浅析轻烃回收制冷工艺的选择_刘龙伟

浅谈轻烃回收装置的设计分析[摘要]本单位轻烃装置已连续运行24年，超过服役年限，轻烃的回收利用能耗及操作费用过高，经济效益明显降低设备严重老化，随着天然气产量递减，原轻烃厂装置已经不能满足目前及今后的生产需要。

而且由于本工程的的噪音对居民伤害较大因此为了满足油田的生产以及居民的生活，进一步提高油田的经济效益选择新站址选用新工艺建设一套轻烃装置十分必要和迫切的。

[关键词]轻烃经济效益回收装置油田生产本文以某单位重建轻烃回收装置为对象，对其进行设计。

从理论和实践的角度阐述了改造的可行性和必要性。

目前我国的轻烃回收装置多为20世纪80年代建造，由于受到当时设备、技术、人员等方面的影响，轻烃装置基本上都采用的是低压操作。

轻烃回收装置只能勉强的维持低效益运行。

但是，随着社会的进步，科技的日益发达，科学研究也在不断地深入和改进，而对于轻烃回收作为油田新的经济增长点，也愈来备受人们关注，希望轻烃回收装置高收率、低能耗。

1轻烃回收技术简介从国内外轻烃回收技术的现状可以看出，我国轻烃回收技术与国外先进技术还有一定的距离。

国内天然气资源丰富，发展轻烃回收技术具有重要的意义。

为提高我国轻烃回收技术水平，建议采取以下措施：（1）消化吸收国外先进技术，在有条件的地区建设较大规模的深冷回收液烃装置，采用先进工艺积水和设备，降低能耗，提高轻烃产品收率。

（2）为提高设计技术水平，组织国内科研人员开发目前急需的主要工艺计算软件，开发研制多流道板翘式换热器和高效浮阎塔，提高填料塔的设计水平。

（3）重叠式制冷、混合冷剂制冷等制冷工艺在国内尚未得到应用，积极开展研究工作和开发工业试验装置，尽快改变轻烃回收装置中制冷工艺单一的现状。

（4）轻烃回收中的关键设备压缩机和透平膨胀在国内得到广泛的应用，但与国外同类产品相比，其技术性能有待进一步提高和完善。

（5）积极开展和研制轻烃回收装置，提高设计水平，逐步形成系列化、通用化、标准化产品。

2设计原则严格遵循国家现行的有关方针、政策、法令、标准、规范，贯彻“安全、可靠、适用、效益、环保、现代”的指导思想，采取各种有效措施，优化总体布局，提高整体技术水平和综合经济效益。

天然气轻烃回收工艺发展的探讨摘要：处理并回收天然气中的轻烃，即能降低油气损耗，又能增加对轻烃资源利用，还能提高天然气在储藏、运输过程中的安全性，减少污染。

本文阐述了天然气轻烃回收工艺技术进展情况，分析了轻烃回收技术的特点及应用情况。

关键词：天然气；轻烃；回收技术；工艺进展由于天然气中含有大量的乙烷丙烷等轻烃，在能源日益紧缺的今天，其市场价值受到了人们得重视。

各大气田又把轻烃回收作为一个新的经济增长点，所以轻烃回收技术也得到了较大发展。

1.天然气轻烃回收技术现状1.1 我国的轻烃回收技术现状我国的轻烃回收技术发展的较晚，我国自行设计的轻烃回收装置多以回收液气(C 3+C4 )\和轻油(C 5+)为主。

并且装置的规模较小，处理量低。

这些年来，我国在不断的引进、吸收、消化先进的国外轻烃回收工艺技术，所以我国的轻烃回收装置在工艺技术、没备制造、自动控制等都有了很大的进步。

我国所建成的轻烃回收装置采用的主要工艺方法有，(1)制冷工艺：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相结合的联合制冷工艺。

