轻烃回收工艺的发展方向及新技术分析

李泽旭（中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司，内蒙古 鄂尔多斯 017200）

轻烃回收工艺的发展方向及新技术分析

李泽旭（中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司，内蒙古 鄂尔多斯 017200）

轻烃回收工艺的发展中，有很多的回收工艺，但最主要的就是低温回收工艺。低温分离技术的不断发展，给轻烃回收工艺的发展注入了新鲜的活力。轻烃回收工艺的高能耗和低收益是影响其发展的主要原因。本文就这一问题进行分析，寻求轻烃回收工艺的发展方向及新技术。

轻烃回收工艺；发展方向；新技术；能耗

近年来，在发展很好的天然气行业，又出现了新的商机，天然气烃露点要求对有价值的乙烷/丙烷进行回收，使气田拥有了新的经济增长点。在众多的轻烃回收工艺中，低温回收技术推进了深冷分离技术的发展，使轻烃的发展方向更为广泛。

1 轻烃回收技术概况

1.1 轻烃回收原理

吸收过程是利用气体混合物中各组分在液体中有不同的溶解度来分离气体混合物。在吸收过程中，气液两相在塔板上接触时，在一定的温度、压力下，因各种气体烃类在吸收剂中有不同的溶解度而不同程度的被吸收，随着各种烃类在吸收剂中的浓度增加的同时，又有相当数量的各种烃类从吸收剂中跑到气相中去，直到被吸收的各种烃类的分子和从吸收剂中跑到气相的分子数量相等时，就达到了吸收过程的气液相平衡。

1.2 轻烃回收装置

轻烃回收装置是将煤液化装置常顶气、煤液化膜分离尾气、加氢稳定装置塔顶气、加氢改质装置含硫气、净化中压气、间接液化富气、间接液化富液进行回收的装置。通过装置回收氢气、液化气、石脑油等产品，并为全厂的燃料气提供原料干气。

2 低温回收工艺的研究

制冷工艺是低温回收工艺中最为关键的环节。装置三个经济指标（投资、能耗和回收）都受其影响。一般的制冷方法为膨胀剂制冷和节流制冷等。本文就轻烃回收工艺中的节能减耗和轻烃的回收率进行分析[1]。

2.1 节能减耗

目前的轻烃回收中，能耗和制冷的问题一直是比较重要的研究课题。节能的途径只有两种，我们就要从这两个方向出发，进行研究。

2.1.1 膨胀机节能

膨胀机制冷是使用最为广泛的工艺。每个厂商都想掌握一项生产出降低设备的耗电量，使设备的效率更高的技术。但很多厂商在这方面做的并不够好，其技术始终没有达到这个水平，以目前国内的发展水平来看短期内并不能实现，所以，引进国外的技术其实是一个很好的方式，如，四川的空气设备分离厂，在1995年就从美国引入了新的拘束，现在的发展状况就非常好，目前，膨胀机效率可达到80%以上，其效果还是很不错的。

但在进行操作时，要注意膨胀机运行的平稳，这样才能确保进出料的稳定。因为在稳定运行时，各种的功率各阻力可以达到平衡。这种平衡就可以实现膨胀机的节能。

2.1.2 水冷由空气冷代替

传统的轻烃回收工艺中，都是采用水冷的方式处理原料气，但这种方式用水量很大，难以避免的造成水的浪费，空气冷的使用就可以避免这中情况的发生，而且使用的设备应能相应的减轻，对设备的腐蚀也减少了，这种方式达到了很好的节能效果，对于一些处理量较大的装置来说，效果更明显。

2.1.3 仪表用空气系统的取消

仪表用空气采用干气代替，然后慢慢的取消仪表空气装置，这样就减少了电量的消耗，从而实现了节能。

2.1.4 优化制冷方案

复合制冷工艺特别适合在低气压的情况下使用，这样不仅很实惠，更可以达到节能的效果。而在减低功率消耗方面也可以采用，多级节流和多级压缩等方式。

2.1.5 新工艺的使用

目前，国内的制冷工艺发展有局限，我国的科技生产水平低，并不能实现更有效的节能，相对而言，国外的发展就比较好了，而且其发展也比较迅速，比我国要领先很多，特别是其气体过冷工艺（GSP）和液体过冷工艺（LSP）将之前的过冷工艺改进和完善了，在保持原C2收率的前提下，做到20%的功效降低率。所以我国应引进先进的技术与国外接轨，创造很大的价值。

2.2 轻烃回收率的提高

作为重要的轻烃回收装置的经济指标，回收率受到了国内外轻烃回收业的关注。对于轻烃的回收，国内外一直在研究，从没有放弃，目前的回收率提高更有效的方式为以下几点，有国内外发展现状总结出来，供参考。

