李澤旭（中國(guó)神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017200）

輕烴回收工藝的發(fā)展方向及新技術(shù)分析

李澤旭（中國(guó)神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017200）

輕烴回收工藝的發(fā)展中，有很多的回收工藝，但最主要的就是低溫回收工藝。低溫分離技術(shù)的不斷發(fā)展，給輕烴回收工藝的發(fā)展注入了新鮮的活力。輕烴回收工藝的高能耗和低收益是影響其發(fā)展的主要原因。本文就這一問(wèn)題進(jìn)行分析，尋求輕烴回收工藝的發(fā)展方向及新技術(shù)。

輕烴回收工藝；發(fā)展方向；新技術(shù)；能耗

近年來(lái)，在發(fā)展很好的天然氣行業(yè)，又出現(xiàn)了新的商機(jī)，天然氣烴露點(diǎn)要求對(duì)有價(jià)值的乙烷/丙烷進(jìn)行回收，使氣田擁有了新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。在眾多的輕烴回收工藝中，低溫回收技術(shù)推進(jìn)了深冷分離技術(shù)的發(fā)展，使輕烴的發(fā)展方向更為廣泛。

1 輕烴回收技術(shù)概況

1.1 輕烴回收原理

吸收過(guò)程是利用氣體混合物中各組分在液體中有不同的溶解度來(lái)分離氣體混合物。在吸收過(guò)程中，氣液兩相在塔板上接觸時(shí)，在一定的溫度、壓力下，因各種氣體烴類(lèi)在吸收劑中有不同的溶解度而不同程度的被吸收，隨著各種烴類(lèi)在吸收劑中的濃度增加的同時(shí)，又有相當(dāng)數(shù)量的各種烴類(lèi)從吸收劑中跑到氣相中去，直到被吸收的各種烴類(lèi)的分子和從吸收劑中跑到氣相的分子數(shù)量相等時(shí)，就達(dá)到了吸收過(guò)程的氣液相平衡。

1.2 輕烴回收裝置

輕烴回收裝置是將煤液化裝置常頂氣、煤液化膜分離尾氣、加氫穩(wěn)定裝置塔頂氣、加氫改質(zhì)裝置含硫氣、凈化中壓氣、間接液化富氣、間接液化富液進(jìn)行回收的裝置。通過(guò)裝置回收氫氣、液化氣、石腦油等產(chǎn)品，并為全廠的燃料氣提供原料干氣。

2 低溫回收工藝的研究

制冷工藝是低溫回收工藝中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。裝置三個(gè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（投資、能耗和回收）都受其影響。一般的制冷方法為膨脹劑制冷和節(jié)流制冷等。本文就輕烴回收工藝中的節(jié)能減耗和輕烴的回收率進(jìn)行分析[1]。

2.1 節(jié)能減耗

目前的輕烴回收中，能耗和制冷的問(wèn)題一直是比較重要的研究課題。節(jié)能的途徑只有兩種，我們就要從這兩個(gè)方向出發(fā)，進(jìn)行研究。

2.1.1 膨脹機(jī)節(jié)能

膨脹機(jī)制冷是使用最為廣泛的工藝。每個(gè)廠商都想掌握一項(xiàng)生產(chǎn)出降低設(shè)備的耗電量，使設(shè)備的效率更高的技術(shù)。但很多廠商在這方面做的并不夠好，其技術(shù)始終沒(méi)有達(dá)到這個(gè)水平，以目前國(guó)內(nèi)的發(fā)展水平來(lái)看短期內(nèi)并不能實(shí)現(xiàn)，所以，引進(jìn)國(guó)外的技術(shù)其實(shí)是一個(gè)很好的方式，如，四川的空氣設(shè)備分離廠，在1995年就從美國(guó)引入了新的拘束，現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顩r就非常好，目前，膨脹機(jī)效率可達(dá)到80%以上，其效果還是很不錯(cuò)的。

但在進(jìn)行操作時(shí)，要注意膨脹機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)，這樣才能確保進(jìn)出料的穩(wěn)定。因?yàn)樵诜€(wěn)定運(yùn)行時(shí)，各種的功率各阻力可以達(dá)到平衡。這種平衡就可以實(shí)現(xiàn)膨脹機(jī)的節(jié)能。

