天然气深冷处理工艺的应用与分析

    在油田开发中存在着丰富的油田伴生气和凝析气，轻烃回收装置能够充分利用这部分宝贵的天然气资源。目前，国内外轻烃回收的工艺方法主要有吸附法、油吸附法及冷凝分离法。中原油田第四气体处理厂是国内自行设计的一套以回收乙烷为主的大型气体处理装置，处理能力 100万立方米/d。工艺采用先进的膨胀机制冷加丙烷辅助制冷的混合制冷工艺，制冷温度最低可达-103℃，属于典型的深冷处理装置。原料为油田低压伴生气和凝析气田气（0.65MPa、32℃），产品为乙烷、丙烷、丁烷和天然汽油，干气外输压力2.3MPa。该装置通过两年的运行标定，各项实际指标均优于设计指标，并积累了很多操作方面的经验：

     （1）脱水系统。该厂天然气脱水工艺采用高压低温分子筛脱水，双塔流程切换操作，操作压力4.35MPa，温度27℃，脱水后天然气露点在-100℃以下。与常规的三塔脱水相比，减少了干燥器的结构尺寸，减少了分子筛的填充量，减少了操作程序。从两年运行效果看，脱水达到了设计指标，操作简便，运行可靠。（2）制冷系统。深冷型轻烃回收工艺制冷系统一般采用膨胀机制冷加冷剂辅助制冷。中原油田气体处理厂外部丙烷辅助制冷系统根据工艺所需制冷介质品位的不同，采用了三级压缩、三级节流的制冷工艺技术，在两个压力等级上的气相丙烷分别进入压缩机，此工艺与传统的一级压缩相比，节能249kW，节能效果明显。该装置膨胀机进口压力4.2MPa，进口温度-36℃，出口温度-85℃，膨胀机的等熵效率约80%，膨胀比约为3，膨胀机完全处于高效区运行。（3）凝液回收。设计过程中，通过多方案优化，确定了膨胀机前操作压力为4.2MPa，乙烷收率为85%的设计指标，使能耗控制在较适宜的水平上。（4）能量回收。通过对换热流程的优选，该厂利用两台多物流板翅式换热器，充分回收了脱甲烷塔塔顶干气、塔底物流的冷量，使原料气温度从27℃降到-60℃，干气温度从-99℃升至23℃，制冷单元的冷量得到了充分的利用与回收。（5）新工艺应用。当制冷温度过低，原料气中CO2超过一定含量，就易有CO2固体析出，造成管线和塔板冻堵。该厂没有设计脱CO2装置，而是采用奥尔特洛夫（Ortloff）公司提出的液体过冷法（LSP工艺）流程，既能有效防止CO2冻堵，同时乙烷收率保持在85%以上。LSP工艺流程采用过冷液体作为脱甲烷塔顶的回流，为脱甲烷塔顶提供冷源，控制压力1.40MPa，制冷温度-101℃，没有发生CO2冻堵（冻堵温度为104℃）。

     深冷型轻烃回收装置应针对不同的原料、环境状况，优化工艺技术方案，优选工艺设备，积极采用和开发新工艺、新技术，以达到节能降耗、提高轻烃收率、减少投资的目的。bf163.com