天然气凝液文档111

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1、国内外天然气的凝液回收技术摘要:自 20 世纪 80 年代以来，国内外以节能降耗、提高液烃收率及减少投资为 目的，对NGL回收装置的工艺方法进行了一系列的改进，出现了许多新的工艺技 术。大致说来，有以下几个方面。 （一）膨胀机制冷法工艺技术的发展。（二） 冷 剂制冷法工艺技术的发展。（三） 油吸收法的发展。 关键词：天然气凝液、回收技术、发展概况一、绪论1.1、天然气凝液回收技术主要内容1.1.1、天然气凝液的定义天然气凝液（natural gas liquid NGL）是从天然气中回收C2+的烃类混合物的总称。可以得到乙烷 、丙烷、液化石油气和稳定轻油。1.1.2、回收天然气凝液的必要性 有

2、利于改善天然气质量，降低烃露点，防止在管输中有液态烃凝结。 回收凝液的产品是重要的民用燃料和化工原料； 提高资源的综合利用率，有良好的经济效益和社会效益。1.2、天然气凝液回收方法1.2.1、吸附法吸附法是利用具有多孔结构的固体吸附剂（如活性氧化铝或活性炭 对烃类组分吸附能力强弱的差异而实现气体中重组分与轻组分的分离。主 要用于天然气中回收重烃类，且处理规模较小（小于60 X 104m3/d）及较贫 的天然气（液烃含量1314mL/m3）。1.2.2、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的差异而使轻、 重烃组分得以分离的方法。通常采用石脑油、煤油或柴油作吸收油。按照 吸收操作

3、温度的不同，油吸收法往往分为常温油吸收和低温油吸收法（冷 油吸收法）两种。常温油吸收法的操作温度为常温或略低于常温，多用于中小型天然气凝液回收装置；冷油吸收法利用制冷将吸收油冷至0-40C进行操作， 该法比常温油吸收法可多回收C2+液烃，C3的回收率可达85%90%，常用 于较大型的气体加工厂。原料气与吸收油在一吸收塔内逆流传热传质，离开吸收塔的液体称为 富油，它含有全部被吸收组分，富油经加热后解吸，将吸收油与已被吸收 了的组分分开，吸收油循环使用，被吸收组分送往分馏设备进行进一步分 离。油吸收工艺是烃类气体通过油吸收法进行分离，其实质属于多组分的 吸收分离。1.2.3、低温分离法低温分离法（

4、冷凝分离法）是利用原料气中各烃类组分冷凝温度的不 同，通过将原料气冷凝至一定温度，将沸点较高的烃类冷凝分离出来，并 经凝液精馏分离成合格产品的工艺。低温分离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。 提供冷量的方式有外部制冷法、自制冷法和混合制冷法等多种形式。 二、国内外天然气的凝液回收技术1.1、天然气凝液回收技术发展历程1.1.1、国外天然气凝液回收 井口汽油时代（1910 年1920 年）；采用压缩、冷凝、分离等工艺。 天然汽油时代（1920 年1940 年）；吸附法、水冷法。 液化石油气时代（1940 年1960 年）；节流制冷、冷剂制冷工艺。 乙烷时代（1960 年至今）；

5、油吸收法、膨胀制冷法、复合制冷法。1.1.2、我国天然气凝液回收我国天然气凝液回收始于 1960 年，四川气田在 19661975 年间建设 两套节流制冷的回收装置。1980 年以后，开始引进装置和技术 12、国内外天然气凝液回收工艺技术发展概况1.2.1、膨胀机制冷法工艺技术的发展(1)、气体过冷工艺(GSP)及液体过冷工艺(LSP)1987年Ovaoff工程公司等提出的GSP及LSP是对单级膨胀机制冷工 艺(ISS)和多级膨胀机制冷工艺(MTP)的改进。典型的GSP及LSP流程分别 见图5-16 和图 5-17。GSP是针对较贫气体(c；烃类含量按液态计小于400mL/m3)、LSP是 针

6、对较富气体(C2+烃类含量按液态计大于400mL/m3)而改进的NGL回收方 法。表5-10列出了处理量为283X104m3/d的NGL回收装置采用ISS、MTP 及GSP等工艺方法时的主要指标对比。于弋古换热踞干勺去换热器产品脱田说堆图5-17液体过冷法丁艺流程图5-16气体过冷法匚艺流程表 5-10 ISS、MTP 及 GSP 主要指标对比工艺方法ISSMTPGSPc2回收率/%80.085.485.8冻结情况冻结冻结不冻结再压缩功率/kW647846393961制冷压缩功率/kW2259911244总压缩功率/kW670356305205美国GPM气体公司Goldsmith天然气处理厂N

7、GL回收装置即在改造后 采用了 GSP法。该装置在1976年建成，处理量为220X104m3/d，原采用 单级膨胀机制冷法， 1982 年改建为两级 膨胀机 制冷法，处 理量为 242X104m3/d,最高可达310X104m3/d,但其乙烷收率仅为70%。之后改 用单级膨胀机制冷的GSP法，乙烷收率有了明显提高，在1995年又进一 步改为两级膨胀机制冷的GSP法，设计处理量为380X104m3/d，乙烷收 率(设计值)高达 95%。(2)直接换热(DHX )法DHX法是由加拿大埃索资源公司于1984年首先提出，并在JudyCreek 厂的 NGL 回收装置实践后效果很好，其工艺流程见图 5-

