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1、天然气轻烃制冷工艺轻烃产品不仅作为优质的清洁燃料，也是近代化学工业的 重要原料来源。通过对现阶段国内外文献的研究与探讨，对天 然气轻烃制冷装置进行分析和比较，介绍在工业上最常用的天 然气轻烃制冷方法，如冷凝法。研究油田上目前应用的工艺流 程：浅冷法和深冷法。以明确天然气轻烃制冷工艺目前的状况 和未来的发展。天然气轻烃制冷NGL工艺从油田气中回收轻烃，已有几十年历史。最初，由于工艺 技术的限制，且回收产品仅作为工业与民用燃料，发展缓慢。 随着石油化学工业的飞速发展和世界能源短缺，天然气及轻烃 的需要量急剧增长。油田气轻烃回收的制冷工艺也已由技术比 较单一的直接冷冻法，发展为直接膨胀冷凝法和冷凝一
2、膨胀机 法等多种工艺方法，并注重深度加工，以求回收更多的轻烃产 品。1天然气轻烃制冷的意义天然气初加工系统是集原油稳定，天然气集、加、返、销 与轻烃储运、销售为一体的系统工程。由于集输管网、工艺路 线及设备等因素所限，外输干气中与稳后原油中仍含有大量的 轻烃。国外在外输送油田的原油外之前，基本上都会经过原油稳 定装置，而对于伴生气的油田基本上用深冷分离工艺及深加工 技术来处理，尽大可能的提高轻烃回收率，降低产品的消耗 量，并尽力提升效益。国内目前一般采用深冷及浅冷装置合用 的方式处理伴有生气的原油，因此对制冷工艺进行挖潜、改造 和优化运行非常有意义，可以提高轻烃收率，合理有效地回收 能量，创造
3、一定的经济效益。2天然气处理制冷方法及装置关于天然气处理装置制冷工艺，根据原理可以分为两类： 一类是利用制冷剂汽化时吸收汽化潜热的性质，使之与天然气 换热，最后天然气获得低温。另一类是压缩气体，然后通过换 热取走温度升高的气体的热量，让气体通过节流阀或膨胀剂降 压。根据焦耳一汤姆逊效应气体温度降低，然后用降压前的气 体与此低温气体换热，从而使降压后的气体达到液化温度。2.1冷凝分离法提取出来的液烃，根据要求，在压力一定的条件下，利用 各个组份不同的冷凝温度，在其降温过程中，将较高沸点的烃 类冷凝分离出来。此过程称之为冷凝分离法。根据提供冷量方 式不同分成三大类方法：外加制冷循环法、直接膨胀制冷
4、法、 混合制冷法。2.2冷剂制冷冷剂制冷工艺分单一冷剂制冷和混合冷剂制冷，但是单一 冷剂制冷却不能达到深冷所要求的制冷温度，而混合冷剂制冷 工艺虽能使其达到要求的温度，不过操作过程中工艺复杂难 控，该工艺不可取。2.3膨胀机制冷在膨胀机循环最简单的形式中，循环制冷是由单一组份气 流的压缩和膨胀做功完成。高压循环气在与回流冷循环气体的 逆流换热中被冷却。在适当的温度下，循环气体以等熵方式通 过膨胀涡轮，其温度降到比低于通过焦耳一汤姆逊节流阀膨胀 达到的温度。产生的有用功通常通过升压压缩机回收，升压压 缩机是主循环压缩机的补充。目前膨胀制冷循环主要采用以下3种形式：天然气直接膨 胀制冷、氮膨胀制冷
5、、氮气-甲烷混合膨胀制冷。2.4联合制冷由于冷剂制冷投资较高且流程较复杂，但是稳定性较好， 而膨胀机制冷投资相对较少，流程比较简单，但稳定性差，所 以目前常采用冷剂制冷和膨胀机制冷相结合的制冷工艺，即膨 胀（单级）+辅助冷剂（丙烷）的联合制冷工艺。3制冷工艺气体加工包括：从天然气内回收较重的、高热值组分，把 天然气燃烧热值控制在商品气要求的范围；把从气体中回收的 重组分，即天然气凝液(natural gas liquid，NGL)或称 “轻烃或轻油”，分馏成附加值高的产品，增加油气田利润。降低气体温度将导致NGL析出。压力恒定，温度降低，析 出的凝液愈多。使气体获得低温需要制冷。由冷凝回收天然
6、气 凝液是工业上最常用的方法。3.1浅冷法浅冷装置主要组成部分：天然气压缩和压缩机系统、乙二 醇再生、氨压缩制冷等。塔、泵、压缩机、分离器、闪蒸罐等 是主要常用设备，全部的装置操作工艺流程相对较长，过程中 繁多的参数且而且关联着前后。目前应用广泛的浅冷工艺为氨 制冷工艺、丙烷制冷工艺。氨制冷目前作为苏里格气田试验的主要制冷方式。液氨在 天然气冷却器中吸热蒸发变成氨气，氨气进人氨分离器后，经 氨压缩机加压后进人冷凝器。高压高温的氨气冷凝为液氨进人 辅助贮氨器，再经贮氨器进人氨分离器，然后进人天然气冷却 器。由于丙烷制冷与氨制冷相比，两者工艺原理相似，但丙烷 制冷比氨制冷轻烃回收率搞0.3左右。大
7、庆油田原来有6套采 用氨制冷工艺的上下游独立的油田气浅冷装置，现已改造完成 4套为丙烷制冷工艺。丙烷制冷工艺相对于氨制冷工艺，工艺轻烃可达到比较高 的收率，无毒的可利于安全生产的丙烷选为制冷工质。且此工 艺很适合于采用深冷工艺不太经济的天然气组分较贫的区块， 利用经济性较好丙烷制冷再合适不过。此外，在已建浅冷装置 下游不再进行处理时，浅冷工艺也适合用丙烷制冷工艺，达到 提高经济效益的目的。3.2深冷法在深冷型的轻烃回收工艺中，深冷温度基本处于零下 45笆以下，个别甚至可低于零下100C，为了保证天然气水合 物在低温下不出现冻堵现象，脱水系统是关键所在。而因吸附 法操作起来比较灵活，脱水的适应性
8、较好，并且脱水之后的气 体露点也比较低，所以其在深冷轻烃回收工艺中经常使用。其制冷系统通常用采用膨胀机制冷和添加冷剂辅助制冷。 不过如原料气体进装置的压力较高（一般大于5.0MPa），有 供利用的充足的压力差时，或成分较少的原料气，且不需提供 较多的制冷负荷时，即可利用比较单一的膨胀机制冷工艺，制 冷的温度大概控制在-80-110C。4结论（1）油田气的轻烃回收工艺以压缩-低温制冷-凝液分离 为最基本的工艺路线。因此，制冷工艺成为轻烃回收的重要部 分。（2）降低气体温度将导致NGL析出，压力恒定，温度越 低，析出的凝液愈多。使气体获得低温需要制冷。（3）冷凝法工艺流程包括：浅冷法和深冷法，而浅冷工 艺流程内的管线和设备不需要用特殊钢材，凝液油单位体积或 质量的生产成本较低，因而在我国油气田获得广发应用。
