天然气凝液回收工艺方法选择.doc

天然气凝液回收工艺方法选择 (一) 主要考虐因素原料气组成、NGL回收率或烃类产品收率以及产品(包括干气在内)质量指标等对工艺方法选择有着十分重要的影响。1. 原料气组成 C3+烃类及水蒸气、二氧化碳、硫化氢原料气中C3+烃类及水蒸气、二氧化碳、硫化氢等含量对工艺方法的选择均有很大影响。有关C3+烃类含量对工艺方法选择的影响已在前面介绍，这里就不再多述。原料气中二氧化碳、硫化氢等酸性组分含量对于选择预处理的脱硫脱碳方法，以及确定在NGL回收装置低温部位中防止固体二氧化碳形成的操作条件都是十分重要的。此外，原料气中通常都含有饱和水蒸气，故也需脱水以防止在低温部位由于形成水合物而堵塞设备和管线。当原料气中含有大量C3+烃类时，则在冷凝分离系统中就需要更多的冷量。有关天然气脱硫脱碳及脱水方法的选择已在前面有关章节中详细介绍，此处不再多述。 汞有些原料气中还含有极微量的元素汞，汞会引起铝质板翅式换热器腐蚀泄漏，故在采用铝质板翅式换热器的装置中必须预先脱除。某些固体吸附剂可将气体中汞脱除至0.0010.01g/m3。一般采用浸渍硫的Calgon HGR(410目)、HGRP(4mm直径)的活性炭和HgSIV吸附剂脱汞。无机汞和有机汞均可脱除。如果先将气体干燥则可提高其脱汞率。浸渍的硫与汞反应生成硫化汞而附着在活性炭微孔中。埃及Khalda石油公司Salam天然气处理厂的原料气中汞含量为751751g/m3，为防止铝质板翅式换热器腐蚀及汞在外输管道中冷凝，原料气进入处理厂后先经入口分离器进行气液分离，分出的气体再经吸附剂脱汞、三甘醇脱水，然后去透平膨胀机制冷、干气再压缩及膜分离系统。脱汞塔采用HgS吸附剂，将气体中的汞脱除至低于20g/m3。此外，我国海南海燃高新能源公司所属LNG装置原料气为福山油田NGL回收装置的干气，2007年初该LNG装置预处理系统分子筛干燥器脱水后的气体经主冷箱(铝质板翅式换热器)冷却去气液分离器的铝合金直管段出现泄漏现象，停运后割开检查，发现该管段中有液汞存在。经检测，原料气中元素汞含量在100g/m3左右，经分子筛脱水后的气体中汞含量在2040g/m3左右。为此，在预处理系统分子筛干燥器后增加了脱汞塔，采用浸渍硫的活性炭脱除气体中的元素汞。2007年3月脱汞塔投入运行后效果良好。 氧当原料气中氧含量大约超过1010曲(体积分数)时，将会对分子筛干燥剂带来不利影响。因为在分子筛床层再生时原料气中的微量氧在分子筛的催化下可与烃类反应，生成水和二氧化碳，从而增加了再生后分子筛中的残留水量，影响其脱水性能。降低再生温度则是一种有效的预防措施。2. 商品乙烷及丙烷的收率烃类产品的收率对工艺方法的选择也有很大影响。一般说来，几种常见的工艺方法可能达到的烃类产品收率见表5-6。表5-6 烃类产品收率与工艺方法的关系 工艺方法低温油吸收丙烷制冷乙烷/丙烷阶式制冷混合冷剂制冷透平膨胀机制冷丙烷收率/%7h4天然气（煤层气）与管道网乙烷收率/%907h4天然气（煤层气）与管道网60907h4天然气（煤层气）与管道网50987h4天然气（煤层气）与管道网85987h4天然气（煤层气）与管道网92987h4天然气（煤层气）与管道网927h4天然气（煤层气）与管道网 可能达到的最商值。3. 商品气质量指标在商品气质量指标中都对其热值有一定要求。回收NGL后将会导致气量缩减及热值降低。因此，如果在商品气中存在氮气或二氧化碳等组分，就一定要保留足够的乙烷和更重烃类以符合热值指标；如果商品气中只有极少量氮气或二氧化碳等组分，乙烷和更重烃类的回收率就会受到市场需求、回收成本及价格的制约。目前，尽管一些发达国家商品天然气都采用热值计量进行贸易交接，但我国由于种种原因仍采用体积计量，故这一因素的重要性尚无法充分体现。影响工艺方法选择的还有其他一些因素，这里就不再一一介绍。 (二) 工艺方法选择由上可知，选择工艺方法时需要考虑的因素很多，在不同条件下选择的工艺方法也往往不同。因此，应根据具体条件进行技术经济比较后才能得出明确的结论。例如，当以回收C2+为目的时，对于低温油吸收法、阶式制冷法及透平膨胀机法这三种方法，国外曾发表过很多对比数据，各说不一，只能作为参考。但是，从投资来看，透平膨胀机制冷法则是最低的。而且，只要其制冷温度在热力学效率较高的范围内，即使干气需要再压缩到膨胀前的气体压力，其能耗与热力学效率最高的阶式制冷法相比，差别也不是很大。所以，从发展趋势来看，膨胀机制冷法应作为优先考虑的工艺方法。对于以回收C3+烃类为目的小型NGL回收装置，可先根据原料气(通常是伴生气)组成贫富参照图5-9初步选择相应的工艺方法。当干气外输压力接近原料气压力，不仅要求回收乙烷而且要求丙烷收率达90%左右时，则可参照图5-10初步选择相应的工艺方法。7h4天然气（煤层气）与管道网需要指出的是，当要求乙烷收率高于90%时，投资和操作费用就会明显增加，这是因为： 需要增加膨胀机的级数，即增加膨胀比以获得更低的温位冷量，因而就要相应提高原料气的压力。无论是提高原料气集气管网的压力等级，还是在装置中增加原料气压缩机，都会使投资、操作费用增加。 原料气压力提高后，使装置中的设备、管线压力等级也提高，其投资也随之增加。 由于制