我国所建的制冷温度不低于一5O ℃的浅冷装置，一般的采用冷剂制冷或单级膨胀制冷，中深冷多数装置则采用冷剂制冷和膨胀制冷结合的混合制冷工艺。

我国的C3轻烃的回收主要用中深冷装置，这样有利于提高C3的收率，而C2烷大部分都没有被回收。

轻烃的回收采用混合制冷工艺的有其优点也有其缺点。

优点是制冷温度低、产品收率高、对原料气的变化适应性强；缺点是流程比较复杂且投资高，装置的能耗也比较高。

(2)原料气脱水工艺：我国广泛采用分子筛(3A或4A)脱水法轻烃回收装置的脱水工艺。

其中的深冷装置全部采用了分子筛脱水法。

1.2 国外轻烃回收技术现状国外天然气轻烃回收技术起步较早，并且在轻烃的加工深度、提高轻烃收率、合理利用油气资源等方面上都取得了骄人的成绩。

近些年来，西方发达国家的轻烃回收技术朝着低能耗、高收率的方向发展，主要以低温分离法为主。

锦州20-2终端轻烃回收制冷工艺方案比选研究徐敏航;汪大林;张子波;胡文杰【摘要】轻烃回收制冷方案对天然气处理厂的经济效益起着关键作用,以中海油拟在葫芦岛北港工业区新建一座天然气处理厂为例,通过Hysys、Pipeflow软件模拟,同时考虑到上游海上平台压缩机的能耗,结合上、下游对两种制冷方案——“膨胀机+DHX制冷工艺”和“膨胀机+丙烷辅冷+DHX制冷工艺”进行对比研究,确定了“膨胀机+DHX制冷工艺”和进站压力为3.2 MPa的工艺制冷方案.【期刊名称】《石油与天然气化工》【年(卷),期】2013(042)002【总页数】4页(P119-122)【关键词】新建锦州20-2;轻烃回收;制冷方案;丙烷收率;经济比选【作者】徐敏航;汪大林;张子波;胡文杰【作者单位】中海油研究总院【正文语种】中文【中图分类】TE644锦州20－2天然气分离厂是中海油第一个陆地天然气处理终端，于1992年建成投产，是锦州20－2及其周边油气田群开发的下游工程，距离海上锦州20－2油田约50km，随着辽宁省沿海经济带开放开发战略即将上升为国家战略，为配合地方政府统一规划和经济建设需要，拟在葫芦岛市北港工业区新建一座天然气处理终端。

新建天然气处理终端主要流程框图详见图1。

图1 新建锦州20-2终端主流程框图Fig.1 Process diagram of JZ20-2 gas terminal1 新建终端基础数据新建天然气处理终端的天然气处理量为4×108 m3／a。

1.1 新建终端天然气边界条件天然气夏季进站温度18.5℃，冬季进站温度1.4℃。

天然气出站压力1.0MPa（根据交接点压力要求和终端至交接点距离，利用Pipeflow软件计算而得），天然气进站压力需根据上游平台提供压力及终端轻烃回收工艺综合考虑，需要重点研究比选。

1.2 原料气组成天然气轻烃回收装置原料气主要来自进站预分离单元分出的天然气和凝析油稳定装置来气，其组成详见表1。

天然气处理厂轻烃回收冰机制冷失效调查及处理措施摘要：某油田天然气处理厂轻烃回收采用制冷剂循环制冷，制冷机组采用环保型氟利昂（R507A）制冷机组；2021年冬季投运基本正常，到次年夏季前发生过压缩机机头结霜现象，并发生过一次压缩机螺杆轴承、螺杆损坏。

修复后进入夏季，天然气在蒸发器出口温度最高达18°C，远高于设计要求的5°C，同时有压缩机自动停机再启动状况，严重影响天然气处理厂轻烃产量。

文章对该天然气处理厂轻烃回收制冷冰机运行异常的原因进行了深入的调查分析，包括现场情况、设备运行参数、工艺流程、设计、配套等方面开展综合分析，分析出了故障原因，提出了相应的处理措施并实施改造，以防止类似问题的再次发生。