8、18。工MM塔)-一 箱7 二 冷图中的DHX塔(重接触塔)相当于一个吸收塔。该法的实质是将脱乙烷 塔回流罐的凝液经过增压、换冷、节流降温后进入DHX塔顶部，用以吸收 低温分离器进该塔气体中的C3+烃类，从而提高C3+收率。将常规膨胀机 制冷法(ISS)装置改造成DHX法后，在不回收乙烷的情况下，实践证明在 相同条件下C3+收率可由72%提高到95%，而改造的投资却较少。我国吐哈油田有一套由Linde公司设计并全套引进的NGL回收装置， 采用丙烷制冷与膨胀机联合制冷法，并引入了 DHX工艺。该装置以丘陵油 田伴生气为原料气，处理量为120X104m3/d，由原料气预分离、压缩、 脱水、冷冻、凝

9、液分离及分馏等系统组成。工艺流程见图 5-19。图5-19吐哈油田引进的NGh回收装空工艺流程1亠井离器、回迩鎌；2-压曙机匚3空购器；4膨肥机X增压端膨啟端八5- 仃了筛f囑掘；雨一扮尘过谑歸；T冷箱；&丙烷塔;9-报化气塔；10脱乙 烷塔；M亜罐触塔！ DHX皓”煜一盹燎脫水塔；】孑一丙烷淒发祥匚山一回说泵该装置由于采用DHX工艺，将脱乙烷塔塔顶回流罐的凝液降温至-51C 后进入DHX塔顶部，用以吸收低温分离器来的气体中C3+烃类，使C3+收 率达到 85%以上。石油大学（华东）通过工艺模拟软件计算表明，与单级膨胀机制冷法相 比， DHX 工艺 C3 收率的提高幅度主要取决于气体中 C1/

10、C2 体积分数之比， 而气体中 C3 烃类含量对其影响甚小。气体中 C1/C2 之比越大， DHX 工艺 C3收率提高越小，当C1/C2之比大于12.8时，C3收率增加很小。吐哈油 田丘陵伴生气中C1含量为67.61%（体积分数），C2含量为13.51%（体积分 数），C1/C2之比为5,故适宜采用DHX工艺。我国在引进该工艺的基础上对其进行了简化和改进，普遍采用膨胀机 制冷+DHX塔+脱乙烷塔的工艺流程。DHX塔的进料则有单进料（仅低温分离 器分出的气体经膨胀机制冷后进入塔底 ）和双进料（低温分离器分出的气 体和液体最终均进入DHX塔）之分。目前国内已有数套这样的装置在运行, 其中以采用DH

11、X塔单进料的工艺居多。福山油田第二套NGL回收装置采用了与图5-19类似的工艺流程，原 料气为高压凝析气，C1/C2之比约为3.5，处理量为50X104m3/d, C3收率设计值在90%以上。该装置在2005年建成投产，C3收率实际最高值可达 92%。1.2.2、冷剂制冷法工艺技术的发展混合冷剂制冷（MRC）法采用的冷剂可根据冷冻温度的高低配制冷剂的组分与组成，一般以乙烷、丙烷为主。当压力一定时，混合冷剂在一个温度范围内随温度逐渐升高而逐步气化，因而在换热器中与待冷冻的天然气温差很小，故其效率很高。当原料气与外输干气压差甚小，或在原料气较富的情况下，采用混合冷剂制冷法工艺更为有利。甘静JBt水

12、猿盘匸一十二（选用）tzzl天恫气1II $于爍器制樓垂烧oo脛甲烷塔 或脱兀烷晰升f跟图 5-20 为英国 CostainPetrocarbn公司米用的PetroFluX法工艺流）oR 5 -20 Pttro I lux H； 丁艺断程以下特点程。与常规透平膨胀机制冷法（见图5 21）相比,J 常规”一 ,何收到加權煙厂、然气经膨胀机制冷后压力降低。如果 在膨胀机制冷法中，高压天商口口 r要求喩鼎$则飆騎训m馬竖裁其牝耗疋相当 可观的。PetroFlux法压降较小，原料气经处理后可获得较高压力的商品 气，并可利用中、低压天然气为原料气，获得较高的凝液收率。 回流换热器的运行压力高于透平膨胀机

13、制冷法中稳定塔的压力，因而提高了制冷温度，降低了能耗。 PetroFlUX 法中换热器的传热温差普遍比透平膨胀机制冷法中换 热器温差小很多，因而明显提高了换热系统的炯效率。1.2.3、油吸收法的发展马拉（Mehra）法是近年来发展的一种油吸收法的改进工艺，其实质是 用其他物理溶剂（例如N-甲基毗咯烷酮）代替吸收油，吸收原料气中的C2+ 或C3+烃类后采用闪蒸或汽提的方法获得所需的乙烷、丙烷等。马拉法借 助于所采用的特定溶剂及不同操作参数，可回收C2+、C3+、C4+或C5+等。 例如，乙烷及丙烷的收率可依市场需要，分别为2%90%和2%100%。这 种灵活性是只能获得宽馏分凝液的透平膨胀机所不能比拟的。马拉法又可分为抽提-闪蒸法和抽提-汽提法两种流程。此法的特点是 选择性能良好的物理溶剂，并且靠调节抽提-汽提塔塔底富溶剂泡点来灵 活地选择NGL产品中较轻组分的含量。马拉法还可与冷剂（丙烷）制冷法结 合，采用本法生产的C5+（相对分子质量控制在7090）为溶剂，当分别用 于回收C2+或C3+时，C2或C3的收率均可达90%。结语：为了达到节能降耗、提高液烃收率及减少投资的目的，国内外一直不断尝 试着新的凝液回收技术，希望会有更好的技术发明。