淺談輕烴回收新技術

胡雪梅 雷利敏

摘 要：本文介紹了輕烴產品在回收過程中的一些新技術，總結出目前比較普遍和先進的技術方法在實際應用中的可操作性和時效性，是對輕烴產品回收方面經驗的總結與提高，通過現場實際要求和各個地區地形的特點的有效結合，是先進經驗的積累與嘗試。

關鍵詞：輕烴回收 新技術

國內外近 20多年已建成的輕烴回收裝置大多采用低溫分離法，該方法的發展推動和促進了輕烴回收工藝的進步。但總體來說能耗高、收率低仍然是制約輕烴回收工藝發展的重要因素。近年來對輕烴回收工藝的研究也主要是圍繞這兩方面開展，同時開發利用了一些新技術和新工藝。

當前，國內外已開發成功的輕烴回收新技術有：直接換熱（DHX）技術、膜分離、輕油回流、渦流管、變壓吸附技術（PSA） 等。這些新技術最主要的優勢還是表現在節能降耗和提高輕烴收率兩方面，它們代表了輕烴回收技術的發展方向。

一.直接換熱（DHX）吸收法

在單級膨脹機制冷工藝（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過換冷、節流降溫后，進入DHX塔頂。用以吸收低溫分離器進塔氣體的C3+組分，從而提高C3+回收率。實踐證明，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兩個凝析氣田原輕烴回收工藝流程——冷油吸收工藝

該方法的優點是制冷溫度較高，工藝設備、管線、閥門造價較低。

缺點是有3個工作點需要丙烷輔助制冷，丙烷機組制冷負荷較大，能耗較高，同時燃氣驅動的丙烷機組設備投資較高。具體的輕烴回收工藝原理流程圖。

改進工藝——直接換熱吸收法

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

直接換熱吸收法是一種較為先進的液化氣回收方法，對特定的天然氣組分，可借鑒推廣。針對具體的凝析氣組分，回收液化氣方案應經多方案比較確定，根據具體的組分，回收液化氣時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

根據長慶油田伴生氣特點，在冷油一次吸收工藝基礎上，開發了冷油二次吸收工藝，應用于安塞油田杏河輕烴回收工程。該工藝操作靈活、產品收率高，理論計算收率約95%，實際運行可根據站場需要靈活調整，收率在60%～90%。裝置自2006年l0月投產后運行至今，達到了設計指標，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品（穩定輕烴）的一部分與脫乙烷塔頂的干氣一起進入蒸發器冷凍到-20%左右，進入二次吸收塔，將干氣中可能攜帶的重烴徹底吸附下來，保證了干氣質量，從而提高了產品收率。將吸收塔底的低溫吸收油再次增壓后繼續進入脫乙烷塔，完成對干氣的一次吸收。這樣從根本上保證了干氣的外輸質量，解決了由于各種因素導致的產品質量波動，收率低問題。

實踐證明，該工藝開發是成功的，具有流程簡單、操作條件緩和、生產運行便利、C3收率高等特點，尤其是在小規模油田伴生氣的回收利用方面，有著良好的市場應用前景。

三.膜分離技術

近年在國外膜分離技術應用于氣體分離有較大發展。

用于氣體分離的膜材料按材質大致分為多孔質膜和非多孔質膜，它們的滲透機理完全不同。多孔質膜分離是依靠各種氣體分子滲透速度的不同達到分離目的；而非多孔質膜分離屬溶解擴散機理，氣體滲透過程分為三個階段：氣體分子溶解于膜表面；溶解的氣體分子在膜內擴散、移動；氣體分子從膜的另一側解吸。

膜技術在天然氣輕烴回收領域里有較好的應用前景，輕烴收率高，能耗低，經濟效益顯著。

據國外預測，氣體分離膜將是2l世紀產業的基礎技術之一。

膜回收基本原理和特點

膜回收基本原理

有機蒸氣膜法回收系統主要采用“反向”選擇性高分子復合膜。根據不同氣體分子在膜中的溶解擴散性能的差異，在一定的壓差推動下，可凝性有機蒸氣（如丙烷、丁烷、重烴等）與惰性氣體（如氮氣、甲烷、氫氣等）相比，被優先溶解滲透，從而達到分離的目的。

膜回收工藝特點

（1）C3以上組份回收率為60%以上；

（2）回收期短；

（3）無傳動和轉動部件；回收系統采用原系統提供的壓力作為膜回收系統的推動力，不需額外增加動力源；

（4）膜回收系統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人口尾氣為進一步處理的甲烷氣流；

（5）膜回收系統采用撬裝式結構，占地面積小；

（6）操作簡單，維修保養容易。

膜回收工藝技術要求

（1）氣體來源：原裝置干氣（出口氣）；

（2）冷量有一定的富余；

（3）壓縮機有余量。

膜回收工藝流程簡圖

由此可知：

膜回收工藝投資效益顯著。通過三套裝置的物料衡算得知，年可多產烴4000多噸，有較好的經濟效益，投資少見效快，投資回收期短。

膜組件的使用壽命可長達5～8年。膜系統所選用分離膜為高分子復合膜材料，分離機理為溶解/擴散機理，膜組件不能再生，亦無需反沖洗。其膜組件的使用壽命，可達5～8年。膜系統可以適應-20～40℃溫度范圍內操作，原料氣溫度變化不會影響到膜系統性能。

膜系統無需增加額外動力源。膜系統推動力為壓力差，以原干氣壓力為推動力，滲透氣返到壓縮機入口，無需增加額外動力源。滲透氣溫度略有下降，但因壓力下降較多，不會在滲透側結液。

膜回收系統為一體化撬裝設備。分現場部分和控制部分，控制部分可以單獨上工控機，亦可并入DCS系統。

四.其它方法

1.渦流管技術

渦流管技術早在20世紀30年代國外就對其進行了研究，但直到80年代才用于回收天然氣中的輕烴。

由于渦流管具有結構緊湊、體積小、重量輕、易加工、無運動部件、不需要吸收（附）劑、無需定期檢修、成本低、安全可靠、可迅速開停車、易于調節和C3+收率高等優點，故國外已將渦流管技術用于天然氣輕烴回收，特別是對邊遠油氣田具有其它方法難以取代的使用價值。

2.輕油回流

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

這一方法增加了制冷系統的冷負荷，但與提高分離壓力相比所需的能耗較低，對外冷法工藝不失為一種簡單有效的方法。

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濟效益比在較高壓力下顯著。

3.PSA技術 （變壓吸附法）

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

優點：投資和操作費用遠小于深冷法，工藝流程短、操作壓力低（0.1～0.6 MPa）、無污染、無設備腐蝕、吸附劑壽命長、操作彈性大、易起動和自動化程度高，而最主要的是節能降耗顯著。

作者簡介：

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從事輕烴運行工作。

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從事輕烴運行工作。