2.1.2 水冷由空氣冷代替

傳統(tǒng)的輕烴回收工藝中，都是采用水冷的方式處理原料氣，但這種方式用水量很大，難以避免的造成水的浪費(fèi)，空氣冷的使用就可以避免這中情況的發(fā)生，而且使用的設(shè)備應(yīng)能相應(yīng)的減輕，對(duì)設(shè)備的腐蝕也減少了，這種方式達(dá)到了很好的節(jié)能效果，對(duì)于一些處理量較大的裝置來(lái)說(shuō)，效果更明顯。

2.1.3 儀表用空氣系統(tǒng)的取消

儀表用空氣采用干氣代替，然后慢慢的取消儀表空氣裝置，這樣就減少了電量的消耗，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。

2.1.4 優(yōu)化制冷方案

復(fù)合制冷工藝特別適合在低氣壓的情況下使用，這樣不僅很實(shí)惠，更可以達(dá)到節(jié)能的效果。而在減低功率消耗方面也可以采用，多級(jí)節(jié)流和多級(jí)壓縮等方式。

2.1.5 新工藝的使用

目前，國(guó)內(nèi)的制冷工藝發(fā)展有局限，我國(guó)的科技生產(chǎn)水平低，并不能實(shí)現(xiàn)更有效的節(jié)能，相對(duì)而言，國(guó)外的發(fā)展就比較好了，而且其發(fā)展也比較迅速，比我國(guó)要領(lǐng)先很多，特別是其氣體過(guò)冷工藝（GSP）和液體過(guò)冷工藝（LSP）將之前的過(guò)冷工藝改進(jìn)和完善了，在保持原C2收率的前提下，做到20%的功效降低率。所以我國(guó)應(yīng)引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)與國(guó)外接軌，創(chuàng)造很大的價(jià)值。

2.2 輕烴回收率的提高

作為重要的輕烴回收裝置的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，回收率受到了國(guó)內(nèi)外輕烴回收業(yè)的關(guān)注。對(duì)于輕烴的回收，國(guó)內(nèi)外一直在研究，從沒(méi)有放棄，目前的回收率提高更有效的方式為以下幾點(diǎn)，有國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀總結(jié)出來(lái)，供參考。

2.2.1 操作條件的優(yōu)化

天然氣自身的組成和周?chē)h(huán)境因素都會(huì)影響輕烴的回收率。當(dāng)溫度和壓力一定時(shí)，氣體組份的富集程度影響著液化率的高低。當(dāng)溫度較低，壓力較大時(shí)，液化率相對(duì)會(huì)比較高。由此可見(jiàn)，輕烴的回收率的提高，還有賴(lài)于操作條件的調(diào)整和優(yōu)化。

2.2.2 制冷方式的改變

現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)的制冷溫度一般在-18～-25℃，制冷方式一般為氨壓縮制冷。要想把溫度降低到-30℃，，可以采用丙烷制冷。這種制冷方式也符合長(zhǎng)期發(fā)展的要求。其中比較好的就是丙烷制冷膨脹機(jī)可達(dá)到-80～-100℃左右，使輕烴的回收率達(dá)到新的水平。

2.2.3 新技術(shù)的創(chuàng)新

目前國(guó)外的輕烴回收技術(shù)方面的發(fā)展方向?yàn)殚_(kāi)發(fā)新技術(shù)，并且取得了不錯(cuò)的效果。我國(guó)可以在創(chuàng)新方面多進(jìn)行研究，投入更多的人力、物力和資金，促進(jìn)我國(guó)輕烴回收技術(shù)的發(fā)展，這對(duì)我國(guó)在國(guó)際上的發(fā)展也是很有幫助的。另外，我國(guó)亦可以引進(jìn)新技術(shù)，并研究其機(jī)理，爭(zhēng)取結(jié)合我國(guó)實(shí)際，創(chuàng)新出適合我國(guó)的輕烴回收技術(shù)。

3 輕烴回收新技術(shù)

國(guó)內(nèi)外的輕烴回收技術(shù)很多，但較為有優(yōu)勢(shì)的為如下幾個(gè)：

3.1 輕油回流

這一技術(shù)就是利用油的吸收作用，是液化率提高，這一方式的實(shí)現(xiàn)手段就是清幽回流泵的增加，使液化氣塔的部分清油進(jìn)入蒸發(fā)器中。這一方法的能耗較低，可是使制冷系統(tǒng)的冷負(fù)擔(dān)加重了，在實(shí)際的操作中也可算作一種比較有效的方式。研究表明，外冷淺冷工藝中比較適合使用輕油回流，其在較低的壓力下也可以發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)[2]。

