低壓天然氣輕烴回收工藝

張強(qiáng)（遼河油田經(jīng)濟(jì)貿(mào)易置業(yè)總公司石化輕輕廠，遼寧 盤(pán)錦 124011）

低壓天然氣輕烴回收工藝

張強(qiáng)（遼河油田經(jīng)濟(jì)貿(mào)易置業(yè)總公司石化輕輕廠，遼寧 盤(pán)錦 124011）

本文通過(guò)對(duì)兩種變溫變壓吸收方法融合，第一種TPSA去除原料氣內(nèi)的水含量；第二種T-PSA吸收原料氣內(nèi)的輕烴，將高于1.6MPa壓力液相混烴為產(chǎn)品，確保烴露點(diǎn)需求，達(dá)到儲(chǔ)存要求。對(duì)此，筆者就低壓天然氣輕烴回收工藝，進(jìn)行簡(jiǎn)要分析并提出優(yōu)化吸收工藝，具有較高研究?jī)r(jià)值與推廣價(jià)值。

低壓天然氣；輕烴；回收工藝

天然氣輕烴回收工藝改進(jìn)時(shí)，去除原有生產(chǎn)設(shè)備引進(jìn)水冷裝置，調(diào)整冷凝溫度壓力，并在技術(shù)設(shè)計(jì)中選擇輕烴收率和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)等內(nèi)容。結(jié)合原有輕烴回收工藝方法與常見(jiàn)外冷分離回收輕烴工藝和優(yōu)化吸收工藝，將其引入某項(xiàng)目中，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行分析，從多角度進(jìn)行全面研究。

1 輕烴回收工藝

1.1 油吸收工藝

油吸收工藝主要是通過(guò)烴在油中的分解參數(shù)不同，把天然氣內(nèi)的輕烴部分進(jìn)行吸附隔離。吸收油通常為煤油、柴油、石腦油，其中突出問(wèn)題為吸收油分子質(zhì)量小，蒸發(fā)損失隨著輕烴收率的變化而變化。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這種工藝技術(shù)已經(jīng)被取締。

1.2 吸附工藝

該種工藝主要通過(guò)吸附劑根據(jù)各吸附質(zhì)的選取不一，緊固在床層中完成隔離。例如：變壓吸附PSA，變溫吸附TSA，其工藝方法也是現(xiàn)階段較為成熟的工藝技術(shù)。同時(shí)，有著環(huán)境保護(hù)、技術(shù)簡(jiǎn)便、吸附時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。

1.3 低溫分離工藝

這種工藝技術(shù)是天然內(nèi)的輕烴，在相對(duì)較低溫度下液化，將C1、C2、C+3烴類分離形式，主要依據(jù)制冷模式。在較早階段，Ortloff公司提出氣體制冷技術(shù)，該種工藝主要針對(duì)單級(jí)膨脹工藝與多級(jí)工藝的優(yōu)化。加拿大某企業(yè)提出直接換熱形式，脫乙烷塔回流罐中的液烴進(jìn)行熱量轉(zhuǎn)換，隨后流入DHX塔，吸附氣相內(nèi)容的C3組分提升C3收率。

1.4 超音速渦旋脫離工藝

該項(xiàng)工藝技術(shù)主要利用超音速分離設(shè)備，該設(shè)備由旋流器、擴(kuò)壓器、拉瓦爾噴管構(gòu)成。天然氣流入旋流設(shè)備中進(jìn)行加速，通過(guò)拉瓦爾噴管進(jìn)行溫度降低，天然氣內(nèi)的輕烴生成液滴，沿著裝置脫離。這樣的工藝方法無(wú)需復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)備與損耗，但是輕烴收率較弱，壓力消耗較多。

1.5 膜分離工藝

此種工藝選擇不同氣體分子，利用膜內(nèi)滲入速度的不一實(shí)現(xiàn)氣體脫離效果。膜兩端要有適當(dāng)?shù)膲翰?，同時(shí)要求原料氣氣質(zhì)條件嚴(yán)格。現(xiàn)階段，輕烴回收包含：剩余氣體分離中的多孔質(zhì)膜。

