天然气处理与轻烃回收

天然气净化与轻烃回收天然气净化轻烃回收第一节天然气处理1、天然气来源与分类按矿藏特点的不同可将天然气分为气井气（gaswellgas）、凝析井气（condensategas）和油田气（oilfieldgas）。前两者合称非伴生气（unassociatedgas），后者也称为油田伴生气（associatedgas）。天然气来源与分类气井气：即纯气田天然气，气藏中的天然气以气相存在，通过气井开采出来，其中甲烷含量高。凝析井气：即凝析气田天然气，气藏中天然气以气体状态存在，是具有高含量可回收烃液的气田气，其凝析液主要为凝析油，其次可能还有部分被凝析的水，这类气田的井口流出物除含有甲烷、乙烷外，还含有一定量的丙烷、丁烷及C5+以上的烃类。天然气来源与分类油田气：即油田伴生气，它是伴随原油共生，是在油藏中与原油呈相平衡接触的气体，包括游离气（气层气）和溶解在原油中的溶解气，从组成上亦认为属于湿气。在油井开采情况中，借助气层气来保持井压，而溶解气则伴随原油采出。油田气采出的特点是：组成和气油比（gas-oilratio，GOR，一般为20～500m3气/t原油）因产层和开采条件不同而异，不能人为地控制，一般富含丁烷以上组分。天然气来源与分类为了降低原油的饱和蒸气压，防止原油在储运过程中的挥发耗损，油田上往往采用各种原油稳定工艺回收原油中C1～C5组分，回收回来的气体，称为原油稳定气，简称原稳气。2、天然气处理与加工的范畴天然气是在岩石圈中生成的，必须通过油气井开采出来。所谓天然气处理与加工就是指从井口到输气管网的全部过程。一般经过采气管线、井场分离、集气管线、净化处理、轻烃回收、输气管网等过程。处理水饱和的、未加工的、酸性的富气的天然气步骤可以用下图大概表示出来。天然气处理框图3、商品天然气技术指标热值（heatvalue）单位体积或质量天然气的高发热量或低发热量。为使天然气用户能恰当地确定其加热设备，确定热值是必要的。天然气质量的一个重要指标就是沃泊数（Wobbenumber），它是天然气最高热值与相对密度的平方根的比值。商品天然气技术指标含硫量（sulfurcontent）常以H2S含量或总硫（H2S及其它形态的硫）含量来表示。为了控制天然的腐蚀性和出于对人类自身健康和安全的考虑，一般而言，H2S含量不高于6～24mg/m3。油田气由于往往不含硫，故一般不进行脱硫处理。商品天然气技术指标烃露点（hydrocarbonpoint）在一定压力下从天然气中开始凝结出第一滴液烃时的温度，它与天然气的压力和组成有关。为防止天然气在输配管线中有液烃凝结并在管道低洼处积液，影响正常输气甚至堵塞管线，目前许多国家都对商品天然气规定了脱油除尘的要求，规定了一定压力条件下天然气的最高允许烃露点。商品天然气技术指标水露点（waterdewpoint）与水蒸气含量在地层温度和压力条件下，水在天然气中通常以饱和水蒸气的形式存在，水蒸气的存在往往给天然气的集输和加工带来一系列的危害，因此，规定天然气的水蒸气含量是十分重要的。天然气的含水量以单位体积天然气中所含水蒸气量的多少来表示，有时也用天然气的水露点来表示。商品天然气技术指标水露点指在一定压力条件下，天然气与液态水平衡时（此时，天然气的含水量为最大含水量，即饱和含水量）所对应的温度。一般要求天然气水露点比输气管线可能达到的最低温度低5～6℃。天然气气质标准4、天然气净化内容伴生气内除烃类外，一般还含有水蒸气及相当数量的H2S、CO2等酸性气体。所谓天然气净化就是脱出水蒸气、硫化氢和二氧化碳等有害气体。5、天然气脱水方法冷冻法固体吸收法液体吸收法（1）冷冻法将含水天然气降温．使气中所含水分凝析出来排出。