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天然气凝液回收新工艺 摘要: 天然气是以甲烷为主的烃类气体混合物。为了获得宝贵的化工原料, 需将天然气中除甲烷外的一些烃类予以分离和回收。轻烃回收工艺方法主要包括吸附法、油吸收法和冷凝分离法。我国天然气凝液回收工艺目前普遍采用冷凝分离法, 并以冷剂预冷- 透平膨胀机制冷为主。其中, 还有不少装置设有重接触塔, 丙烷收率可达90% (w )。但是, 近年来也开发出了不少新的天然气凝液回收新工艺，下面本文将进行简单介绍。 关键词: 轻烃回收; NGL; 新工艺 引言 轻烃也称天然气凝液( Natur al gas liquids,NGL) , 有时也称为液烃。轻烃回收是指将天然气中相对甲烷或乙烷更重的组分以液态形式回收的过程。回收天然气中的轻烃有两个主要目的, 一是控制天然气中烃露点以达到商品天然气质量指标, 防止管路中气液两相流的出现; 二是从天然气中回收下来的轻烃可作为燃料和化工原料, 带来更大的经济效益和社会效益。 由天然气中回收的液烃混合物称为天然气凝液(NGL), 我国习惯上称为轻烃。从天然气中回收凝液的过程称为天然气凝液回收( NGL回收) , 我国习惯上称为轻烃回收。回收到的凝液或直接作为产品, 或进一步分离为乙烷、丙烷、丁烷(或丙、丁烷混合物, 或液化石油气)及天然汽油(我国习惯上称为稳定轻烃)等产品。 1.凝液回收工艺简介 轻烃回收工艺主要包括吸附法、油吸收法和冷凝分离法。吸附法由于缺点较多, 因而目前应用很少。油吸收法是20 世纪五六十年代广为使用的一种NGL 回收方法, 其优点是系统压降小, 允许使用碳钢, 对原料气处理没有严格要求, 单套装置处理能力大等; 缺点是投资、能耗及操作费用较高。因此, 在20 世纪70 年代后已逐渐被更加经济与先进的冷凝分离法所取代。 冷凝分离法是利用原料气中各烃类组分冷凝温度的不同, 将原料气冷却到一定温度从而将沸点高的烃类冷凝分离出来, 并经过轻烃精馏分离成合格产品的方法。该方法最根本的特点是需要提供较低温位的冷量使原料气降温, 具有工艺流程简单、运行成本低、轻烃回收率高等优点, 在轻烃回收技术中处于主流地位。 根据提供冷量的方法不同, 冷凝分离法又可分为冷剂制冷法、直接膨胀制冷法和联合制冷法三种方法。自1964 年美国首先将透平膨胀机制冷技术用于NGL 回收装置后, 近几十年来该技术发展很快。膨胀机制冷法具有流程简单、操作方便、对原料气组成的适应性大、投资低及效率高等优点。无论是在国外还是国内, 有条件的新建或改建的NGL 回收装置约有90%以上都采用透平膨胀机制冷法。 回收轻烃工艺从加工温度看, 可分为浅冷法( - 35 e 以上) 、中深冷( - 80 e 以上) 和深冷法( - 100 e 以下) 。随着加工深度的提高, 加工温度逐渐转为深冷领域。 1970 年代中期开始以浅冷为主, 主要回收C3以上重组分, 采用氨吸收- 氨压缩- 丙烷制冷,C3 回收率在65% 以上, 目前在C2 无需求地区依然采用。1980 年代初随着乙烯工业的发展, 对C2 需求的增长, 开始由国外整套引进深冷装置。1980年代由国外引进了德国林德公司等制造的十几套天然气深冷装置。从1990 年代中期开始, 国内尝试在中深冷方面进行流程研究, 建成了新疆邱冬油气处理厂等以回收C3 以上重组分为目的的轻烃回收装置。设计制冷温度一般为- 70 e 左右, C3 回收率可达90%左右。2000 年开始, 国内对天然气深冷工艺进行了国产化研究, 相继建成了大庆杏区深冷、北Ⅰ- Ⅰ 和南压天然气深冷装置, C2 回收率可达75% 以上, C3 回收率可达98% 左右, 取得了较好的效果。[1] 2.冷凝分离法 冷凝分离法是利用在一定压力下天然气中各组分的挥发度不同, 将天然气冷却至露点温度以下, 得到一部分富含较重烃类的天然气液, 并使其与气体分离的过程。冷凝分离法可分为冷剂制冷法、直接膨胀制冷法和联合制冷法。工业上通常将- 100 e 以下的低温冷冻称为深度冷冻, 简称深冷 ( 1) 冷剂制冷法。冷剂制冷是利用冷剂在汽化过程中从天然气吸收汽化潜热, 使天然气获得低温, 又称为蒸气压缩制冷。冷剂制冷装置主要由四部分组成: 压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器。制冷剂在装置内不断地进行循环, 使天然气获得低温。在蒸发器压力下不可能使天然气获得低于制冷剂的常沸点温度。 ( 2) 直接膨胀制冷法。冷剂制冷属外部制冷,制冷剂与天然气有各自的系统, 相互间只存在热量或冷量的交换。而膨胀制冷利用天然气本身具有的压能使天然气降温制冷。它分为膨胀机制冷和节流膨胀制冷, 其中透平膨胀机的使用最为广泛。 ( 3) 联合制冷法。联合制冷法又称为冷剂与直接膨胀联合制冷法, 即冷量来自两部分: 另一部分由膨胀制冷法提供; 一部分则由