過冷工藝（LSP）將之前的過冷工藝改進和完善了，在保持原C2收率的前提下，做到20%的功效降低率。所以我國應引進先進的技術與國外接軌，創(chuàng)造很大的價值。

2.2 輕烴回收率的提高

作為重要的輕烴回收裝置的經(jīng)濟指標，回收率受到了國內外輕烴回收業(yè)的關注。對于輕烴的回收，國內外一直在研究，從沒有放棄，目前的回收率提高更有效的方式為以下幾點，有國內外發(fā)展現(xiàn)狀總結出來，供參考。

2.2.1 操作條件的優(yōu)化

天然氣自身的組成和周圍環(huán)境因素都會影響輕烴的回收率。當溫度和壓力一定時，氣體組份的富集程度影響著液化率的高低。當溫度較低，壓力較大時，液化率相對會比較高。由此可見，輕烴的回收率的提高，還有賴于操作條件的調整和優(yōu)化。

2.2.2 制冷方式的改變

現(xiàn)在，國內的制冷溫度一般在-18～-25℃，制冷方式一般為氨壓縮制冷。要想把溫度降低到-30℃，，可以采用丙烷制冷。這種制冷方式也符合長期發(fā)展的要求。其中比較好的就是丙烷制冷膨脹機可達到-80～-100℃左右，使輕烴的回收率達到新的水平。

2.2.3 新技術的創(chuàng)新

目前國外的輕烴回收技術方面的發(fā)展方向為開發(fā)新技術，并且取得了不錯的效果。我國可以在創(chuàng)新方面多進行研究，投入更多的人力、物力和資金，促進我國輕烴回收技術的發(fā)展，這對我國在國際上的發(fā)展也是很有幫助的。另外，我國亦可以引進新技術，并研究其機理，爭取結合我國實際，創(chuàng)新出適合我國的輕烴回收技術。

3 輕烴回收新技術

國內外的輕烴回收技術很多，但較為有優(yōu)勢的為如下幾個：

3.1 輕油回流

這一技術就是利用油的吸收作用，是液化率提高，這一方式的實現(xiàn)手段就是清幽回流泵的增加，使液化氣塔的部分清油進入蒸發(fā)器中。這一方法的能耗較低，可是使制冷系統(tǒng)的冷負擔加重了，在實際的操作中也可算作一種比較有效的方式。研究表明，外冷淺冷工藝中比較適合使用輕油回流，其在較低的壓力下也可以發(fā)揮更大的優(yōu)勢[2]。

3.2 渦流管技術

1940年，我國就開始研究渦流管技術，但研究的結果一直不太理想，直到80年代，渦流管技術才應用于天然氣的回收。渦流管緊湊的結構、輕小的體積和較輕的質量使得其在天然氣回收工作中的效果特別好，尤其是其可操作性強，成本低，對C3回收效率更高[3]。由于邊遠油氣田的地理特征，使得其輕烴回收的工作比較困難，而渦流管技術具有的可迅速?？亢桶踩煽?、易于調解等優(yōu)點，使得其就比較適用于這種油氣田的采集工作，并且現(xiàn)在并沒有其技術能代替這種渦流管。在渦流管技術的使用中，天然氣由于自身的壓力被分為冷、熱流股，使得渦流管在進行輕烴收集的時候，還可以將天然氣進行干燥處理，這也是一個巨大的獨立的能源循環(huán)系統(tǒng)。但是渦流管技術對天然氣的自身壓力也是有要求的，過低或多高都會影響輕烴的回收效率，比較適合的壓力范圍為：0.9～1.5M Pa。

3.3 氣波機技術

氣波機技術的輕烴的采集就有些局限，只能回收天然氣中輕烴，而不能采集其他的物質，但這種技術在我國的發(fā)展也是比較好的，目前的大連理工大學就已經(jīng)研發(fā)出來[4]。

3.4 膜分離技術

膜分離技術在各行業(yè)的運用都比較廣泛，其主要原理是滲透，國內外的膜分離技術發(fā)展的都比較好，其應用領域的范圍也比較廣泛。膜分離技術根據(jù)各種氣體滲透速度的不同，也可分為幾類，其中對輕烴回收比較有效的就是非多孔質膜?，F(xiàn)在美國的GRACE公司的研發(fā)就比較好，其水平也比較高，對輕烴的回收率可達97%以上。

3.5 PSA技術

在20世紀60年代，PSA在我國就發(fā)展起來了，西南化工大學研究院利用PSA技術就已經(jīng)可以分離出C3+是在90年代。PSA技術具有很多的優(yōu)點，設備本身不易被腐蝕、壽命長，在操作時比較簡單，自動化的程度高，并且具一定的社會效益和經(jīng)濟效益[5]。

3.6 直接換熱（DXH）

1984年，加拿大的埃索資源公司提出這種工藝。在相同的條件下，這種工藝的使用，可以將C3的回收率比原來可以提高23%。這種工藝對冷量的要求比較高，其原理是液烴的換熱和節(jié)流。而且這套裝置方便改造，成本較低。

結論：輕烴的回收處理，不僅僅是商業(yè)利益的獲取，對環(huán)境的和諧和社會的持續(xù)發(fā)展都有較大的作用?，F(xiàn)在的科技發(fā)達，我國應積極完善現(xiàn)有的技術，并不斷地研發(fā)新技術，根據(jù)我國的國情，發(fā)展適合我國的輕烴回收技術。

[1]韓榮鑫.LNG輕烴回收工藝技術概述及其發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].石化技術，2015，01(08):14.

[2]諸林，楊洋.基于響應面法的輕烴回收工藝參數(shù)分析[J].現(xiàn)代化工，2015，08(05):163-166.

[3]張東華，湯穎，郭亞冰，范崢.輕烴回收不同制冷工藝的技術分析[J].石油化工應用，2014，07(05):80-85.

[4]呂廣博.大慶油田輕烴回收裝置生產工藝的改造分析[J].中國石油和化工標準與質量，2013，07(02):34.

[5]劉濤，朱新儒，劉琨.關于膨脹制冷輕烴回收工藝參數(shù)優(yōu)化分析[J].中國石油和化工標準與質量，2012，03(01):54.