关键词：天然气处理厂；负压压缩机；制冷压缩机；制冷负荷；蒸发器；轻烃回收。

一、引言轻烃回收是指天然气中比甲烷或乙烷更重的组分以液态形式回收的过程。

其目的一方面是为了控制天然气的烃露点以达到商品气质量指标，防止天然气在输送过程中产生凝结，避免出现管道堵塞问题；另一方面，回收的液烃是重要的民用和工业原料，轻烃回收可为油气生产企业业创造更高的经济效益。

从天然气中回收轻烃凝液经常采用的艺包括油吸收法、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，在逐步隆温过程中依次将沸点较高的烃类冷凝分离出来的方法，常用的制冷工艺主要有三种：制冷剂循环制冷工艺、膨胀制冷工艺、制冷剂制冷与膨胀制冷的联合制冷工艺；本次分析的天然气处理厂采用的轻烃回收工艺为制冷剂循环制冷工艺。

二、概况2021年11月某油田一天然气处理厂轻烃回收用环保型氟利昂制冷机组投运，因处理厂所在地冬季气温低，所需制冷负荷小，天然气介质通过制冷机组蒸发器后的温度可以达到设计要求的5°C。

进入2022年5月份后，随着气温升高，制冷机组在白天特别是下午时段制冷效果无法达到设计要求，天然气在蒸发器出口温度最高超过18℃，同时有压缩机自动停机再启动状况，严重影响天然气处理厂轻烃产量。

天然气浅冷-油吸收复合轻烃回收工艺蔡栋;代勇;王丽贤;王延娟;邢杰;张秀云【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2003(023)004【摘要】中国大庆喇萨杏油田伴生气甲烷含量为73.4%～88.1%,采用氨制冷和丙烷制冷的10套浅冷装置回收C3+轻烃组分,制冷深度为-20～-35℃,丙烷收率为18.2%～47.1%,C2+组分的回收率只有52.72%,轻烃资源回收率低.在对大庆油田伴生气冷凝规律研究的基础上,提出了浅冷-油吸收复合轻烃回收工艺,并在萨中30×104m3/d浅冷装置上进行了现场试验研究.结果表明,浅冷-油吸收复合轻烃回收工艺丙烷收率可达到61%～85%,比氨制冷、丙烷制冷回收工艺提高30～55个百分点,轻烃收率可提高30%～50%.浅冷-油吸收复合轻烃回收工艺装置的试验成功,为我国油田伴生气轻烃回收提供了新的工艺路线,特别适合于丙烷收率低于60%的轻烃回收装置改造和新建装置的工艺设计.【总页数】3页(P106-108)【作者】蔡栋;代勇;王丽贤;王延娟;邢杰;张秀云【作者单位】大庆油田有限责任公司天然气分公司;大庆油田有限责任公司天然气分公司;大庆油田有限责任公司天然气分公司;大庆油田有限责任公司天然气分公司;大庆油田有限责任公司天然气分公司;大庆油田有限责任公司天然气分公司【正文语种】中文【中图分类】TE6【相关文献】1.浅析冷油吸收工艺在轻烃回收工艺中的应用 [J], 侯德玮;王云;康开通;田刚2.冷油二次吸收轻烃回收工艺在长庆油田的应用 [J], 王曰燕;王铁;呼延念超;白俊生;李士富3.浅冷-油吸收复合工艺装置轻烃收率 [J], 王延娟4.天然气冷油吸收法轻烃回收工艺 [J], 刘顺剑;诸林;陈国森;万征平;陈东丽5.冷油吸收法轻烃回收工艺分析与改进 [J], 魏忠昕;范美玉;孟令华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

新疆某油田天然气深冷处理工艺研究及优化
冯天龙
【期刊名称】《当代化工研究》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】近年来,随着能源事业的发展,相关工艺技术也取得了很大的进步。

石油是现代重要能源,我国一直都非常重视对油田的开发,而在油田开发过程中,往往还会伴有较大量的油田伴生气及凝析气,如何对这些轻烃物质进行高效回收,是一项重要的
问题。

