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1、国内外天然气凝液回收技术发展现状摘 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。天然气轻烃回收装置流程模拟是用计算机对天然气轻烃回收装置进行物料平衡和能量平衡的计算,以获得天然气轻烃回收装置的有关资料,用来指导工程设计和实际生产。关键词: 天然气凝液 吸附法 油吸收法 冷凝分离器 计算机流程模拟1 引 言 轻烃也称天然气凝液(Naturalgasliquids,NGL),有时
2、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。 习惯上将以回收湿性天然气中C2以上烃为目的及要求C3收率超过90%的工艺为深冷工艺,所应达到的温度为-100～-90℃;而以回收凝析油及部分LPG的工艺则称为浅冷工艺,所达到的温度为-40～-25℃。2 天然气凝液回收技术现状 2.1
3、轻烃回收工艺简介 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
4、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。自20世纪80年代以来，国内外以节
5、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是针对较富气体(C2+烃类含量按液态计大
6、于400mL/m3)而改进的NGL回收方法。表5-10列出了处理量为283×104m3/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。表5-10ISS、MTP及GSP主要指标对比工艺方法ISSMTPGSPC2回收率/%EJC天然气（煤层气）与管道网冻结情况EJC天然气（煤层气）与管道网再压缩功率/kWEJC天然气（煤层气）与管道网制冷压缩功率/kWEJC天然气（煤层气）与管道网总压缩功率/kW80.0EJC天然气（煤层气）与管道网冻结EJC天然气（煤层气）与管道网6478EJC天
7、然气（煤层气）与管道网225EJC天然气（煤层气）与管道网670385.4EJC天然气（煤层气）与管道网冻结EJC天然气（煤层气）与管道网4639EJC天然气（煤层气）与管道网991EJC天然气（煤层气）与管道网563085.8EJC天然气（煤层气）与管道网不冻结EJC天然气（煤层气）与管道网3961EJC天然气（煤层气）与管道网1244EJC天然气（煤层气）与管道网5205EJC天然气（煤层气）与管道网美国GPM气体公司Goldsmith天然气处理厂NGL回收装置即在改造后采用了GSP法。该装置在197
8、6年建成，处理量为220×104m3/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242×104m3/d，最高可达310×104m3/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380×104m3/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
