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天然气处理工艺和轻烃回收技术目录一、天然气基础知识二、天然处理工艺三、天然气轻烃回收工艺技术序煤、石油和天然气是当今世界一次能源的三大支柱。
随着经济的发展，世界能源结构正在改变，由以煤为主改变为以石油、天然气为主。
天然气是一种高效、清洁、使用方便的优质能源．也是重要的化工原料。
具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。
天然气的用途越来越广，需求不断增加。
一、天然气基础知识什么是天然气？中文名称：天然气英文名称：natural gas定义1：一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。
主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层。
定义2：地下采出的，以甲烷为主的可燃气体。
它是石蜡族低分子饱和烃气体和少量非烃气体的混合物。
（一）、天然气组成分类1、烃类烷烃：绝大多数天然气是以CH4为主要成分，占60%～～90%(V)。
同时也含有一定量的乙烷、丙烷、丁烷。
有的天然气还含有戊烷以上的组分，如C5～C10的烷烃。
(2) 烯烃和炔烃：天然气有时含有少量低分子烯烃如乙烯和极微量的低分子炔烃(如乙炔)。
(3) 环烷烃：天然气中有时含有少量的环戊烷和环已烷(4) 芳香烃：天然气中的芳香烃多为苯、甲苯和二甲苯。
2、非烃类(1) 硫化物：H2S、CS2、COS(羰基硫)、RSH(硫醇)、RSR(硫醚)、R-S-S-R(硫代羧酸和二硫化物)、C4H4S（噻吩）。
(2) 含氧化合物：CO2、CO、H2O。
(3) 其它气体：He、N2。
H2。
3、天然气的分类天然气的分类方法通常有三种。
(1)按照油气藏的特点和开采的方法不同，天然气可分为三类，即气田气、凝析气田气和油田伴生气。
①气田气是指从纯气田开采出来的天然气，它在开采过程中没有或只有较少天然汽油凝析出来。
这种天然气在气藏中，烃类以单相存在，其甲烷的含量约为80％～90％（体积分数)，还古有少量的乙烷、丙烷和丁烷等，而戊烷以上的烃类组分含量很少。
②凝折气田气是指在开采过程中有较多天然汽油凝析出来的天然气，这种天然气中戊烷以上的组分含量较多，但是在开采中没有较重组分的原油同时采出，只有凝析油同时采出。
天然气轻烃回收分析摘要：天然气是一种常见资源，其与人民群众日常生活及工业发展具有密切联系。
天然气中含有一定程度的丁烷、乙烷及烃类，故而为满足商品气与管输气对烃露点具有的各项要求，全面提高化学原料质量，有效回收天然气凝液或将其分离成丁烷及乙烷等，本文通过实际调查与分析文献资料，围绕天然气类型对轻烃回收产生的影响展开探讨，并重点对天然气轻烃回收目的及方法进行研究，以期可以为作业人员开展工作提供可靠依据。
关键词：轻烃回收；天然气；影响；方法引言：在社会对天然气的需求不断提高的背景下，由于轻烃回收是天然气处理与加工的重要内容，且能够对人民群众日常生活及工业发展产生直接影响，故而其逐渐受到社会关注。
由于天然气类型及数量等方面与轻烃回收经济性具有直接关系，故而为保障经济效益，必须充分明确天然气类型与轻烃回收之间的关系，明确轻烃目的，并结合规范要求及实际状况采取有效的轻烃回收方法，该点对工业发展具有积极的促进意义。
1.天然气类型对轻烃回收产生的影响通过实际调查可以发现，天然气可根据不同性质划分为三种类型，分别是伴生气、气藏气及凝析气，由于不同类型具有不同的组成部分，故而天然气类型对天然气中能够进行回收的烃类组成及数量具有决定性作用。
从现实角度出发，可发现气藏气的主要组成部分是甲烷，更重烃类及乙烷的含量相对较少，因此仅在气体中乙烷及更重烃类回收作为产品，且经济效益明显较高的情况下，才可进行轻烃回收。
针对我国青海、长庆等气区而言，其部分天然气属于干天然气，即天然气的乙烷及更重烃类的含量相对较少，故而在开展相应工作的过程中，必须严格做好技术经济论证，以此明确是否进行回收凝液[1]。