2.2.1 操作条件的优化

天然气自身的组成和周围环境因素都会影响轻烃的回收率。当温度和压力一定时，气体组份的富集程度影响着液化率的高低。当温度较低，压力较大时，液化率相对会比较高。由此可见，轻烃的回收率的提高，还有赖于操作条件的调整和优化。

2.2.2 制冷方式的改变

现在，国内的制冷温度一般在-18～-25℃，制冷方式一般为氨压缩制冷。要想把温度降低到-30℃，，可以采用丙烷制冷。这种制冷方式也符合长期发展的要求。其中比较好的就是丙烷制冷膨胀机可达到-80～-100℃左右，使轻烃的回收率达到新的水平。

2.2.3 新技术的创新

目前国外的轻烃回收技术方面的发展方向为开发新技术，并且取得了不错的效果。我国可以在创新方面多进行研究，投入更多的人力、物力和资金，促进我国轻烃回收技术的发展，这对我国在国际上的发展也是很有帮助的。另外，我国亦可以引进新技术，并研究其机理，争取结合我国实际，创新出适合我国的轻烃回收技术。

3 轻烃回收新技术

国内外的轻烃回收技术很多，但较为有优势的为如下几个：

3.1 轻油回流

这一技术就是利用油的吸收作用，是液化率提高，这一方式的实现手段就是清幽回流泵的增加，使液化气塔的部分清油进入蒸发器中。这一方法的能耗较低，可是使制冷系统的冷负担加重了，在实际的操作中也可算作一种比较有效的方式。研究表明，外冷浅冷工艺中比较适合使用轻油回流，其在较低的压力下也可以发挥更大的优势[2]。

3.2 涡流管技术

1940年，我国就开始研究涡流管技术，但研究的结果一直不太理想，直到80年代，涡流管技术才应用于天然气的回收。涡流管紧凑的结构、轻小的体积和较轻的质量使得其在天然气回收工作中的效果特别好，尤其是其可操作性强，成本低，对C3回收效率更高[3]。由于边远油气田的地理特征，使得其轻烃回收的工作比较困难，而涡流管技术具有的可迅速停靠和安全可靠、易于调解等优点，使得其就比较适用于这种油气田的采集工作，并且现在并没有其技术能代替这种涡流管。在涡流管技术的使用中，天然气由于自身的压力被分为冷、热流股，使得涡流管在进行轻烃收集的时候，还可以将天然气进行干燥处理，这也是一个巨大的独立的能源循环系统。但是涡流管技术对天然气的自身压力也是有要求的，过低或多高都会影响轻烃的回收效率，比较适合的压力范围为：0.9～1.5M Pa。

3.3 气波机技术

气波机技术的轻烃的采集就有些局限，只能回收天然气中轻烃，而不能采集其他的物质，但这种技术在我国的发展也是比较好的，目前的大连理工大学就已经研发出来[4]。

3.4 膜分离技术

膜分离技术在各行业的运用都比较广泛，其主要原理是渗透，国内外的膜分离技术发展的都比较好，其应用领域的范围也比较广泛。膜分离技术根据各种气体渗透速度的不同，也可分为几类，其中对轻烃回收比较有效的就是非多孔质膜。现在美国的GRACE公司的研发就比较好，其水平也比较高，对轻烃的回收率可达97%以上。

3.5 PSA技术

在20世纪60年代，PSA在我国就发展起来了，西南化工大学研究院利用PSA技术就已经可以分离出C3+是在90年代。PSA技术具有很多的优点，设备本身不易被腐蚀、寿命长，在操作时比较简单，自动化的程度高，并且具一定的社会效益和经济效益[5]。

3.6 直接换热（DXH）

1984年，加拿大的埃索资源公司提出这种工艺。在相同的条件下，这种工艺的使用，可以将C3的回收率比原来可以提高23%。这种工艺对冷量的要求比较高，其原理是液烃的换热和节流。而且这套装置方便改造，成本较低。

结论：轻烃的回收处理，不仅仅是商业利益的获取，对环境的和谐和社会的持续发展都有较大的作用。现在的科技发达，我国应积极完善现有的技术，并不断地研发新技术，根据我国的国情，发展适合我国的轻烃回收技术。

[1]韩荣鑫.LNG轻烃回收工艺技术概述及其发展现状分析[J].石化技术，2015，01(08):14.

[2]诸林，杨洋.基于响应面法的轻烃回收工艺参数分析[J].现代化工，2015，08(05):163-166.

[3]张东华，汤颖，郭亚冰，范峥.轻烃回收不同制冷工艺的技术分析[J].石油化工应用，2014，07(05):80-85.

[4]吕广博.大庆油田轻烃回收装置生产工艺的改造分析[J].中国石油和化工标准与质量，2013，07(02):34.

[5]刘涛，朱新儒，刘琨.关于膨胀制冷轻烃回收工艺参数优化分析[J].中国石油和化工标准与质量，2012，03(01):54.