试析液化天然气工厂重烃脱除工艺的选择与使用

蒋体健

【摘  要】中国的空气污染严重。天然气作为一种清洁能源，可以满足国家的节能减排需求。社会对天然气的需求正在迅速增长。但是，由于天然气的来源不同，气体质量组成也不尽相同，C5以上的重烃含量不同。在天然气液化过程中，重烃具有较低的熔点和沸点。如果未完全拆除，则管线和阀门可能会在低温液化段中冻结，或者从经济损失到严重事故可能会发生安全事故。基于多年的经验，作者分析和研究了液化天然气工厂中重烃去除工艺的选择和使用。

【关键词】液化天然气;重烃;脱除工艺

引言

在这个阶段，随着天然气资源的日益广泛使用，液化天然气由于其便捷的运输和易于存储的特点成为天然气公司的首选。液化天然气的使用，不仅可以有效地提高运输和储存效率，还可以在一定程度上降低企業的生产成本，尽可能避免能源浪费，有效缓解能源危机。由于天然气中的主要杂质（例如CO2）也包含一定量的杂质（例如苯和重烃），因此必须采取某些措施去除杂质，以最大程度地发挥液态天然气的作用。

中国的空气污染严重。天然气是一种清洁能源，符合国家节能减排的要求。随着社会对天然气需求的增加，需要更先进的天然气处理方法。在天然气液化过程中，由于天然气的来源不同，所以气体质量成分中所含重烃（C5或更高）的比重是不同的。重组分的熔点低，在甲烷之前会液化。如果不能完全清除，则会导致管道，阀门和设备因经济损失到安全事故而冻结和阻塞。因此，在液化天然气工厂的净化阶段，重烃的完全去除对于安全生产和操作很重要。

烃的沸点随着分子量的增加而逐渐增加。因此，在天然气的冷凝过程中，重烃通常首先冷凝。重烃不能在正确的时间或冷凝后首先分离，重烃不能尽快分离。冻结重烃会堵塞管道和设备。最近，中国科学技术取得了质的飞跃，天然气净化工艺技术逐渐成熟。为了除去重烃，有传统的除去方法，例如吸附分离，异戊烷溶解，低温分离，以及除去重烃的新方法。

近年来，随着社会经济发展水平的不断提高，科学技术也有了质的飞跃，市场体系逐步完善。这也加剧了中国工业市场的竞争。作为一种清洁能源，它可以有效提高相关企业的经济效益以及天然气的广泛应用，并在一定程度上缓解了人与自然之间的矛盾，使中国各行各业的发展走可持续的道路。同时，对液化天然气的投资具有快速的效果。在长途运输过程中，液化天然气不需要大型的储气设备，可以通过低温罐车运输。这也大大降低了液化天然气的运输成本，并在一定程度上得到了推广液化天然气的应用。

1.技术概述

现有的重烃去除工艺技术主要包括三种方法：溶剂吸收，固体吸附和低温分离。随着节能高效天然气处理技术的发展，传统工艺的转化和优化已逐步实现，节流分离法，超音速分离技术等一系列新的脱烃技术应运而生。

1.1传统脱烃技术

溶剂吸收法主要是增加吸收塔，该吸收塔使用特殊的吸收溶剂并使用相似的混溶原理来洗涤和吸收天然气中的苯和重烃成分。这种方法需要大量投资。固体吸附法一般采用活性炭吸附天然气中的碳氢化合物，主要包括温度波动吸附（TSA），压力波动吸附（PSA）和模拟移动床（SAM），这三种吸附方式分别是吸附，加热再生和冷却。步骤是分开的（SMB）。当重烃含量不高且规模较小时，适合采用固体吸附法。这种方法的过程很简单，但是运行成本和能耗很高。低温分离法也称为低温精馏法，其熔点差主要用于气液分离。将天然气冷却至碳氢化合物露点温度所需的低温，获得一部分富含碳氢化合物的冷凝物，碳含量高于C5，反洗含碳氢化合物的进料气，需要分离和去除重质碳氢化合物。该方法通常用于液化天然气生产过程中的脱烃。

1.2新型脱烃技术

节流分离的原理是，当气体从高压节流到低压时，实际气体的温度在节流前后会发生变化。利用含烃进料气中每种烃组分的冷凝温度的性质，在降温分离过程中分离出不同的基团。超音速分离器是一种新型设备，可冷凝水和液态碳氢化合物并将其与天然气分离。主要由旋风分离器，拉瓦尔喷嘴，旋涡分离叶片和扩散器组成。注入气体时，温度降低，速度提高。此时，天然气中的水和重链烷烃以液态冷凝，从而达到分离的目的。

2.应用

2.1低温分离法

该技术是去除重烃最常用的方法。天然气在冷箱中冷却至一定温度，然后直接从冷箱中抽出。该技术的优点是投资成本低，闪蒸天然气中重烃组分的操作简单。缺点是对原料气中重烃含量的适应性差。重烃未完全分离，导致冷箱冻结。通常的对策是减轻工厂的负荷。还可以通过降低冷箱提取点的温度或降低提取点的天然气压力来分离更多重烃。这样可以在一定范围内减少重烃含量，避免冷箱结冰，但可以提前液化轻组分，降低液化天然气产量，增加对冷水的需求，并增加工厂运营的成本。

2.2吸附法

当通过活性炭床时，进料气中的重烃被选择性地吸附，而其他天然气组分未被吸附。吸附方法主要分为三个阶段：吸附，再生和冷空气。可以使用2塔或3塔过程。我们提供的液化天然气厂主要采用两塔吸附工艺。该技术的优势在于，如果气源中的重烃含量较低且不需要进行处理，则可以切换相关阀门以绕过重烃去除装置。仅使用低温分离器。如果气源中的重烃含量较高，则进入重烃去除装置进行重烃去除处理。根据气源组分的情况，选择是否进行重烃加工，选择性和柔韧性极好，为实现高产量和稳定运行的目标提供了保证。缺点是，仍然需要将冷箱的中点降低到一定温度，以便在低温下分离出部分重烃，并且消耗了一定量的电能。

2.3低温洗涤法

原料气在冷箱中被冷却到一定温度并从冷箱中排出。进一步降低压力后，它进入重烃分离塔，以除去重烃组分。来自重烃分离塔顶部的原料气返回到冷箱中进行液化，而液化天然气流则作为上部回流泵送至重烃分离塔的顶部，并使进料气与提取的物料回流。这样可以将重质碳氢化合物去除到塔底产品中。该技术的优点是它完全适用于原料气。在重烃条件下，分离塔具有出色的操作灵活性和广泛的原料气适应性。缺点是设备投资成本高以及需要液化天然气产品进入重烃分离塔作为洗涤介质来影响液化天然气生产，并且系统的能耗较高。

3.结论

综上所述，在能源资源中， 液化天然气有着诸多优势而被日益广泛应用。然而，液化天然气中含有熔点和沸点较低的重烃杂质而严重影响了天然气的品质。因此，必须采取某些措施去除杂质，以最大程度地发挥液态天然气的作用。本研究就针对液化天然气工厂中重烃去除工艺的选择和使用展开论述， 首先对重烃去除工艺技术进行了简要阐述，并对低温分离法、吸附法与低温洗涤法三种除重烃最常用的方法进行了分析探讨。在未来的发展中，需要相关研究学者不断总结经验，并将其与新技术结合起来，探索更有效、更科学的液化天然气去除过程。

参考文献

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