针对长庆气区及塔里木气区而言，其部分天然气属于湿天然气，即天然气含少量C5+重烃，因此为确保进入到输气管道内部的气体烃露点符合规范要求，必须对低温分离法进行科学利用，以此脱除少量的C5+重烃，该项措施的主要目的是对天然气的烃露点进行控制。
轻烃回收工艺技术及其进展轻烃是指石油提炼或天然气加工过程中产生的低碳烷烃类化合物，包括乙烷、丙烷、丁烷等。
由于轻烃具有高热值、易燃、易挥发以及广泛的应用价值，因此对于轻烃的回收工艺技术的研究具有重要意义。
本文将介绍目前常用的轻烃回收工艺技术以及其进展。
轻烃回收工艺技术主要包括吸附分离、膜分离、蒸馏分离和冷凝分离等。
吸附分离是一种通过固体吸附剂将轻烃从混合气中吸附出来的技术，常用的吸附剂包括活性炭、分子筛等。
膜分离是利用半透膜的分离性能将轻烃分离出来的技术，常用的膜材料包括聚酯膜、聚丙烯膜等。
蒸馏分离是根据轻烃在不同温度下的沸点差异进行分离的技术，常用的蒸馏设备包括塔式蒸馏塔、萃取塔等。
冷凝分离是通过降低轻烃的温度使其从气态转化为液态从而实现分离的技术，常用的冷凝设备包括冷凝器、冷冻器等。
在膜分离技术中，聚酯膜是一种常用的膜材料，其具有良好的选择性和透过率，能够实现对轻烃的高效分离。
为了提高聚酯膜的分离性能，研究人员通过改变共聚合物的比例、添加增渗剂等手段对膜材料进行改性。
聚丙烯膜也被广泛研究，其具有较高的烷烃选择性和较低的分离性能损失，因此具有良好的应用潜力。
在蒸馏分离技术中，塔式蒸馏塔是最常用的分离设备之一，其通过控制不同温度层的塔体来实现轻烃的分馏。
为了提高对轻烃的分离效果，研究人员通过改变塔体结构、优化操作参数等手段对蒸馏设备进行改进。
萃取塔也是一种常用的蒸馏设备，其通过溶剂的加入来实现对轻烃的选择性提取。
冷凝分离技术主要包括冷凝器和冷冻器两种方式。
冷凝器通过将轻烃的温度降低到其饱和蒸汽压以下，使其从气态转化为液态从而实现分离。
冷冻器则通过降低轻烃的温度至其凝点以下，使其凝结成冷凝液从而实现分离。
为了提高冷凝分离的效果，研究人员通过改变冷却剂的流动方式、提高冷却剂的温度差等手段对冷凝设备进行改进。
轻烃回收工艺技术的研究不断取得进展，吸附分离、膜分离、蒸馏分离和冷凝分离等技术不断被改进和创新，以满足不同场景和需求下的轻烃回收。
轻烃回收工艺主要有三类：油吸收法；吸附法；冷凝分离法。
当前主要采用冷凝分离法实现轻烃回收。
1、吸附法利用固体吸附剂（如活性氧化铝和活性炭）对各种烃类吸附容量不同，而，将吸附床上的烃类脱附，经冷凝分离出所需的产品。
吸使天然气各组分得以分离的方法。
该法一般用于重烃含量不高的天然气和伴生气的加工办法，然后停止吸附，而通过少量的热气流附法具有工艺流程简单、投资少的优点，但它不能连续操作，而运行成本高，产品范围局限性大，因此应用不广泛。
2、油吸收法油吸收法是基于天然气中各组分在吸收油中的溶解度差异，而使不同的烃类得以分离。
根据操作温度的不同，油吸收法可分为常温吸收和低温吸收。
常温吸收多用于中小型装置，而低温吸收是在较高压力下，用通过外部冷冻装置冷却的吸收油与原料气直接接触，将天然气中的轻烃洗涤下来，然后在较低压力下将轻烃解吸出来，解吸后的贫油可循环使用，该法常用于大型天然气加工厂。
采用低温油吸收法C3收率可达到（85～90%），C2收率可达到（20～60%）。
油吸收法广泛应用于上世纪60年代中期，但由于其工艺流程复杂，投资和操作成本都较高，上世纪70年代后，己逐步被更合理的冷凝分离法所取代。
上世纪80年代以后，我国新建的轻烃回收装置己较少采用油吸收法。
3、冷凝分离法（1）外加冷源法天然气冷凝分离所需要的冷量由独立设置的冷冻系统提供。
系统所提供冷量的大小与被分离的原料气无直接关系，故又可称为直接冷凝法。
根据被分离气体的压力、组分及分离的要求，选择不同的冷冻介质。
制冷循环可以是单级也可以是多级串联。
常用的制冷介质有氨、氟里昂、丙烷或乙烷等。
