天然氣加工技術進展

天然氣加工技術進展主要內容概述天然氣的凈化輕烴回收天然氣液化壓縮天然氣一、概述天然氣資源天然氣利用天然氣在能源消費中的地位1.天然氣資源

世界天氣資源

全球已探明的天然氣儲量為152萬億立方米，可供開采65年，而探明的石油可供開采期為43年。天然氣水合物（俗稱“可燃冰”），主要儲藏于海洋底部，儲量是常規(guī)能源儲量的兩倍，可使用近1000年。我國的天然氣遠景資源量達56萬億立方米，探明的可開采天然氣資源量達22萬億立方米。我國境內也有豐富的水合物儲藏。據專家分析,青藏高原盆地和東海、南海、黃海的大陸坡及其深海,都可能存在體積巨大的水合物。發(fā)現我國的南海海域蘊藏著豐富的水合物；2009年在青海省祁連山南緣永久凍土帶發(fā)現天然氣水合物，可維持中國能源消費近90年。我國的天然氣資源2.天然氣的利用天然氣發(fā)電

（環(huán)保、靈活，2020年達到6.7%）清潔民用燃料（國外：30%～50%；國內：13%）作為化工原料（世界約90%合成氨和甲醇是以甲烷為原料；我國僅分別為23%和35%；甲烷直接轉化制乙烯已經取得突破）作為發(fā)動機燃料

3.

天然氣在能源消費中的地位

在當今世界能源(煤、石油、天然氣）消費結構中，天然氣達到24%（我國只有3%），成為三大主力之一。2020年以后世界天然氣的產量將要超過煤和石油，成為世界最主要的能源，21世紀將是天然氣的世紀。天然氣吸收法脫水天然氣吸附法脫水天然氣吸收法脫酸性氣體二、天然氣凈化二甘醇（DEG）、三甘醇（TEG）均為乙二醇的縮合物，反應式為：

二甘醇三甘醇

二甘醇：沸點：245.0℃；分解溫度：164.4℃三甘醇：沸點：287.4℃；分解溫度：206.7℃因為三甘醇沸點高，蒸汽壓低，吸收脫水過程蒸發(fā)損失少，且分解溫度高，所以脫水過程廣泛應用的是三甘醇◆甘醇的一般性質1.甘醇吸收法脫水工藝

◆采用濕氣作再生氣。特點：操作中的干氣水露點僅能達到約為-39℃。2.吸附法脫水工藝◆采用干氣作再生氣

特點：

由于用干氣再生，出口干氣的水露點可降低至-100℃以下。

乙醇胺吸收H2S和CO2的反應醇胺法工藝流程圖H2S、CO2在醇胺溶液中的溶解度醇胺溶液循環(huán)量的確定醇胺法脫硫裝置操作注意事項3.乙醇胺吸收法脫酸性氣工藝

單乙醇胺（MEA）HO-CH2-CH2-NH2HOC2H4NH2二乙醇胺（DEA）HO-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-OH(HOC2H4)2NHN-甲基二乙醇胺（MDEA）HO-CH2-CH2-N（CH3)-CH2-CH2-OHCH3N(C2H4OH)2

單乙醇胺與H2S反應2HOC2H4NH2＋H2S＝（HOC2H4NH3)2S類似于NH3＋H2S＝(NH4)2S（HOC2H4NH3)2S＋H2S＝2(HOC2H4NH3)HS(NH4)2S＋H2S＝2(NH4)HS

單乙醇胺與CO2反應2HOC2H4NH2＋CO2+H2O＝HOC2H4NH3)2CO3

HOC2H4NH3)2CO3＋CO2+H2O＝HOC2H4NH3)HCO3

◆乙醇胺吸收H2S和CO2的反應●反應均為可逆反應，適當改變反應條件，可使反應逆向進行?！穹磻鶠榉肿訑禍p少的反應，高壓有利于吸收反應進行；低壓有利于解吸反應進行。●反應均為放熱反應，低溫有利于吸收，高溫有利于解吸。一般單乙醇胺吸收H2S的反應在49℃以上逆向進行。吸收CO2的反應在71℃以上逆向進行。故單乙醇胺脫酸性氣吸收塔的反應溫度應控制在49℃以下?！舸及贩üに嚵鞒虉D

●工藝流程醇胺法脫硫的典型工藝流程見圖7—2。主要設備是吸收塔、汽提塔、換熱和分離設備等。反應特點

▲吸收系統(tǒng)主要由進口分離器、吸收塔(接觸器)和出口分離器組成。

吸收塔：理論板數為4～5塊；實際板數為20～25塊；全塔效率0.25～0.4。

吸收塔氣、液進塔溫度確定原則為防止重烴冷凝，貧液入口溫度高于氣體進塔溫度1～5℃，氣體入塔溫度應控制使釜液排出溫度不超過49℃。▲汽提（再生）系統(tǒng)汽提系統(tǒng)由富液閃蒸罐、貧／富液換熱器、汽提塔、重沸器、塔頂冷凝器、溶液冷卻器、復活器及泵等組成。

