天然气轻烃回收简述

张连翠

胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司张连翠

摘要：本文简述了天然气类型对轻烃回收的影响、天然气轻烃回收的目的和方法。

关键词：轻烃；轻烃回收；露点控制；冷凝分离天然气作为一种宝贵的资源在人民生活和工业中有着广泛的应用，天然气中除含有甲烷外，还含有一定量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷已经更重烃类。为了满足商品气或者管输气对烃露点的质量要求，或为了获得宝贵的化工原料，需将天然气中除甲烷外的一些烃类予以分离与回收。由天然气中回收的液烃混合物成为天然气凝液，习惯上称为轻烃。从天然气中回收凝液的过程称之为天然气凝液回收或者天然气液回收，习惯上称为轻烃回收。回收的天然气凝液或是直接作为商品，或是根据有关商品的质量要求进一步分离成乙烷、丙烷、丁烷（或丙丁烷混合物俗称液化气）及天然汽油等产品。

轻烃回收是天然气处理和加工中一个十分重要的而又常见的工艺过程，但并不是在任何情况下惊醒轻烃回收都是经济合理的。它取决于天然气的类型和数量、轻烃回收的目的、方法及产品价格等，特别是取决于那些可以回收的烃类组分作为液体产品还是作为商品气时的经济效益对比。

1天然气类型对轻烃回收的影响天然气分为气藏气、伴生气和凝析气三种类型，类型不同，其组成也有很大差别，因此天然气类型决定了天然气中可以回收的烃类组成及数量。

气藏气主要由甲烷组成，乙烷及更重烃类含量很少，因此，只是将气体中乙烷及更重烃类回收作为产品高于其在商品气中的经济效益时，才考虑进行轻烃回收。我国川渝、长庆和青海气区有的天然气属于乙烷及更重烃类含量很少的干天然气（即贫气），故应进行技术经济论证以确定是否需要回收凝液。此外，塔里木、长庆气区有的天然气则属于含少量C5+重烃的湿天然气，为了使进入输气管道的气体烃露点符合要求，必须采用低温分离法将少量的C5+重烃脱除，其目的只要是控制天然气的烃露点。伴生气中通常含有较多乙烷及更重烃类，为了获得液烃产品，同时也为了符合商品气或管输气的烃露点要求，必须进行轻烃回收。

凝析气中一般含有较多的戊烷以上烃类，当压力降低至相包络线以下时，就会出现反凝析现象。因此除需要回收因反凝析而在井场和处理厂获得的凝析油外，由于气体中仍含有不少可以冷凝回收的烃类，无论分离出凝析油后的气体是否要经压缩回注地层，通常都应回收天然气凝液，从而额外获得一定数量的液烃。

2轻烃回收的目的轻烃回收的目的只要为：①使商品气质量达标；②满足管输气质量要求；③最大程度回收凝液。

2.1使商品气质量达标为了符合商品气质量指标，需要将从井口采出和从矿场分离器分出的天然气进行处理，即：脱水以满足水露点要求、如果天然气中含有H2S、CO2时，则需脱除这些酸性组分、当商品气对烃露点有要求时，就需要进行轻烃回收。

2.2满足管输气质量要求对于海上或者内陆边远地区生产的天然气来讲，为了满足管输要求，有时需要就地预处理，然后再经过管道输送至天然气处理厂进一步处理。如果天然气在管输中析出凝液，将会带来增大压降或者出现两相流则下游需增设液塞捕集器以保护设备。

2.3最大程度的回收天然气凝液在下述情况下需要最大程度的回收天然气凝液：①从伴生气回收到的液烃产品返回原油中价值更高。②轻烃回收过程中得到的液烃比其作为商品气中的组分时价值更高，因而具有良好的经济效益。

3轻烃回收方法轻烃回收可以在油气田矿场进行，也可在天然气处理厂、气体回注厂中进行。回收的方法基本分为吸附法、吸收法及冷凝分离法三种。目前基本上均采用冷凝分离法。

3.1吸附法吸附法系利用固体吸附剂（如活性炭）对各种烃类的吸附容量不同，从而使天然气中的一些组分得以分离的方法。在北美，有时利用这种方法从湿气中回收较重的烃类，且多用于处理量较小的及较重烃类含量较少的天然气，也可用来同时从天然气中脱水及回收重烃，使天然气的水露点及烃露点均符合管输要求。吸附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；缺点是需要几个吸附塔切换操作，产品的局限性达，加之能耗较大，成本较高，燃料气消耗大。

3.2油吸收法油吸收法利用不同烃类在吸收油中溶解度不同，使天然气中各个组分得以分离。吸收油一般采用石脑油、煤油或者柴油。

按照吸收温度的不同，油吸收法又可分为常温、中温和低温油吸收法（冷冻油吸收法）三种。常温吸收法的温度一般为30℃左右，以回收C3+烃类为主要目的；中温油吸收法的温度一般为-20℃以上，C3收率为40%左右；低温油吸收的温度在-40℃左右，C3的收率一般为80%～90%，C2收率一般为35%～50%。

油吸收法是20世纪五六十年代广泛采用的一种轻烃回收方法，尤其是在60年代初由于低温油吸收法可以在原料气压力下运行，收率较高，压降较小，而且允许使用碳钢，对原料气处理要求不高，且单套装置处理量较大，故一直在油吸收法中占主导地位。但因低温油吸收法能耗及投资较高，因而在70年代以后已逐渐被更加经济与先进的冷凝分离法取代。但阿尔及利亚部分天然气处理厂还在采用油吸收法。

3.3冷凝分离法冷凝分离法是利用在一定压力下天然气中各组分的沸点不同，将天然气冷却至露点温度以下某一值，使其部分冷凝与气液分离，从而得到富含较重烃类的天然气凝液。这部分天然气凝液一般又采用精馏的方法进一步分离成所需要的液烃产品。

通常，这种冷凝分离过程又是在几个不同温度等级（温位）下完成的。由于天然气的压力、组成及所要求的轻烃回收的收率不同，故NGL回收过程中的冷凝温度也有所不同。根据其最低冷凝分离温度，通常又将冷凝分离法分为浅冷分离与深冷分离两种。前者最低冷凝分离温度一般在-20～-35℃，后者一般均低于-45℃，最低在-100℃以下。冷凝分离法的特点是需要向气体提供温度等级合适的足够冷量使其降温至所需值。按照提供冷量的制冷方法不同，冷凝分离法又可分为冷剂制冷法、膨胀制冷法和联合制冷法三种。

参考文献：[1]输气管道工程设计规范GB50251，中华人民共和国建设部，2003（5）；[2]天然气凝液回收设计规范SY/T0077-2008；[3]天然气处理与加工石油大学出版社；[4]天然气处理原理与工艺中国石化出版社王遇东。