国内外采用轻烃回收装置和深冷处理工艺来进行采集工作,从而提高了采集
效率,有效地降低了能量损耗。

新疆某油田天然气处理装置采用加拿大原装进口的
设备,利用J-T阀结合丙烷辅助制冷工艺。

本文通过深入研究该天然气处理装置制
冷工艺现状,剖析工艺原理,找出影响制冷效果的关键因素,目的是在现有的工艺设备基础上,找出不同天然气量级情况下,轻烃收率最优,工艺参数优化调整的方法和路径。

【总页数】3页(P154-156)
【作者】冯天龙
【作者单位】新疆油田公司石西油田作业区
【正文语种】中文
【中图分类】TE
【相关文献】
1.天然气深冷处理装置分子筛循环换热节能脱水工艺研究
2.天然气深冷处理装置分子筛脱水工艺分析与研究
3.石西油田伴生气深冷处理装置天然气高压管道泄漏爆
炸后果评价4.天然气深冷工艺混合制冷剂配比和工况适应性优化研究——以长庆油田上古天然气处理总厂为例
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2012年3月（上）科技创新科技创新与应用浅谈轻烃回收工艺优化崔向阳（辽河油田石化轻烃厂，辽宁盘锦124010）天然气的组成因所处油、气田不同，或者油、气田层系不同，差异很大。

油田气、部分气田的气井气含有较多的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及戊烷以上的烃类，这些天然气称为“富气”(或“湿气”)。

