油氣集輸-氣第八章2013課件

第八章天然氣凝液回收

如果把天然氣中的乙烷、丙烷、丁烷等較重?zé)N類組分分離出來，可降低天然氣的烴露點，調(diào)整氣體的發(fā)熱量，改善商品氣的質(zhì)量，同時還可提高整個天然氣的經(jīng)濟價值，增加其附加值。

分離出來的乙烷、丙烷、丁烷、丙/丁烷混合物（即液化石油氣LPG）、天然汽油和凝析液等，通稱為天然氣液烴（NGL）。NGL是石油化工和石油精細化工的重要原料，如用作生產(chǎn)乙烯的原料，無論是經(jīng)濟方面，還是技術(shù)方面都優(yōu)于其他原料；NGL作為燃料，不僅熱值高，而且燃燒無污染；NGL還可加工成各種溶劑、試劑。NGL的用途十分廣泛，具有比天然氣高得多的市場價格。液化石油氣質(zhì)量指標(biāo)（GB9052.1-1998）穩(wěn)定請輕烴質(zhì)量指標(biāo)(GB9053-1998)第八章天然氣凝液回收8.1氣液平衡與分餾8.2天然氣凝液回收方法一、冷凝分離法冷凝分離法最根本的特點是需要提供較低溫位的冷量，使原料氣降溫。冷劑制冷法、直接膨脹制冷法和聯(lián)合制冷法三種。1、冷劑制冷法——外加冷源法根據(jù)原料氣的壓力、組成及天然氣液的回收深度，冷劑（制冷劑或制冷工質(zhì)）可以分別是氨、丙烷及乙烷，也可以是乙烷、丙烷等烴類混合物，而后者又稱為混合冷劑（混合制冷劑）。制冷循環(huán)可以是單級或多級串聯(lián)，也可以是階式制冷（覆疊式制冷）循環(huán)。（1）適用范圍a.以控制外輸氣露點為主，并同時回收部分凝液的裝置。b.原料氣較富，但氣體壓力和外輸氣壓力之間沒有足夠壓差可供利用，或為回收凝液必須將原料氣適當(dāng)增壓，所增壓力和外輸氣壓力之間沒有壓差可供利用，而且采用冷劑制冷又可經(jīng)濟地達到所要求的凝液收率。

8.2天然氣凝液回收方法一、冷凝分離法1、冷劑制冷法——外加冷源法（2）冷劑選用的依據(jù)冷劑選用的主要依據(jù)是原料氣的冷凍溫度和制冷系統(tǒng)單位制冷量所耗的功率，并應(yīng)考慮以下因素：a.丙烷適用于原料氣冷凍溫度高于-25～-30℃時的工況。b.以乙烷、丙烷為主的混合冷劑適用于原料氣冷凍溫度低于-35～-40℃時的工況。c.能使用凝液作冷劑的場合應(yīng)優(yōu)先使用凝液。8.2天然氣凝液回收方法一、冷凝分離法1、冷劑制冷法——外加冷源法8.2天然氣凝液回收方法一、冷凝分離法2、直接膨脹制冷法原料氣降溫所需的冷量由氣體直接經(jīng)過串接在該系統(tǒng)中的各種類型膨脹制冷設(shè)備來提供。故制冷能力直接取決于氣體的壓力、組成、膨脹比及膨脹制冷設(shè)備的熱力學(xué)效率等。（1）節(jié)流閥制冷（J-T閥）節(jié)流過程是不可逆過程，過程進行時流體墑隨之增加。主要適合于有較高的壓能（或壓差）可利用的場合。

（3）透平膨脹機制冷8.2天然氣凝液回收方法一、冷凝分離法2、直接膨脹制冷法透平膨脹機是一種輸出功率并使壓縮氣體膨脹因而壓力降低和能量減少的原動機。通常人們又把其中輸出功率且壓縮氣體為水蒸氣或燃氣的這一類透平膨脹機另外稱為蒸汽輪機或燃氣輪機，而只把輸出功率且壓縮氣體為空氣、天然氣等，利用氣體能量減少獲得低溫實現(xiàn)制冷目的的這一類稱為透平膨脹機(渦輪膨脹機）。透平膨脹機制冷原理主要是利用一定壓力的氣體在機內(nèi)進行絕熱膨脹且對外做功而消耗氣體的內(nèi)能，從而使氣體自身強烈冷卻而達到制冷的目的。

透平膨脹機與節(jié)流閥制冷比較：①無論是從溫降效應(yīng)還是從制冷量來講，透平膨脹機都比節(jié)流閥要高，又可回收膨脹功，故可提高制冷系統(tǒng)的經(jīng)濟性；