3.2 渦流管技術(shù)

1940年，我國(guó)就開(kāi)始研究渦流管技術(shù)，但研究的結(jié)果一直不太理想，直到80年代，渦流管技術(shù)才應(yīng)用于天然氣的回收。渦流管緊湊的結(jié)構(gòu)、輕小的體積和較輕的質(zhì)量使得其在天然氣回收工作中的效果特別好，尤其是其可操作性強(qiáng)，成本低，對(duì)C3回收效率更高[3]。由于邊遠(yuǎn)油氣田的地理特征，使得其輕烴回收的工作比較困難，而渦流管技術(shù)具有的可迅速?？亢桶踩煽?、易于調(diào)解等優(yōu)點(diǎn)，使得其就比較適用于這種油氣田的采集工作，并且現(xiàn)在并沒(méi)有其技術(shù)能代替這種渦流管。在渦流管技術(shù)的使用中，天然氣由于自身的壓力被分為冷、熱流股，使得渦流管在進(jìn)行輕烴收集的時(shí)候，還可以將天然氣進(jìn)行干燥處理，這也是一個(gè)巨大的獨(dú)立的能源循環(huán)系統(tǒng)。但是渦流管技術(shù)對(duì)天然氣的自身壓力也是有要求的，過(guò)低或多高都會(huì)影響輕烴的回收效率，比較適合的壓力范圍為：0.9～1.5M Pa。

3.3 氣波機(jī)技術(shù)

氣波機(jī)技術(shù)的輕烴的采集就有些局限，只能回收天然氣中輕烴，而不能采集其他的物質(zhì)，但這種技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展也是比較好的，目前的大連理工大學(xué)就已經(jīng)研發(fā)出來(lái)[4]。

3.4 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)在各行業(yè)的運(yùn)用都比較廣泛，其主要原理是滲透，國(guó)內(nèi)外的膜分離技術(shù)發(fā)展的都比較好，其應(yīng)用領(lǐng)域的范圍也比較廣泛。膜分離技術(shù)根據(jù)各種氣體滲透速度的不同，也可分為幾類(lèi)，其中對(duì)輕烴回收比較有效的就是非多孔質(zhì)膜?，F(xiàn)在美國(guó)的GRACE公司的研發(fā)就比較好，其水平也比較高，對(duì)輕烴的回收率可達(dá)97%以上。

3.5 PSA技術(shù)

在20世紀(jì)60年代，PSA在我國(guó)就發(fā)展起來(lái)了，西南化工大學(xué)研究院利用PSA技術(shù)就已經(jīng)可以分離出C3+是在90年代。PSA技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)備本身不易被腐蝕、壽命長(zhǎng)，在操作時(shí)比較簡(jiǎn)單，自動(dòng)化的程度高，并且具一定的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[5]。

3.6 直接換熱（DXH）

1984年，加拿大的埃索資源公司提出這種工藝。在相同的條件下，這種工藝的使用，可以將C3的回收率比原來(lái)可以提高23%。這種工藝對(duì)冷量的要求比較高，其原理是液烴的換熱和節(jié)流。而且這套裝置方便改造，成本較低。

結(jié)論：輕烴的回收處理，不僅僅是商業(yè)利益的獲取，對(duì)環(huán)境的和諧和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展都有較大的作用?，F(xiàn)在的科技發(fā)達(dá)，我國(guó)應(yīng)積極完善現(xiàn)有的技術(shù)，并不斷地研發(fā)新技術(shù)，根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，發(fā)展適合我國(guó)的輕烴回收技術(shù)。

[1]韓榮鑫.LNG輕烴回收工藝技術(shù)概述及其發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].石化技術(shù)，2015，01(08):14.

[2]諸林，楊洋.基于響應(yīng)面法的輕烴回收工藝參數(shù)分析[J].現(xiàn)代化工，2015，08(05):163-166.

[3]張東華，湯穎，郭亞冰，范崢.輕烴回收不同制冷工藝的技術(shù)分析[J].石油化工應(yīng)用，2014，07(05):80-85.

[4]呂廣博.大慶油田輕烴回收裝置生產(chǎn)工藝的改造分析[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，07(02):34.

[5]劉濤，朱新儒，劉琨.關(guān)于膨脹制冷輕烴回收工藝參數(shù)優(yōu)化分析[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，03(01):54.