富气中的这些烃类可以以液体产品的形式从天然气中加以回收。

所谓轻烃回收，主要是指将天然气中C2以上的烃类分离出来，制成各种液态烃产品，统称天然气液化。

轻烃是很有价值的工业原料，轻烃也是重要的液体燃料，我们常用的液化石油气就是C3和C4的混合物。

C5+，即轻油(或称为天然汽油)，根据其组成的不同可送入炼油厂炼制，或直接作为汽油的调和组分，或作为生产溶剂油的原料。

1原料气预处理轻烃回收装置的原料气通常需先脱硫、脱水，必要时还需脱除二氧化碳。

1.1脱硫为了保证回收的轻烃产品含硫量达到有关的产品标准，同时也为防止装置的腐蚀，原料气需先进行脱硫，脱除其中的硫化氢、二氧化硫和有机硫。

1.2脱水通常，轻烃回收装置的操作温度较低，因此需脱除原料气中的水分，防止在装置中的某些部位发生水的结冰堵塞现象。

符合管输标准的天然气的水露点，不能满足轻烃回收装置对原料气水露点的要求，因此需进一步进行深度脱水。

轻烃回收装置采用的脱水方法主要是分子筛法。

在一些天然气的浅冷装置中，由于浅冷的温度较低，脱水也有采用三甘醇法或喷注防冻剂法的。

1.3脱二氧化碳天然气中含有较多的二氧化碳，系统温度低于-56℃时就可能出现固体二氧化碳，固体二氧化碳的积聚将造成设备、管线和阀门的冰堵。

是否会出现二氧化碳冰堵，与原料气中二氧化碳含量、装置的操作压力和温度有关。

2轻烃回收方法轻烃回收，不但可回收很有价值的轻烃，同时也可以控制管输天然气的烃露点，防止液态烃在输气管线中凝析出来，影响正常输气。

轻烃回收基本属于物理过程，包括吸附、吸收、冷凝等多种方法。

分离方法的选择根据天然气的组成、压力、所需液烃组分吸收率，以及很多技术因素来决定。

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。

DHX工艺在膨胀制冷轻烃回收装置上的应用王沫云【摘要】江油轻烃厂45×104 m3/d轻烃回收装置是以回收中坝气田须二气藏不含硫天然气中的C3 H8、C4 H10、C5 H12及C+6以上轻烃组分为目的的生产装置.2017年以前,江油轻烃厂生产工艺为单级膨胀制冷(ISS)工艺,2017年对装置进行了工艺技术改造,在其原有基础上将工艺流程改为DHX工艺.经技术改造后,江油轻烃厂C3收率由原来的61.87％提高到83.46％,每天增加液化石油气约3 t,年创效益约400万元.【期刊名称】《石油与天然气化工》【年(卷),期】2018(047)004【总页数】5页(P45-49)【关键词】轻烃回收;膨胀机;DHX工艺;C3收率【作者】王沫云【作者单位】中国石油西南油气田公司川西北气矿江油轻烃厂【正文语种】中文江油轻烃厂45×104 m3/d轻烃回收装置始建于1978年，该装置建设时间较早，装置设计C3收率为65%；同时，因脱乙烷塔为不完全塔，没有回流，脱乙烷轻烃中乙烷含量控制困难，液化石油气(liquefied petroleum gas, LPG)过程样品中乙烷含量波动较大，最终导LPG产品中乙烷含量较难控制。

目前，在装置实际操作过程中，为保证LPG产品中丙烷、丁烷含量达标，通过尽可能提高脱乙烷塔塔底重沸器气相返回温度的方法，尽量降低脱乙烷轻烃中乙烷含量，但同时又降低了C3收率，造成装置在处理量37×104 m3/d的情况下，C3收率仅为60%左右的现状。

江油轻烃回收装置原有的生产工艺为单级膨胀制冷(single-stage expansion refrigeration,ISS)工艺技术，采用“双塔脱水+膨胀机制冷+脱乙烷塔回收C3”的工艺过程，流程如图1所示。

1 装置改造情况1.1 装置改造后流程装置改造后采用“双塔脱水+膨胀机制冷+重接触塔+脱乙烷塔回收C3”的工艺过程，流程如图2所示。

第21卷第2期2003年6月天 然 气 与 石 油Natural Gas And OilVol.21,No.2Jun.2003收稿日期:2002-09-04;修回日期:2002-09-12 作者简介:王 健(1964-),女,四川自贡市人,工程师,学士,1985年毕业于成都科技大学化学工程专业,从事油气加工设计及管理工作。

电话:(028)86014414。

文章编号:1006-5539(2003)02-0020-03轻烃回收工艺的发展方向及新技术探讨王 健(中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司,四川成都610017)摘 要:低温分离技术的发展,推动和促进了轻烃回收工艺的进步。

但总体来说能耗高、收率低仍然是制约轻烃回收工艺发展的重要因素。

近年来对轻烃回收工艺的研究也主要是围绕这两方面开展,同时开发利用了一些新技术和新工艺。

关键词:轻烃回收;能耗;收率;新工艺中图分类号:T E868 文献标识码:C1 引言为满足天然气长输管线的烃露点要求,回收天然气中很有价值的乙烷/丙烷,近年来气田轻烃回收作为各气田新的经济增长点,越来越受到人们重视,轻烃回收工艺也得到了较大发展。

在众多的轻烃回收方法中,低温回收工艺是当前主要采用的方法,深冷分离技术的发展,推动和促进了轻烃回收工艺的进步,并得到更为广泛的应用[1]。

2 低温回收工艺的研究发展方向低温回收工艺过程中最主要、最关键的步骤就是制冷工艺。

它直接影响装置的投资、能耗和回收率三大经济指标。

工业上采用的制冷方法大致有:节流制冷、膨胀机制冷、热分离机制冷、外冷源制冷和复合制冷。

目前对制冷工艺的研究紧紧围绕节能降耗和提高轻烃回收率两方面开展。

2 1 节能降耗现有轻烃回收装置大多能耗较高,制冷效率较低,因此节能降耗一直是轻烃回收技术中的一个重要研究课题。

节能的途径只有两种:一种是考虑单个设备如膨胀机或压缩机的能耗,合理选择设备型号;另一种就是从优化制冷方案着手,从可以采用的多种方法中筛选出最佳制冷方案,达到最佳的节能效果和经济效益。