2 低壓天然氣輕烴回收工藝方法對(duì)比

2.1 技術(shù)路線比較

通過(guò)Aspen HYSYS V7.3系統(tǒng)狀態(tài)方程進(jìn)行比較。對(duì)其原料分別展開(kāi)常規(guī)深冷工藝和改進(jìn)吸附工藝方式對(duì)比。從比較中得出：處理氣量弱，使用DHX技術(shù)形式，經(jīng)濟(jì)投入較大，價(jià)值較弱。一般選擇相對(duì)成熟的外冷分離技術(shù)形式。在優(yōu)化改進(jìn)后的吸附工藝，其中輕烴濃縮塔中吸附劑為活性炭。

2.2 工藝流程分析

外冷分離回收流程：原料氣利用壓縮機(jī)進(jìn)行加壓，加壓至2.0MPa后分子脫水；在脫水后，干氣冷卻在-30攝氏度后流入低溫分離設(shè)備。底端液相混烴因?yàn)榫哂屑淄?、乙烷，所以具有一定安全?wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，液相混烴流入脫乙烷塔，分離其中的乙烷，脫乙烷塔上端甲烷、乙烷壓力調(diào)整后，回到前置壓縮機(jī)內(nèi)。低溫分離器上端氣相組轉(zhuǎn)為正常溫度后，流入CNG壓縮機(jī)。

優(yōu)化改進(jìn)工藝：原料氣開(kāi)始分子篩脫水，干氣通過(guò)變溫吸附取出輕烴，選擇常溫吸附與真空解析方法，隨后產(chǎn)品流入CNG壓縮機(jī)。少部分混烴氣在低壓狀態(tài)下流入混烴壓縮機(jī)，二級(jí)氣液脫離設(shè)備底端形成液相混烴，在壓力增加后和液相混烴融合流入脫乙烷塔。其上端閃蒸汽和三級(jí)氣液脫離設(shè)備氣體融合減壓，最后流入脫烴塔循環(huán)。

以上兩項(xiàng)工藝方法，原料氣等同，產(chǎn)品CNG與混相混烴產(chǎn)品進(jìn)行比較。

2.3 經(jīng)濟(jì)投入

兩種方法在經(jīng)濟(jì)投入上，外冷分離技術(shù)工藝總參考價(jià)格為654元；改進(jìn)后的參考價(jià)為500元。在設(shè)備運(yùn)行經(jīng)濟(jì)投入上，第一種方法依靠電力儀器壓縮機(jī)、制冷系統(tǒng)等，利用HYSYS仿真其消耗電量為211.5kW/h。第二中優(yōu)化改進(jìn)后的工藝方法，主要依靠分子篩脫水設(shè)備、輕烴提縮設(shè)備、真空泵等。最后出：共消耗電量為251kW/h。

2.4 整體性比較

第一種外冷分離技術(shù)液相混烴產(chǎn)品收率較弱。究其原因：原料氣位于第一、第二級(jí)壓縮后，氣液脫離排液分解內(nèi)含有較多輕烴。在改進(jìn)后，將第一級(jí)、二級(jí)液相用泵壓力加大1.7MPa融合后流入三項(xiàng)脫離裝置，氣液液相混烴經(jīng)過(guò)脫乙烷塔處理，原收率在48%上升至85%。改進(jìn)吸附工藝設(shè)備較高主要因?yàn)檩p烴吸附再生后，選擇真空負(fù)壓再生，升壓后提高了壓縮功耗。兩種工藝技術(shù)比較，一年提升經(jīng)濟(jì)效益在893萬(wàn)元左右。

3 結(jié)語(yǔ)

綜合分析，筆者分別從：輕烴回收工藝、低壓天然氣輕烴回收工藝方法對(duì)比，兩方面進(jìn)行比較得出：第一，優(yōu)化改進(jìn)后的工藝技術(shù)主要在于輕烴回收，利用變壓吸附形式進(jìn)行分裂。使用專業(yè)的脫烴吸附劑，結(jié)合分析得出輕烴收率在94%。第二，改進(jìn)后收率所有提升，外冷分離方式比改進(jìn)后技術(shù)仍然少8%。第三，改進(jìn)后的工藝成本投入明顯，節(jié)省了經(jīng)濟(jì)投入，尤其在設(shè)備與產(chǎn)品收率中。

[1]王治紅,吳明鷗,李濤,伍申懷.提高天然氣輕烴回收裝置C_3～+收率的方案比選——以中壩氣田為例[J].天然氣工業(yè), 2016（03）..

[2]王治紅,吳明鷗,伍申懷,李濤,林雪松.江油輕烴回收裝置C_3收率的影響因素分析及其改進(jìn)措施探討[J].石油與天然氣化工,2016（04）.