天然气凝液回收工艺探讨

【摘要】从 天然气中回收的液烃混合物称为天然气凝液，又称为轻烃；这个回收的的过程称为天然气凝液回收，也称为轻烃回收。在油气田开发中往往存在大量的天然气凝液，这是丰富的天然气资源，为了使其得到有效利用，提高气田开发的经济效益，国内油气田已经开展了大量的回收工艺研究。本文将对天然气凝液回收工艺进行探讨。

【关键词】天然气 凝液 回收工艺

随着国内经济的告诉发展，能源紧张问题已经引起了广泛关注，中国既是石油消耗大国，也是石油进口大国。因此，如何提高能源的利用率是石油系统缓解石油资源刻不容缓的义务和责任。天然气凝液回收工艺的发展对油气资源的充分利用起到了重要作用。

1 天然气凝液回收工艺简介

从天然气中回收凝液的方法基本上可分为吸附法、油吸收法和冷凝分离法三种。1.1 吸附法

吸附法的原理是利用固体吸附剂对不同种类烃的吸附量的不同，使天然气中某些组分得以分离。这种方法的优点是装置比较简单，不需要特殊材料和设备，投资较少；缺点是使用范围比较局限，多用于处理量较小（小于57x104m3/d）及较重烃类含量较少的天然气，而且操作成本较高。

1.2 油吸收法

油吸法的原理是利用不同烃类在吸收油中溶解度的差异，使天然气中各个组分得以分离。吸收油一般采用相对分子量处于100～200之间的石脑油、煤油等。由于吸收油相对分子量越小，天然气凝液收率越高，吸收油蒸发损失越大，因此，吸收油的选着应当考虑回收率和挥发损失的问题。此法的优点是系统压降小，单套装置处理能力大，对原料气处理没有严格要求等；缺点是能耗大，操作费用高。1.3 冷凝分离法

冷凝分离法的原理是利用同一压力下天然气中各组分的挥发度的不同，将天然气冷却至露点温度以下，使富含较重烃类的天然气液分离出来的过程。一般来说，这种冷凝分离过程需要在几个不同温度等级下完成的。按照提供冷量的制冷系统不同，冷凝分离法可分为直接膨胀制冷法、冷剂制冷法和联合制冷法三种这种方法的优点是工艺流程简单、操作方便、对待分离天然气成分的适应性大、效率高，通过近几十年来的发展已经成为了国内外的主流技术，现今新建天然气凝液回收装置超过90%的都采用透平膨胀机制冷法。

2 天然气凝液回收工艺国内外现状

自上世纪80年代以来，国外对天然气凝液回收投入了大量的精力，回收工艺方面得到了许多改进，大大地提高凝液收率。膨胀机制冷法、液体过冷法（LSP） 、气体过冷法（GSP）、直接换热法（DHX）回收装置相继应用于天然气凝液回首中。

国内天然气凝液回收装崛起于80年代，现在已经取得了大量成果。油田生产过程中大多采用透平膨胀机制冷法，少数以高压气藏气为原料的天然气凝液回收装置采用直接膨胀制冷法。在对已有方法的吸收、消化基础上，国内油田又建设了多套有重接触塔的天然气凝液回收装置，进一步提高了回收的工艺水平。

3 探讨与分析

目前国内的天然气凝液回收工程建设在油田较为普遍，实际的使用效果也千差万异。对于如何让回收工艺起到应有的效果，最主要的是回收工艺选择的问题。凝液回收工艺选择的是关乎经济效益的核心问题，只有在对任务和产品的市场导向等进行全面的经济技术分析的基础上，才能对其流程方案的选择作出正确判断，达到投资小、成本低、收率高、质量好的目的。

影响回收工艺选择的主要因素包括以下几个方面：一是产品回收率与分离的要求。需要脱甲烷塔的处理工艺方案一般都要求非常低的操作温度。脱甲烷塔顶冷凝器温度可低到-100℃以下，具体温度主要取决于塔顶操作压力。而冷媒必须具备更低的温度才能产生传热。如果采用C1制冷，投资和操作成本极高这是采用用透平膨胀机"压缩机制冷工艺可得到脱甲烷塔顶冷凝所需的低温冷量，该方法不用外部制冷；二是重点考虑原料气中重组分的含量。重组分气含量的增加必然提高压缩功耗，原料气必须膨胀到更低压力以满足原料气压缩功率要求，从而导致干气压缩机功耗增加。如果原料气重组分含量过高，透平膨胀机” 压缩机方案的吸引力将大大降低；三是对原料组成的适应性。当天然气凝液回收装置的原料气组分变化过于频繁时，如果要采用联合制冷，那么原料气重组分含量的增加可以通过提高原料气预冷负荷来补偿；四是考虑原料气压力大小和干气外输压力的要求。压力越高，透平膨胀机工艺就越有利，但是干气外输压力较高，将需要多级干气压缩机。乙烷回收率指标和原料气CO2含量是影响处理方案选择的主要因素。当乙烷回收率指标及原料气CO2含量较高时，则需采用具有脱除CO2设施的透平膨胀机" 压缩机工艺。CO2的含量含量决定于下一个低温单元的最低操作温度。如果有脱甲烷塔，CO2含量必须达到规定的要求，若无脱甲烷塔的装置，可允许原料气有较高的CO2含量；五是考虑原料气中氧气和水的含量。由于氧气的存在会导致胺溶液的氧化降解，促进热稳定胺盐的快速积聚，使腐蚀加强，而原料气中量水会在装置低温部位形成水合物，它可能会与某些烃类反应生成CO2和水，从而使分子筛吸附能力降低。

不同类型的油气田需要选择不同类型的回收工艺，大致的情况可以分为以下三种：一是对于含有少量凝析油并具有反凝析现象的高压气田，应采用J-T阀制冷工艺并将操作压力降至临界压力以下的低温冷凝分析工艺；二是对于采用循环注气式开采方式额凝析气田，应该采用J-T阀节流制冷并喷注乙二醇对天然气进行脱水，而对于采用衰竭式开采方式的额凝析气田，应采用膨胀机+丙烷制冷的复合制冷法；三是对于含有少量凝析油、原料气与产品气之间无压差可利用的中低压气田，由于天然气凝液回收的经济价值不大，建议采用丙烷制冷低温分离工艺。

4 结束语

随着现代技术的飞速发展，天然气凝液回收工艺也在不断的革新。传统的凝液回收技术如吸收塔处理技术已经不能满足当前需求，新技术如用外输干气回流的乙烷回收工艺——部分干气循环工艺（RSV）、冷剂制冷—油吸收复合凝液回收工艺等技术不仅能够在不降低乙烷回收率的同时，又能减小能耗，降低操作难度 。为了进一步提高天然气凝液装置的产品收率，我们应当大力推进新技术与新理论的发展，为中国的能源事业做出贡献。

参考文献

[1] 王遇冬，王璐.我国天然气凝液回收工艺的近况与探讨[J].石油与天然气化工，2005，34（1）

[2] 王品刚.天然气凝液回收工艺[J]. 油气田地面工程，2007，26（8）

[3] 巴玺立等.不同类型气田凝液回收工艺的选择[J].石油规划设计，2O1 1，22（5） 23-25

作者简介

刘伟（1979—），男，工程师，学士，现任职于中油辽河工程有限公司，从事油气加工设计。