摘要：介绍了天然气轻烃回收工艺的进展。综述了国内外天然气轻烃回收的几种方法以及优缺点。对我国轻烃回收技术的发展方向进行了展望。

　　关键词：天然气;轻烃;回收

　　1.轻烃回收工艺技术

　　随着石油工业的发展和相关技术的日益成熟，轻烃回收工艺先后出现过吸附法、油吸收法。近三十年来，由于膨胀制冷技术的发展，并应用于天然气工业，冷凝分离法更因其对原料气组分变化的适应性大、投资低、效率高、操作方便等突出优点而越来越被广泛采用。我国各油气田已建成的轻烃回收装置也大多采用冷凝分离法。

　　1.1吸附法

　　吸附法是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，而使天然气中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过程，一般只限于小气量的天然气。在吸附过程中一直要进行到吸附剂被重烃所饱和，然后停止吸附而通过少量的热气流，将吸附床上的烃类脱附，经冷凝分离出所需

　　的产品。吸附法具有工艺流程简单、投资少的优点，但它不能连续操作，且运行成本高，产品范围局限性大，并且吸附剂的吸附容量等问题未能得到很好的解决，因此无论过去还是现在该法在世界范围内都没得到广泛的应用。

　　1.2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，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20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，20世纪70年代后，已逐步被更合理的冷凝分离法所取代。

　　1.3冷凝分离法

　　冷凝分离法是利用原料气中各烃类组分冷凝温度的不同，通过将原料气冷却至一定温度从而将沸点高的烃类冷凝分离并经过凝液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低温度，该方法具有工艺流程简单、运行成本低、轻烃回收率高等优点，目前在轻烃回收技术中处于主流地位。按照提供冷量的制冷系统不同，冷凝分离法可分为冷剂制冷法、直接膨胀法和联合制冷法。 冷剂制冷法 冷剂制冷法也称外加冷源法，它是由独立的冷剂制冷系统向原料气提供冷量，其制冷能力与原料气无直接关系，常用的冷剂有氨、丙烷等。其中氨适用于原料气冷冻温度高于-25~-35℃时的工况;丙烷适用于原料气冷冻温度高于-35~-40℃时的工况。常用的制冷工艺有氨吸收制冷、氨压缩制冷和丙烷压缩制冷，大庆天然气分公司在乙烯原料工程之前的伴生气处理装置均使用氨吸收制冷，现所有10套浅冷装置均采用氨压缩制冷和丙烷压缩制冷。

　　冷剂制冷法的优点是天然气冷凝分离所需要的冷量由独立的外部制冷系统提供，制冷系统所产生冷量的多少与被分离天然气本身无直接的关系。该法制冷量不受原料气贫富程度的限制，对原料气的压力无严格要求，装置运行中可改变制冷量的大小以适应原料气量、原料组成的变化以及季节性气候温度的变化。

　　(2)膨胀制冷法

　　膨胀制冷不另外设置独立的制冷系统，原料气降温所需的冷量由气体直接经过串接在该系统中的各类型膨胀制冷设备来提供。常用的膨胀制冷设备有节流阀(也称焦耳-汤姆逊阀)、透平膨胀机及热分离机等。其中节流阀膨胀是令气体经节流阀膨胀，无外功输出，气体的温降小，制冷量也小，但节流阀的结构比较简单，便于进行气体流量的调节。透平膨胀是将高压气体经膨胀机膨胀，有外功输出，因而气体的温降大，但膨胀机结构比较复杂。

　　膨胀制冷法的优点主要是制冷系统设备数量少，操作方便，投资和操作费用低，制冷系数较大，占地面积小，在外输干气压力要求较低的情况下，可大大降低装置能耗。主要缺点是对较富的原料气的处理适应性较差。 联合制冷法 联合制冷法又称冷剂与直接膨胀联合制冷法。此法是冷剂制冷法与直接膨胀法的结合，即冷量来自两部分：一部分由膨胀制冷提供;一部分由冷剂制冷法提供。当原料气组成较富，或其压力低于适宜的冷凝分离压力，为了充分、经济地回收天然气液而设置原料气压缩机时，应采用有冷剂预冷的联合制冷法。

　　目前，国内装置采用的这种制冷工艺，主要有氨冷剂压缩循环制冷与膨胀制冷、丙烷制冷剂压缩循环制冷与膨胀制冷及氨冷剂压缩循环制冷与热分离机制冷相结合的几种方式。其中，以氨冷剂压缩循环制冷与膨胀制冷相结合的混合制冷方式应用最多，占混合制冷工艺装置总数的70%以上。采用上述各种制冷方式的装置，其基本工艺过程均为原料气压缩一脱水一冷剂循环制冷一膨胀制冷一产品分馏。这种工艺流程的中深冷装置，制冷温度一般为-80℃～-100℃左右，收率一般为75%～85%。目前，我国的中深冷装置大部分采用了这种工艺流程，其目的在于进一步提高C3收率，乙烷大部分都未回收。

　　联合制冷法的主要优点是制冷温度低，产品收率高，对原料气组份的变化适应性强。主要缺点是流程比较复杂，投资高，装置能耗也比较高。

　　2.国外轻烃回收工艺的进展

　　国外的轻烃回收工艺技术到目前己有近一百多年的历史。轻烃回收工艺技术较先进，一些国家在提高加工深度、增加轻烃收率、合理利用油气资源上都取得了显著的成就。自20世纪70年代以来，国外轻烃回收技术以节能降耗、提高轻烃收率为目的，以低温分离法为主，向投资少、深分离、高效率、低能耗、撬装化、自动化等方向发展。这些新工艺主要是在膨胀制冷法流程和冷剂制冷法流程的基础上对流程加以改进而发展起来的[1,2] 混合冷剂制冷 混合冷剂制冷使用的冷剂可根据冷冻温度的高低要求来配置冷剂的组分，混合冷剂一般以乙烷、丙烷为主。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，因而在换热器中与被冷却的天然气的传热温差很小，故其效率高。若原料气与外输干气压差小，或原料气较富的情况下，采用混合冷剂制冷工艺更为有利[3]。

　　(2)轻油回流

　　轻油回流是利用油的吸收作用，通过增加1台轻油回流泵将液化气塔后的部分轻油返注入蒸发器之前，提高液化率。这一方法增加了制冷系统的冷负荷，但与提高分离压力相比所需的能耗较低，对外冷法工艺不失为一种简单有效的方法。研究表明，轻油回流主要用于外冷浅冷工艺，且在较低压力下的经济效益比在较高压力下显著[4]。

　　(3)膜分离技术[5]

　　近年在国外膜分离技术应于气体分离有较大发展。用于气体分离的膜材料按材质大致分为多孔质膜和非多孔质膜。它们的渗透机理完全不同。多孔质膜分离是依靠各种气体分子渗透速度的不同达到分离目的，而非多孔质膜分离属溶解扩散机理。气体渗透过程分为二个阶段：气体分子溶解于膜表面;溶解的气体分子在膜内扩散、移动气体分子从膜的另一侧解吸。目前轻烃回收常用的是非多孔质膜。膜分离技术在轻烃回收方面的应用具有很好的发展前景。据国外预测：气体分离膜将是21世纪产业的基础技术之一。

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