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气体分离膜在天然气处理和轻烃回收过程中的应用概述：天然气作为清洁能源和优质的化工原料，对国民经济的发展和环境大气质量的保护、改善，都在发挥着越来越重要的作用。
但开采出的井口天然气，由于其成分复杂，需要处理和加工后，才能安全平稳的进入输气管线而转化成商品气。
常规的天然气处理包括天然气的脱水，天然气酸性组分C02、H2S的脱除, 和轻烃的回收。
主要的脱水方法有低温冷凝、溶剂吸收和固体吸附等方法，脱除酸性组分的方法主要醇胺法和碱性盐溶液法，轻烃回收主要是低温分离法。
气体分离膜技术的出现为天然气的处理提供了新的途径。
由于其设备简单、运行中无额外的材料和试剂消耗、占地小、撬装设计、操作方便而显示出巨大的发展潜力。
1.气体分离膜气体分离膜是基于溶解-扩散机理，气体首先溶解在膜的表面，然后沿着其在膜内的浓度梯度扩散传递，在膜的另一侧解析。
分离过程的推动力为膜两侧相应组分的分压差，渗透速率相对较快的气体优先透过膜而在低压渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体则在高压截留侧被富集。
目前用于气体分离膜的材料主要是高分子材料，按照高分子材料的形态分成橡胶态高分子分离膜和玻璃态高分子分离膜。
橡胶态高分子分离膜在气体渗透过程中的控制机理是溶解选择性控制，可凝性气体，如乙烷、丙烷、丁烷等在膜内的溶解度大，容易透过膜，在膜的渗透侧得到富集。
而不可凝性气体，如氩气、氮气、甲烷在膜内的溶解度小，不容易透过膜，在膜的截留侧得到富集。
在工业应用中橡胶态高分子分离膜的主要材料是硅橡胶，被通称为有机蒸汽分离膜。
下面是气体渗透系数从小到大的序列：N2 O2 H2 CH4 C2H6 CO 2 C3H8 H2S C4H10 H2O C5H12而玻璃态高分子分离膜的材料为聚砜、聚酰亚胺和醋酸纤维素等，气体在膜内的传递主要是由扩散系数控制，所以分子尺寸越小的其渗透系数越大。
下面是气体渗透系数从小到大的序列：C3H8 C2H6 CH4 CO N2 O2 H2S CO 2 H2 H2O由于这两种膜分离特性的差异，所以在天然气处理工艺的应用上有所不同。
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一．轻烃回收工艺从天然气中回收轻烃凝液经常采用的工艺包括油吸收法，吸附法，冷凝法。
国内外近20多年已建成的轻烃回收装置大多采用冷凝法。
冷凝法回收轻烃工艺就是利用天然气中各烃类组分冷凝温度的不同，在逐步降温过程中依次将沸点较高的烃类冷凝分离出来的方法。
该法的基点是在于：需要提供较低温位的冷量使原料气降温。
按制冷温度不同，又可分为浅冷分离和深冷分离工艺。
浅冷是以回收丙烷为主要目的，制冷温度一般在-15~-25℃左右，深冷则以回收乙烷为目的或要求丙烷收率大于90%。
制冷温度一般在-90~-100℃左右。
常用的制冷工艺主要有三种：①冷剂循环制冷工艺；②膨胀制冷工艺；③冷剂制冷与膨胀制冷的联合制冷工艺。
常用的原料气脱水工艺主要采用分子筛(3A或4A)脱水法和甘醇脱水法。
二．轻烃回收工艺选择1．选择依据含量及自身可利用的压力降大小等多方面因素来选择合适根据油气田中C2的制冷工艺。
根据原料气预冷温度要求的脱水深度及天然气组成等多方面因素来选择合适的天然气脱水工艺。
2．制冷工艺的选择① 冷剂制冷工艺冷剂制冷是利用某些物质（制冷工质）在低温下冷凝分离（如融化、汽化、升华）时的吸热效应产生的冷量。
在NGL(Natural Gas Liquids天然气凝液)回收中常用乙烷、丙烷、氨、氟里昂等由液体汽化吸热冷。
这就需要耗功，用压缩机将气体压缩升压，冷凝液化、蒸发吸热、产生冷量必须消耗热能。
冷剂制冷工艺流程比较复杂，投资较高，但稳定性比较好。
② 膨胀机制冷工艺膨胀机制冷是非常接近于等熵膨胀的过程，气体经过膨胀降压之后温度降低（可能有凝液产生）。
这部分气体与原料气换冷或通过别的途径放出冷量。
膨胀机制冷可以回收一部分功，一般匹配同轴压缩机。
膨胀机制冷工艺中的单级膨胀制冷理论上可达到深冷工艺要求的制冷温度，但对天然气轻烃回收量较大的装置，制冷量需求较大。
如采用单级膨胀制冷工艺，则天然气的压缩功会太大，能耗较高，并由于较高的原料气压力使操作稳定性降低。
