淺談?shì)p烴回收新技術(shù)

胡雪梅 雷利敏

摘 要：本文介紹了輕烴產(chǎn)品在回收過(guò)程中的一些新技術(shù)，總結(jié)出目前比較普遍和先進(jìn)的技術(shù)方法在實(shí)際應(yīng)用中的可操作性和時(shí)效性，是對(duì)輕烴產(chǎn)品回收方面經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與提高，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求和各個(gè)地區(qū)地形的特點(diǎn)的有效結(jié)合，是先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的積累與嘗試。

關(guān)鍵詞：輕烴回收 新技術(shù)

國(guó)內(nèi)外近 20多年已建成的輕烴回收裝置大多采用低溫分離法，該方法的發(fā)展推動(dòng)和促進(jìn)了輕烴回收工藝的進(jìn)步。但總體來(lái)說(shuō)能耗高、收率低仍然是制約輕烴回收工藝發(fā)展的重要因素。近年來(lái)對(duì)輕烴回收工藝的研究也主要是圍繞這兩方面開(kāi)展，同時(shí)開(kāi)發(fā)利用了一些新技術(shù)和新工藝。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)成功的輕烴回收新技術(shù)有：直接換熱（DHX）技術(shù)、膜分離、輕油回流、渦流管、變壓吸附技術(shù)（PSA） 等。這些新技術(shù)最主要的優(yōu)勢(shì)還是表現(xiàn)在節(jié)能降耗和提高輕烴收率兩方面，它們代表了輕烴回收技術(shù)的發(fā)展方向。

一.直接換熱（DHX）吸收法

在單級(jí)膨脹機(jī)制冷工藝（ISS）中和低溫分離器后接入DHX吸收塔，將脫乙烷塔回流罐的液經(jīng)過(guò)換冷、節(jié)流降溫后，進(jìn)入DHX塔頂。用以吸收低溫分離器進(jìn)塔氣體的C3+組分，從而提高C3+回收率。實(shí)踐證明，在ISS裝置改造成DHX后，C3+的回收率可由72%提高到 95%，而改造投資極小。

巴基斯坦TAY和SIN兩個(gè)凝析氣田原輕烴回收工藝流程——冷油吸收工藝

該方法的優(yōu)點(diǎn)是制冷溫度較高，工藝設(shè)備、管線(xiàn)、閥門(mén)造價(jià)較低。

缺點(diǎn)是有3個(gè)工作點(diǎn)需要丙烷輔助制冷，丙烷機(jī)組制冷負(fù)荷較大，能耗較高，同時(shí)燃?xì)怛?qū)動(dòng)的丙烷機(jī)組設(shè)備投資較高。具體的輕烴回收工藝原理流程圖。

改進(jìn)工藝——直接換熱吸收法

針對(duì)冷油吸收法能耗高、投資高的缺點(diǎn)，制定了一新方案：其可以保證丙烷的收率達(dá)到93%，將耗能高的丙烷輔助制冷+節(jié)流閥制冷系統(tǒng)和TEG脫水系統(tǒng)，用節(jié)能的透平膨脹制冷系統(tǒng)和分子篩脫水系統(tǒng)代替，即用直接換熱吸收法代替冷油吸收法，使工藝流程簡(jiǎn)化、裝置能耗降低、投資減少。

直接換熱吸收法是一種較為先進(jìn)的液化氣回收方法，對(duì)特定的天然氣組分，可借鑒推廣。針對(duì)具體的凝析氣組分，回收液化氣方案應(yīng)經(jīng)多方案比較確定，根據(jù)具體的組分，回收液化氣時(shí)采用直接換熱吸收法比冷油吸收法有明顯的。

二.冷油二次吸收輕烴回收工藝

根據(jù)長(zhǎng)慶油田伴生氣特點(diǎn)，在冷油一次吸收工藝基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了冷油二次吸收工藝，應(yīng)用于安塞油田杏河輕烴回收工程。該工藝操作靈活、產(chǎn)品收率高，理論計(jì)算收率約95%，實(shí)際運(yùn)行可根據(jù)站場(chǎng)需要靈活調(diào)整，收率在60%～90%。裝置自2006年l0月投產(chǎn)后運(yùn)行至今，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，效益明顯。

冷油二次吸收工藝流程：

該工藝將脫丁烷塔底的產(chǎn)品（穩(wěn)定輕烴）的一部分與脫乙烷塔頂?shù)母蓺庖黄疬M(jìn)入蒸發(fā)器冷凍到-20%左右，進(jìn)入二次吸收塔，將干氣中可能攜帶的重?zé)N徹底吸附下來(lái)，保證了干氣質(zhì)量，從而提高了產(chǎn)品收率。將吸收塔底的低溫吸收油再次增壓后繼續(xù)進(jìn)入脫乙烷塔，完成對(duì)干氣的一次吸收。這樣從根本上保證了干氣的外輸質(zhì)量，解決了由于各種因素導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)，收率低問(wèn)題。

實(shí)踐證明，該工藝開(kāi)發(fā)是成功的，具有流程簡(jiǎn)單、操作條件緩和、生產(chǎn)運(yùn)行便利、C3收率高等特點(diǎn)，尤其是在小規(guī)模油田伴生氣的回收利用方面，有著良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

三.膜分離技術(shù)

近年在國(guó)外膜分離技術(shù)應(yīng)用于氣體分離有較大發(fā)展。

用于氣體分離的膜材料按材質(zhì)大致分為多孔質(zhì)膜和非多孔質(zhì)膜，它們的滲透機(jī)理完全不同。多孔質(zhì)膜分離是依靠各種氣體分子滲透速度的不同達(dá)到分離目的；而非多孔質(zhì)膜分離屬溶解擴(kuò)散機(jī)理，氣體滲透過(guò)程分為三個(gè)階段：氣體分子溶解于膜表面；溶解的氣體分子在膜內(nèi)擴(kuò)散、移動(dòng)；氣體分子從膜的另一側(cè)解吸。

