天然氣處理站輕烴回收裝置工藝技術(shù)研究

沈?yàn)I 韓遠(yuǎn)浩 王濤

天然氣輕烴回收裝置是對天然氣氣體中烴類的處理。天然氣的分離與分離二氧化碳、二氧化硫、硫化碳等相同，都是將非烴類不良成分分離出去。從產(chǎn)品中去除碳?xì)浠衔锼枰墓に嚕瑢?dǎo)致高含量、高質(zhì)量的產(chǎn)品達(dá)到了增加天然氣附加值的目的。

一、天然氣處理站輕烴回收裝置的原理

天然氣處理系統(tǒng)裝置是基于熱力學(xué)基礎(chǔ)展開的，每個(gè)設(shè)備或單元都涉及到各種物理參數(shù)和熱力學(xué)。建立基本的物理參數(shù)和熱力學(xué)計(jì)算方程，根據(jù)油田天然氣的原料氣體特性參數(shù)，選擇合適的方程進(jìn)行技術(shù)，獲得熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果，根據(jù)原料氣體所具備的特性參數(shù)以及產(chǎn)品對氣體的具體要求選擇模型

二、天然氣處理站輕烴回收工藝的模擬

油田天然氣處理站在處理原料氣的時(shí)候，需要按照如下的流程進(jìn)行。

1、輕烴回收的初分離工藝。過濾和分離固體雜質(zhì)和重組分，在對原料氣的處理中，通常使用臥式過濾器分離器、聚結(jié)過濾器，也可以使用臥式三相分離器。

2、輕烴回收的增壓單元工藝。主要是由于伴生氣體的低壓狀態(tài)下，壓力沒有達(dá)到3.2兆帕，可以達(dá)到良好的加工要求，所以，在工藝處理中需要對原料氣體加壓，使用原料氣增壓機(jī)增壓。

3、輕烴回收的脫水單元工藝。指從天然氣中去除飽和天然氣凝析液中溶解水的過程。一般輕烴回收的脫水單元工藝方法主要包括六種，即吸附法脫水單元工藝、低溫法脫水單元工藝、吸收法脫水單元工藝、氣提法脫水單元工藝、膜分離法脫水單元工藝和蒸餾法脫水單元工藝。在脫水單元的深度處理工藝中，水露點(diǎn)要求不是很高，通常采用分子篩脫水工藝。

4、輕烴回收的制冷脫烴單元工藝。分子篩脫水單元來原料氣（3.45MPa，48℃）經(jīng)膨脹/壓縮機(jī)組壓縮端壓縮至4.1MPa，再經(jīng)增壓機(jī)出口后冷卻器冷卻到45℃后進(jìn)冷箱I，與重接觸塔頂來氣和低溫分離器分出的凝液換冷至-14.25℃，再經(jīng)丙烷蒸發(fā)器冷至-30℃后進(jìn)低溫分離器，分出的氣體經(jīng)膨脹壓縮機(jī)組膨脹端膨脹至1.8MPa、-58.23℃，進(jìn)重接觸塔底部，低溫分離器分出的低溫凝液節(jié)流降溫至2.1MPa、-42.43℃進(jìn)E-1302復(fù)熱至10℃進(jìn)脫乙烷塔中部。由于伴生氣體通常含有更多的乙烷和重碳?xì)浠衔铮瑸榱嗽黾赢a(chǎn)品的價(jià)值，通常是最大程度地回收輕烴，可以得到高純度的產(chǎn)物，諸如甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等等。

5、輕烴回收的脫酸單元工藝。天然氣超過商品氣體規(guī)定的指標(biāo)，或者去除管道所需的酸成分。當(dāng)前輕烴回收的脫酸單元工藝技術(shù)中，最常見、最成熟的技術(shù)是 N-甲基二乙醇胺（MDEA）方法和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）方法。

6、輕烴回收的尾氣處理單元工藝。如果酸性氣體尾氣不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，一般采用尾氣處理工藝設(shè)計(jì)可以獲得良好的效果，比如硫磺回收中采用這種工藝技術(shù)就可以提高尾氣處理質(zhì)量。

三、天然氣處理站輕烴回收裝置的主要技術(shù)分析

（一）天然氣處理站輕烴回收裝置的深冷工藝技術(shù)改造

冷回流液含有的重組分比較多，每個(gè)塔盤上的氣液兩相都可以達(dá)到平衡，使回流液相和天然氣在一個(gè)塔內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)熱傳質(zhì)，由此避免減冷卻量的大量損失，通過丙烷制冷系統(tǒng)利用丙烷氣化時(shí)的吸熱效應(yīng)產(chǎn)生冷量來冷卻原料氣。在最大處理規(guī)模時(shí)，丙烷系統(tǒng)的制冷負(fù)荷最大，工藝技術(shù)上，設(shè)備空間減少，工藝流程簡化了，能源消耗量降低，由此使得輕烴回收率提高。

（二）天然氣處理站輕烴回收裝置的防凍堵工藝技術(shù)

二氧化碳在介質(zhì)中的濃度，通常在恒壓狀態(tài)下介質(zhì)溫度是重要的影響因素。隨著二氧化碳濃度的提高，介質(zhì)的溫度就會(huì)相應(yīng)地降低，就越容易結(jié)冰而產(chǎn)生凍堵的現(xiàn)象。相反，介質(zhì)中二氧化碳的濃度越低，介質(zhì)的溫度越高，溫度越高，就越不容易結(jié)冰而產(chǎn)生凍堵的現(xiàn)象。

在溫度恒定的情況下，二氧化碳的濃度就啟動(dòng)了影響作用，使流體在低溫下逸出，此時(shí)也會(huì)發(fā)生凍結(jié)堵塞的現(xiàn)象。當(dāng)天然氣中的二氧化碳含量超過1.25%的時(shí)候，通常在去除二氧化碳的時(shí)候，防凍堵法的成本會(huì)比較高一些，運(yùn)行成本也很高。使用熱力學(xué)平衡的原理，就是利用補(bǔ)充碳?xì)浠衔锏募夹g(shù)來防止二氧化碳結(jié)冰，不需要使用脫碳裝置。為了防止二氧化碳結(jié)冰，使用脫碳裝置可以獲得良好的效果。

（三）天然氣處理站輕烴回收裝置的節(jié)能增效

1、天然氣處理站采用分級(jí)節(jié)流閥輔助制冷技術(shù)。采用三級(jí)壓縮制冷工藝和三級(jí)節(jié)流制冷工藝，可以使得壓縮機(jī)的能源消耗有效降低。與傳統(tǒng)的一級(jí)壓縮過程有所不同，分級(jí)節(jié)流閥輔助制冷技術(shù)可以節(jié)省大量的能量。

2、天然氣處理站采用側(cè)線萃取冷卻技術(shù)。使用不同的托盤的溫差，使用熱虹吸原理，低溫液體從重接觸塔中取出后傳輸?shù)嚼湎渲羞M(jìn)行換冷處理，對脫乙烷塔底部的重沸器進(jìn)行消除，使得冷量得以有效回收，制冷劑的使用量也會(huì)減少大約40%。

結(jié)束語：

綜上所述，本文對原油田天然氣處理技術(shù)進(jìn)行了研究。在操作的基礎(chǔ)上，優(yōu)化膨脹機(jī)+丙烷低溫工藝，提出有效的回收技術(shù)，使得輕烴回收率有所提高。對熱力學(xué)相平衡原理有效利用，實(shí)現(xiàn)天然氣輕烴接收設(shè)備的高效節(jié)能。這種工藝技術(shù)不僅可靠，而且工藝簡單、成本比較低、能源消耗量小。