引言
针对天然气的化学组成成分而言,其组分组成是十分复杂的,在很多情况下不单单只包括了甲烷气体一种,在整个的天然气中乙烷和丙烷甚至是丁烷及其同分异构体等等也占有很大的比例,再者是因为很大程度上油气田在形成时期以及埋深的不同使得不同天然气中各个组分的含量比例不同。另外,为响应政府环保政策号召,油田必须提高对于轻烃回收深加工意识,天然气产业链,提高天然气利用率,降低天然气开采对于环境的污染,不仅能够保护环境,还能促进天然气产业发展,有利于经济发展。
1天然气轻烃深加工技术的重要意义
天然气轻烃常以混合轻烃的性质存在,包括C2~C3类烷烃类物质,需要后期提纯分化以制取不同成分的制品,例如轻烃芳构化生产苯、甲苯、二甲苯等芳烃产品等,从而制取种类丰富的制品,延长石油生产链增加附加值的同时还能够提高石油利用率。社会发展对于石油需求量加大,促使天然气开采量加大,烃类物储量丰富,如不加以利用将造成巨大的资源浪费,造成经济损失。目前天然气轻烃深加工技术已经处于成熟阶段,对于轻烃的研究正逐步加深,而轻烃处理装置也已经得到普遍应用,所以,轻烃深加工技术已具备成熟的实践条件,对于我国的天然气开采与工业发展来讲具有重要的意义。天然气轻烃深加工能够促进天然气开采技术的提升,对于延长石油生产链增加附加值,促进工业发展具有重要的意义,并且天然气轻烃深加工技术具有巨大的经济效益,能够促进能源开发与工业发展,从而促进经济发展[1]。
2天然气轻烃回收新技术
2.1低温冷凝工艺
低温冷凝法根据冷凝温度的不同分为浅冷、中冷和深冷工艺。从工艺流程上低温冷凝法一般由原料气预处理、增压、净化(包括脱酸和脱水)、冷凝分离、凝液分馏和产品储存及运输等单元组成,工艺流程框图如下图1所示。
根据冷凝温度的不同以及天然气的后续用途,选择是否进行天然气脱酸处理。若采用浅冷工艺,只要原料气中的酸性组分不影响冷凝分离过程和产品气的质量指标、可以不必脱除;当采用深冷分离工艺时,为防止低温下CO2形成固体、造成设备和管道冻堵,必须将其脱除。
2.1.1浅冷工艺
低温冷凝法中的浅冷工艺常用氨或丙烷制冷、常规的浅冷工艺得到的C3收率一般较低(仅为50%-65%)。为提高C3收率,可以在脱乙烷塔顶增加制冷产生部分回流或者将脱乙烷塔顶气回掺入原料气,模拟对比C3收率可以提高至70%以上。将脱乙烷塔顶气回掺原料气的工艺原则流程如图2所示。
DHX工艺的轻烃回收C3收率可以达到90%以上,但DHX工艺并不适用于所有的原料气;并且DHX工艺中的DHX塔和膨胀机以及小冷箱均属于低温设备(操作温度低于-50℃)、需要低温钢材、投资较高,因此DHX工艺适合处理规模较大的天然气装置,且对于原料气中C1/C2和C3含量有所限制。典型的DHX工艺原则流程如下图3所示。
2.1.2 中冷或深冷工艺
中冷或深冷工艺需要混合冷剂、透平膨胀机制冷或冷剂和膨胀机联合制冷来实现。以回收乙烷为目的或所要求丙烷收率很高,多采用中冷或深冷工艺。
2.2轻油回流
在浅冷冷工艺中,轻油回流能被更好的应用,轻油回流相较于在高压系统中更适合低压系统环境。通过清油返注入蒸发器前提高烃类物质的液化率,且能耗相比较低,符合低能耗,高经济效益的发展目标[2]。
2.3涡流管技术
涡流管技术因其紧凑的结构、较小的体积、较轻的重量、核心设备易加工、设备部件无运动部件、不需要吸收(附)剂、无需定期检修、较低的成本、安全可靠、可迅速开停车、易于调节和C3+收率高等优点,适用于边缘油气田烃类回收的主要技术手段。
3天然气处理厂中轻烃利用分析
3.1干气资源的利用
天然气处理中回收的轻烃包括干气资源与不饱和干气资源,在轻烃加工工艺不断完善的今天,轻烃加工量与加氢原料比例也有所提升。一般来说,大型的炼油厂都会配备大型、专业的轻烃回收设备,能够对高价值的饱和轻烃进行回收和提取,大大提高了轻烃资源的利用以及生产安全。不饱和干气资源目前被用来加工乙烯原料,在未来,随着回收利用工艺的优化和完善,催化干气与其他C2资源的利用率还会继续提高。在我国环保事业不断发展的今天,加氢装置不断增多,加氢装置规模也在扩大,国家以及企业对天然气利用也更加重视。在回收轻烃后,会对其进行净化处理,使其成为制氢原料[3]。
3.2液化资源的利用
我国油气资源丰富,天然气产量也在不断增加。从现阶段各大企业的资源回收情况来看,催化裂化油气回收率很高,一般在12%~22%。回收的轻烃会应用于不同能源的加工中,一部分C4资源用于生产高辛烷值的汽油调合组分,如醚化汽油、烷基化油和芳构化汽油等;另一部分C4资源则返回催化裂解装置,用于烯烃产品的生产加工。在相关回收加工工艺不断完善发展的背景下,很多企业相结开发了C4烯烃叠合技术,很多工厂对现有的MTBE装置进行改造,使其可以生产高辛烷值的叠合汽油。饱和液化石油资源目前已经成为制氢装置的主要原料[4]。
4结束语
综上所述,目前天然气中存在着很多可以被二次利用的轻烃类物质,如果能够有效地提升天然气处理厂中轻烃类物质的回收利用效率,就能给在一定程度上降低资源的损耗,能够提升我国油气资源的利用效率,创造更好的经济效益,积极的推动我国天然气行业的发展。相关技术人员要根据实际情况灵活选择工艺类型,从工艺特点出发,最大限度提升轻烃回收率。在这个基础上,技术人员还应该加大对轻烃利用的研究,积极推广轻烃利用领域,这样不仅可以有效促进我国能源资源配置的优化完善,也有利于社会的可持续发展。
参考文献
[1] 吴梅,徐润,章然.费-托合成蜡中轻烃组成的气相色谱分析[J].石油学报(石油加工),2019,35(3):589-593.
[2] 王武,王祥,韦颜萍.轻烃回收工艺技术措施探讨[J].云南化工,2019(2).
[3] 杨震,张亚飞,曾博,等.轻烃回收厂冷却系统余热利用及工艺优化研究[J].天然气与石油,2019,37(04):100-105.
[4] 刘冰,安亚雄,江南,等.强化采油伴生气捕碳及轻烃回收工艺模拟[J].高校化学工程学报,2020,34(02):376-382.