重烴洗滌法在LNG生產中的應用

蘆剛（昆侖能源有限公司山東分公司，山東 濟南 250021）

重烴洗滌法在LNG生產中的應用

蘆剛（昆侖能源有限公司山東分公司，山東 濟南 250021）

LNG生產脫重烴工藝的選擇非常重要，重烴脫除效果直接影響裝置的能否連續(xù)生產。本文簡要比較了幾種重烴脫除方法，重點介紹和分析了重烴洗滌法在LNG生產中的應用。

LNG；重烴洗滌；應用

1 重烴的危害及脫除方法

1.1 重烴的危害

重烴通常指C5+的烴類。在烴類中，其沸點和冰點隨著分子量由小到大也相應提高，所以在天然氣液化過程中，如果重烴未能有效脫除，則重烴可能在冷箱換熱器流道或輸送管道內凍結，堵塞設備，造成裝置運行中斷「1」。

表一：天然氣中部分重組分凝結溫度表

在LNG液化要求的中，C5+以上重烴含量設計值一般不超過70mg/m3，但即使在重烴含量滿足要求的情況下，新戊烷和苯仍是需要重點關注的對象，理想的狀況是新戊烷小于5ppm，苯小于5ppm。

1.2 重烴脫除方法

重烴脫除一般利用其物理特性予以脫除，在LNG生產中常用的脫除方法有以下幾種。

（1）吸附法

采用分子篩、硅膠或活性炭等作為吸附劑，利用吸附劑多孔結構空間性質，吸附天然氣中較大的分子（重烴）而讓C4以下較小的分子通過，然后再通過加熱的再生氣將被吸附的重烴帶走。一般的工作流程為“吸附”—“再生”—“冷卻”，通過兩塔或三塔順序工作，保障工藝過程連續(xù)。

（2）低溫分離法

利用重烴在天然氣中具有較高的熔沸點，在降溫過程中將冷凝的重烴組分從天然氣中分離出來。LNG生產本身就是氣體液化過程，在液化冷箱適當溫區(qū)設置重烴分離罐，達到預設溫度的天然氣進入分離罐后重組分冷凝分離成液相脫除，氣相組分繼續(xù)進入深冷段液化成LNG。

（3）異戊烷溶解法

在苯含量比較高的處理天然氣流程中，利用“相似相溶”原理，含苯天然氣從塔底進入洗滌塔，異戊烷自塔頂以液相形式進入洗滌塔，天然氣和異戊烷兩相在塔內逆流接觸，異戊烷作為洗滌液，將天然氣中少量的重烴溶解吸收，從而達到苯及重烴脫除的目的。

以上三種方法在工業(yè)上均有應用，但在實際LNG生產中吸附法比較多的應用于小型LNG裝置，低溫分離法應用范圍較廣，卻極易發(fā)生重烴脫除不良，從而造成裝置堵塞問題。為解決重烴脫除不良造成的堵塞問題，有的工廠在已有的低溫深冷法脫除重烴工藝之前增加活性炭吸附裝置，兩種工藝配合達到需要的脫除效果「2」。吸附法工藝需要多塔流程，大中型LNG裝置設計一般采用較高的壓力條件，這兩個條件限制了吸附法在大中型裝置上的應用。

重烴洗滌法是將洗滌塔引入低溫分離過程，使含重組分天然氣與重烴液相在洗滌塔內各塔板多次“平衡-分離”，從而得到純度較高的氣相和液相餾分。

2 重烴洗滌法的應用

2.1 重烴洗滌法流程

圖-1重烴洗滌法工藝流程圖

典型工藝流程簡述：

（1）脫除雜質的天然氣經(jīng)過換熱器-1預冷后，通過調壓閥以4.8Mpa/-50℃進入洗滌塔，沿多層塔板逆流向上，在除去其中的大部分重烴后，從洗滌塔的頂部排出進，經(jīng)過換熱器-2冷卻（4.8Mpa/-70℃），然后進入回流罐分為氣液兩相，氣相進入下一工序，經(jīng)換熱器-3冷卻成-157℃的LNG產品。

（2）回流罐留存的液相（-70℃）通過回流泵自塔頂進入洗滌塔，與上升氣相（天然氣）逆流接觸，兩相接觸中，下降液中的易揮發(fā)(低沸點)組分不斷地向氣相中轉移，氣相中的難揮發(fā)(高沸點)組分不斷地向下降液中轉移，氣相愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，從而大大提高氣相產品純度。

（3）洗滌塔底液進入重烴再沸器，再沸器產生的氣相組分自天然氣下部在進入洗滌塔，液相即為重烴產品。

天然氣通過洗滌塔的過程中，通過氣相冷凝回流循環(huán)和液相的再沸氣體循環(huán)，大大提高了天然氣中重烴的脫除效果，凈化后天然氣中重烴含量能夠滿足天然氣液化的需要。

2.2 重烴洗滌法操作要點

重烴洗滌法脫除重烴效果較好，但相對于吸附法、低溫分離法（閃蒸）則在操作技能上有一定要求。為充分發(fā)揮重烴洗滌法的優(yōu)勢，我們在操作時需要重點考慮一下幾個方面：

（1）確定合適的進氣壓力

大中型液化工廠為降低功耗，裝置設計一般偏向于較高的壓力。但是，在脫重烴過程中要注意此時的設定壓力/溫度應遠離（通常是低于）臨界點，避免脫重烴時氣液分離困難。一般該時點壓力在4-6Mpa間。

（2）確定合適的溫度

一般來說，在洗滌塔和回流罐處的溫度越低，越有利于重烴的脫除，而且溫度低有利于形成足夠的回流液相，方便操作。但如果操作時過于考慮這一點可能會使該處運行狀態(tài)偏離設計點過遠，從而影響系統(tǒng)運行效率。所以，要綜合考慮分離溫度和裝置效率兩者關系，合理確定分離溫度。

（3）保持連續(xù)穩(wěn)定的回流液相

在回流罐內保持一定液位的液相，有助于保持回流液相流量的連續(xù)穩(wěn)定，有利于在原料氣組分出現(xiàn)較大波動情況下保持洗滌塔脫重烴工藝的連續(xù)穩(wěn)定。

（4）密切關注重烴脫除監(jiān)測結果

脫重烴的天然氣組分監(jiān)測十分必要，及時發(fā)現(xiàn)重烴含量的變化可以盡早調整工藝參數(shù)，保持洗滌塔系統(tǒng)工作穩(wěn)定。尤其是苯、新戊烷等一旦脫除不良，極易產生結冰凍堵，嚴重時會造成裝置被迫中斷復溫。

3 結語

重烴洗滌法的應用，使天然氣脫重烴流程得到簡化，裝置能耗大大降低；洗滌塔的應用配合合理的操作，可以取得良好的脫重烴效果，能夠滿足天然氣液化的需要。

希望本文的應用經(jīng)驗可以為同行提供借鑒。

[1]鐘志良，汪宏偉等，LNG工廠冷箱堵塞問題解決方案研究「J」天然氣與石油，2013，31（5）：26-29.

[2]宋俊平，戴成陽等，淺談天然氣液化脫重烴技術「J」山東化工，2014，43（1）：137-139.