②節(jié)流閥結(jié)構(gòu)簡里，操作方便；透平膨脹機結(jié)構(gòu)復(fù)雜；

③節(jié)流閥出口允許有很大的帶液量，而透平膨脹機所允許的帶液量有一定要求，一般不大于10%（質(zhì)量分數(shù)）。8.2天然氣凝液回收方法一、冷凝分離法二、天然氣凝液回收工藝—冷凝分離法的NGL回收工藝8.2天然氣凝液回收方法通常根據(jù)天然氣的組成以及要求回收液烴的程度不同，天然氣的冷凝分離工藝有淺冷和深冷分離。工藝原理都是經(jīng)過氣體冷凝回收凝液并將凝液精餾分離成合格產(chǎn)品這兩大步驟。冷凝分離法的流程多種多樣，但其基本操作是由七個單元組成。淺冷分離一般指冷凍溫度不低于-20~-35℃的分離工藝；深冷分離指冷凍溫度達到-45℃~-100℃（或至4.2K）8.2天然氣凝液回收方法裝置工藝流程的變化是因原料氣氣源條件（氣量、壓力和組成）、產(chǎn)品要求和建設(shè)環(huán)境等因素的不同而變化。工藝流程的合理與否是裝置達到較高的技術(shù)經(jīng)濟效益的前提，因此，為獲得較低的運行成本，較少的建設(shè)效益、盡可能高的產(chǎn)品收率和產(chǎn)品質(zhì)量，必須合理地組織工藝流程。在滿足裝置技術(shù)經(jīng)濟要求的前提下，盡可能簡化流程、方便操作。1、丙烷制冷-淺冷回收工藝對于C3、C4含量較高，以回收輕油為主，同時付產(chǎn)品C3、C4作為液化氣，宜采用低壓淺冷回收工藝。低壓淺冷工藝條件一般操作壓力不大于2500kPa，溫度不低于-30℃。一般低壓淺冷工藝C3回收率為2030%，但對比較富的伴生氣可望達到60%。對貧氣，回收每kg輕烴（>C3）的電耗為13度，而對于富氣，回收每kg輕烴(>C3)的電耗為0.5度。該工藝適用于以回收輕油為主的另一個原因是由于C5以上的組分臨界溫度高，容易在低壓下冷凝出來，因此沒有必要更多地提高壓力或降低溫度。8.2天然氣凝液回收方法圖8.10冷劑制冷工藝流程1-原料氣分離器；2、5-原料氣壓縮機；3、6-水冷卻器；4、8-分離器；8-氣/氣換熱器；9-冷劑蒸發(fā)器；10-低溫分離器；11-脫乙烷塔；12-脫乙烷塔塔頂冷凝器；13-脫丁烷塔；14-脫丁烷塔塔頂冷凝器；15、16-塔底再沸器。8.2天然氣凝液回收方法2、膨脹制冷-深冷回收工藝膨脹制冷工藝大多采用中低壓小膨脹比的單級膨脹制冷技術(shù)（ISS），由于膨脹比?。ㄒ话銥?~4），制冷溫度一般為-50C左右，C3收率為30%~40%。工藝優(yōu)點主要是制冷系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量少，操作方便，投資和操作費用低，制冷系數(shù)較大，占地面積小，在外輸干氣壓力要求較低的情況下，可大大降低裝置能耗。主要缺點是對較富的原料氣的處理適應(yīng)性較差。多級膨脹制冷工藝（MTP）

8.2天然氣凝液回收方法8.2天然氣凝液回收方法3、丙烷預(yù)冷膨脹機制冷工藝僅靠天然氣自身壓降膨脹制冷，滿足不了裝置對冷量的要求時，就需要設(shè)置外加冷源以補充冷量，即外部冷源同膨脹機制冷相結(jié)合的輕烴回收工藝。主要丙烷制冷劑壓縮循環(huán)制冷與膨脹制冷。8.2天然氣凝液回收方法圖8.12丙烷預(yù)冷與膨脹制冷相結(jié)合的混合制冷工藝流程1-分離器；2-干燥器；3-主冷箱；5-膨脹機組；4、6、7-分離器；8-干氣壓縮機；9-脫甲烷塔；10-塔底再沸器。8.2天然氣凝液回收方法5、膨脹機制冷工藝的改進（1）氣體過冷（GSP）和液體過冷工藝（LSP）GSP是針對較貧氣體（C2+≤400ml/m3）處理裝置改進的工藝，LSP是針對較富氣體（C2+≥400ml/m3）處理裝置改進的工藝。8.2天然氣凝液回收方法液體過冷工藝(LSP)工藝流程圖氣體過冷（GSP）工藝流程圖8.2天然氣凝液回收方法（3）塔頂氣循環(huán)工藝（OHR）5、膨脹機制冷工藝的改進圖