在我国，丙烷制冷工艺应用于轻烃回收装置还不到10年时间，但山于其制冷系数较大，制冷温度为（-35～-30℃），丙烷制冷剂可由轻烃回收装置自行生产，无刺激性气味，因此近儿年来，该项技术迅速推广，我国新建的外冷工艺天然气轻烃回收装置基本都采用丙烷制冷工艺，一些原设计为氨制冷工艺的老装置也在改造成丙烷制冷工艺。
天然气轻烃回收工艺
国外天然气轻烃回收一般称之为天然气凝液回收，简称NGL(即Natural Gas Liquids)回收。
国内习惯称轻烃回收。
天然气凝液回收的目的是为了从中回收乙烷以上的轻质烃类。
目前的回收深度已从回收凝析油、丙、丁烷上升到乙烷。
从乙烷半成品到凝析油半成品统称为天然气凝液，它们是目前制备乙烯的原料。
据预测石化原料乙烯和丙烯的需求量将会大大增加，而从天然气中回收凝液将不能满足这个需求。
我国轻烃回收生产开始于六十年代，进入八十年代后各油田有了迅猛的发展。
装置增加到80多套。
特别是建有大、中型乙烯厂的油田利用它来生产乙烯的原料，如大庆。
引进的大型轻烃回收装置，全部采用了透平膨胀机深冷工艺。
天然气轻烃回收工艺有四种：
①缩法：早期压缩法仅能回收少量重烃(C5+以上)；
②吸附法：吸附间歇操作，能耗高，应用不广；
③吸收法：传统方法以油吸收为主，分常温和低温两类；
④冷冻法：分外冷和内冷法。
原理上则有依靠气体压能膨胀制冷、外加制冷及混合制冷等类型，膨胀致冷又有节流、膨胀机及热分离机等形式。
但是这四种回收的回收率却不同，下面是他们的对比：
润成石化设备提供。
轻烃回收装置简况推介天津市大明制冷空调设备工程有限责任公司一、技术背景及市场前景：天然气是优质、高效、洁净的能源，作为“对环境友好的”，天然气能源地位日益上升，市场前景十分广阔。
自20世纪中期以来，天然气开发利用的速度逐渐加快，涌现出以美国及俄罗斯为代表的天然气大国，中东、西北欧、拉美等世界范围内的天然气工业迅速崛起，在世界能源消费结构中，天然气的比重已从1950年的10％迅速提高到目前的24％，成为世界第三大能源。
从目前发达国家情况看，天然气产业和信息产业、电力产业一样，已经成为国民经济中的支柱。
目前，国际能源界普遍认为，天然气工业将在全世界范围内得到更为蓬勃的发展，产销量将会继续维持较高的增长速度。
据估计，到2015年天然气产量将有可能超过石油，到2020年在一次能源消费结构中所占的比重将提高到29％～30％，到2040年天然气供应量有可能超过石油和煤炭，成为世界首要能源。
制约天然气工业发展的一个普遍问题是天然气的运输和储存问题，运输一般可以采用管输天然气、压缩天然气运输、液化天然气运输来解决；储存基本上要依靠液化天然气来解决了。
液化天然气可以像石油一样安全方便地储存及运输，液化天然气技术的发展，提高了天然气在全球的竞争性，使越来越多的天然气产区认识到液化天然气带来的经济效益。
在国内天然气产区我们做了粗略的统计，按天然气组分对天然气产区进行了分类，开发了专门针对湿气天然气产区的液化天然气回收装置，该装置可广泛应用于除天然气干气产区（四川）以外的天然气产区。
该装置能够形成独立的生产流程，一方面对天然气中的液化石油气（C3、C4）、轻质油（C5～C8）分别进行液化回收；另一方面回收后的干气（C1、C2）用来发电、供热来解决装置的用电问题和干燥装置再生所需的热源，经济效益显著，节能优势明显。
二、液化天然气技术说明天然气处理的工艺流程包括天然气预处理流程、液化流程、储存系统、控制系统及消防系统等。
在这里着重介绍一下前两个流程。
天然气轻烃回收简述
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。
3.1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。
3.2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。
3.3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/T 0077-2008；
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。