膜技術(shù)在天然氣輕烴回收領(lǐng)域里有較好的應(yīng)用前景，輕烴收率高，能耗低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

據(jù)國(guó)外預(yù)測(cè)，氣體分離膜將是2l世紀(jì)產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)之一。

膜回收基本原理和特點(diǎn)

膜回收基本原理

有機(jī)蒸氣膜法回收系統(tǒng)主要采用“反向”選擇性高分子復(fù)合膜。根據(jù)不同氣體分子在膜中的溶解擴(kuò)散性能的差異，在一定的壓差推動(dòng)下，可凝性有機(jī)蒸氣（如丙烷、丁烷、重?zé)N等）與惰性氣體（如氮?dú)?、甲烷、氫氣等）相比，被?yōu)先溶解滲透，從而達(dá)到分離的目的。

膜回收工藝特點(diǎn)

（1）C3以上組份回收率為60%以上；

（2）回收期短；

（3）無(wú)傳動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)部件；回收系統(tǒng)采用原系統(tǒng)提供的壓力作為膜回收系統(tǒng)的推動(dòng)力，不需額外增加動(dòng)力源；

（4）膜回收系統(tǒng)以原裝置富甲烷氣流為原料氣，滲透氣為富輕烴氣返回裝置增壓壓縮機(jī)人口尾氣為進(jìn)一步處理的甲烷氣流；

（5）膜回收系統(tǒng)采用撬裝式結(jié)構(gòu)，占地面積小；

（6）操作簡(jiǎn)單，維修保養(yǎng)容易。

膜回收工藝技術(shù)要求

（1）氣體來(lái)源：原裝置干氣（出口氣）；

（2）冷量有一定的富余；

（3）壓縮機(jī)有余量。

膜回收工藝流程簡(jiǎn)圖

由此可知：

膜回收工藝投資效益顯著。通過(guò)三套裝置的物料衡算得知，年可多產(chǎn)烴4000多噸，有較好的經(jīng)濟(jì)效益，投資少見(jiàn)效快，投資回收期短。

膜組件的使用壽命可長(zhǎng)達(dá)5～8年。膜系統(tǒng)所選用分離膜為高分子復(fù)合膜材料，分離機(jī)理為溶解/擴(kuò)散機(jī)理，膜組件不能再生，亦無(wú)需反沖洗。其膜組件的使用壽命，可達(dá)5～8年。膜系統(tǒng)可以適應(yīng)-20～40℃溫度范圍內(nèi)操作，原料氣溫度變化不會(huì)影響到膜系統(tǒng)性能。

膜系統(tǒng)無(wú)需增加額外動(dòng)力源。膜系統(tǒng)推動(dòng)力為壓力差，以原干氣壓力為推動(dòng)力，滲透氣返到壓縮機(jī)入口，無(wú)需增加額外動(dòng)力源。滲透氣溫度略有下降，但因壓力下降較多，不會(huì)在滲透?jìng)?cè)結(jié)液。

膜回收系統(tǒng)為一體化撬裝設(shè)備。分現(xiàn)場(chǎng)部分和控制部分，控制部分可以單獨(dú)上工控機(jī)，亦可并入DCS系統(tǒng)。

四.其它方法

1.渦流管技術(shù)

渦流管技術(shù)早在20世紀(jì)30年代國(guó)外就對(duì)其進(jìn)行了研究，但直到80年代才用于回收天然氣中的輕烴。

由于渦流管具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、易加工、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、不需要吸收（附）劑、無(wú)需定期檢修、成本低、安全可靠、可迅速開(kāi)停車(chē)、易于調(diào)節(jié)和C3+收率高等優(yōu)點(diǎn)，故國(guó)外已將渦流管技術(shù)用于天然氣輕烴回收，特別是對(duì)邊遠(yuǎn)油氣田具有其它方法難以取代的使用價(jià)值。

2.輕油回流

輕油回流是利用油的吸收作用，通過(guò)增加1臺(tái)輕油回流泵將液化氣塔后的部分輕油返注入蒸發(fā)器之前，提高液化率。

這一方法增加了制冷系統(tǒng)的冷負(fù)荷，但與提高分離壓力相比所需的能耗較低，對(duì)外冷法工藝不失為一種簡(jiǎn)單有效的方法。

研究表明，輕油回流主要用于外冷淺冷工藝，且在較低壓力下的經(jīng)濟(jì)效益比在較高壓力下顯著。

3.PSA技術(shù) （變壓吸附法）

這是一種氣體分離技術(shù)，主要用氣體分離、回收或精制（C3組分的回收，甲烷氣體產(chǎn)品純度可達(dá)95%～99.9%）。

優(yōu)點(diǎn)：投資和操作費(fèi)用遠(yuǎn)小于深冷法，工藝流程短、操作壓力低（0.1～0.6 MPa）、無(wú)污染、無(wú)設(shè)備腐蝕、吸附劑壽命長(zhǎng)、操作彈性大、易起動(dòng)和自動(dòng)化程度高，而最主要的是節(jié)能降耗顯著。

作者簡(jiǎn)介：

胡雪梅（1975-），山東省濱州市人，目前在勝利油田樁西采油廠集輸大隊(duì)從事輕烴運(yùn)行工作。

雷利敏（1974—），寧夏石嘴山市人，目前在勝利油田樁西采油廠集輸大隊(duì)從事輕烴運(yùn)行工作。