常用的降温手段为：（1）氨制冷：液氨气化时要吸收大量的热量，利用氨气化吸取天然气热量，使其温度下降到-5到-10ºC。（2）节流膨胀：天然气经节流阀节流降压后，管内天然气在近似绝热条件下膨胀，致使天然气自身温度降低。（3）加压后冷却：天然气在温度不变的条件下，含水量随压力的增高而减少，因而可以先对天然气加压然后冷却除去水分。（2）液体吸收法采用吸湿性较强的液体与天然气接触，气中含水被吸收，吸收了水分的液体经处理再生后重复使用。吸湿液主要是甘醇（三甘醇、二甘醇），使用较多的为三甘醇。三甘醇优点：再生效果好；分解温度高，蒸发损耗小；再生设备简单；操作费用和投资低于二甘醇。（3）固体吸收法采用内部孔隙很多、内部比面积很大的固体物质与含水天然气接触．气中的水被吸附于固体物质的空隙中。被水饱和了的固体物质经加热再生后重复使用。常用固体吸附物有：硅胶、分子筛、活性铁矾土、活性氧化铝等。6、天然气脱水工艺（1）甘醇脱水（2）硅胶脱水7、天然气脱硫目的：脱除天然气中硫化氢、二氧化碳和有机硫化物。常用方法：应用醇氨溶液的化学吸收法和环丁砜脱硫法。（1）化学吸收法化学吸收法是以可逆反应为基础，采用循环使用的吸收剂吸收硫化氢。而当压力、温度和吸收剂的浓度变化时，硫化氢又可从吸收剂中分出，即常讲的吸收和解吸过程。化学吸收常用乙醇胺法、苏打法及碳酸钾法等。目前广泛采用乙醇胺法。乙醇胺法优点适用范围广；溶液吸收能力强、脱硫程度高溶液反应性强，酸性负荷最大．易于再生；溶解稳定性强．不易变质。易于实现自动化控制。降低工人劳动强度。乙醇胺法缺点溶液易起泡，影响正常操作；单位体积吸收过多酸气后易于腐蚀设备；不能脱除有机硫，当天然气中含羟基硫时将增大乙醇胺消耗量；水、电、汽耗量大，硫磺回收需另增设一套装置。化学反应式25-40°C自左向右反应-----气体脱硫过程大于105°C自右向左反应-----溶液再生过程工艺流程（2）环丁砜脱硫法环丁砜脱硫法是60年代发展起来的新方法。它适用于含有机硫和凝析油较多的高含硫天然气的净化．其工艺流程与设备与乙醇胺法相间。环丁砜脱硫法优点在高硫化氢分压下，溶液允许负荷较胺液高一倍。水、电、蒸汽耗量少1/2左右；能脱除有机硫，而溶液不会变质；不易起泡，对设备腐蚀小；环丁砜蒸气压低，故损耗少，冬天不易冻结；缺点：环丁砜价格较贵，来源困难。第二节轻烃回收一、原理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，普遍采用冷凝分离法实现轻烃回收。利用原料气中各组分沸点不同，冷凝温度不同的特点，在逐步降温过程中，将沸点较高的烃类冷凝分离出来。该法的特点是需要提供足够的冷量使气体降温。冷量有用冷剂制冷的，有用气体膨胀制冷的，或者联合应用两种制冷工艺的。根据所提供冷量的级位可将其分为浅冷和深冷。二、冷源冷量可有两种冷源产生，即外加冷源，膨胀机自身制冷。外加冷源：一般采用氨制冷循环，丙烷制冷循环或氟里昂制冷循环，若单独采用外冷源时一般为浅冷工艺。膨胀机制冷：采用膨胀机制冷的装置，靠膨胀机出口低温气体作为主要冷源，一般用于深冷工艺。膨胀机制冷与外加冷源相结合：补充膨胀机冷量供给不足，降低高压气体的冷凝温度。三、工艺流程的七个环节原料气预处理-除油、游离水和泥砂；原料气增压净化冷凝分离制冷凝液的稳定与切割产品储罐1、浅冷轻油回收工艺目的：降低气体露点2、膨胀机制冷深冷轻油回收3、外冷源-膨胀机制冷深冷轻油回收工艺四、轻烃回收产品可提供更多的化工原料和工业原料。天然气液化气轻油乙烯是有机合成产品的基础原料，可生产数百种合成材料。从天然气中回收的凝析液是裂解生产乙烯的优质原料。轻烃的经济价值十分显著。