汽提塔理論板數：3～4塊；進料板以上3～4塊實際板；進料板以下20～25塊實際板；再生蒸汽消耗量為0.12～0.18噸水蒸汽／噸醇胺溶液，最多不超過0.24噸水蒸汽／噸醇胺溶液?！裰饕O備

重沸器的熱負荷包括：將酸性醇胺溶液加熱至沸點的熱量；將醇胺與酸性氣體生成的化合物分解的熱量；將回流液(冷凝水)汽化的熱量；加熱補充水的熱量；重沸器及汽提塔的熱損失。通常，還要考慮15％—20％的安全裕量。

汽提塔的回流比：汽提塔頂排出的氣體中水蒸氣摩爾數與酸氣摩爾數之比稱為該塔的回流比。水蒸氣經塔頂冷凝器冷凝冷卻為水后送回塔頂作回流。對于伯醇胺和低CO2／H2S比的酸性氣體，回流比為3；對于叔醇胺和高CO2／H2S比的酸性氣體，回流比為1.2。

復活器

復活器是使降解的醇胺盡可能復活，使熱穩(wěn)定的鹽類釋放出游離醇胺，并除去不能復活的降解產物。MEA等伯醇胺由于沸點低，可采用半連續(xù)蒸餾的方法，將汽提塔重沸器出口的一部分貧液送至復活器內加熱復活。通常是向復活器中加入2／3的貧液和1／3的強堿(10％的氫氧化鈉或碳酸鈉溶液)，加熱后使醇胺和水由復活器中蒸出。為防止熱降解發(fā)生，復活器溫度升至149℃時加熱停止。降溫后、再將復活器中剩余的殘渣(固體顆粒、溶解的鹽和降解產物等)除去。胺的循環(huán)量應大于化學計量數，為0.33～0.4mol酸性氣／mol胺。（化學計量值：0.5mol酸性氣／mol胺）在通過相平衡計算確定醇胺法脫硫溶液循環(huán)量時，就必須用到H2S、CO2等在醇胺溶液的熱力學平衡溶解度數據。而H2S和CO2與醇胺之間的反應會相互影響，即其中的—種酸性組分即使微量存在，也會使另一種酸性組分的平衡分壓產生很大差別。只有一種酸性組分(H2S或CO2)存在時在醇胺溶液的平衡溶解度遠大于H2S和CO2同時存在時的數值?！鬑2S、CO2在醇胺溶液中的溶解度

通過下面一個例題來說明醇胺溶液循環(huán)量的確定方法用2.5N（15.3％wt）MEA吸收天然氣中的H2S和CO2。吸收塔壓力P＝1.38MPa；氣體入口溫度t0＝25℃;胺液入塔溫度tN+1=38℃;

入口氣體組成CO2:10%(mol);H2S:6.0%(mol)

入口貧液組成CO2:0.150molCO2/molMEAH2S:0.03150molH2S/molMEA

出口氣體要求YCO2＜0.05%(mol),YH2S＜0.02%(mol)

確定吸附劑循環(huán)量◆醇胺溶液循環(huán)量的確定

以上四張圖為25℃、100℃時H2S和CO2對MEA（15.3％wt)的四張平衡數據圖。P*=f(t,XCO2,XH2S);當t≠25℃或100℃時,用內插法,并假定lnP*與1/T呈線性關系MEA溶液的物性數據:熱容3.98KJ/kg.K-溶液

吸收熱CO2:1.92MJ/kg-CO2;H2S:1.91MJ/kg-H2S

先求最小醇胺液循環(huán)量Lmin

假定吸收過程放出的熱量全部用于加熱吸收劑,即吸收劑進、出塔總焓差等于吸收過程放出的熱量?？闪邢铝袩崞胶夥匠淌剑?/p>

△Ha=Cp(t1-tN+1).Lmin

其中△Ha-吸收熱;Cp-吸收液比熱Lmin計算框圖①計算氣體吸收放出的熱△Ha＝1×10％×44×10-3×1.92×103+1×6%×34×10-3×1.91×103

＝12.3KJ/molfeed②換算液體比熱單位

Cp＝3.98（kJ/kg-溶液）÷0.153×61×10-3

＝1.59KJ/molMEA.K

③用熱平衡求Lmin

已知tN+1=38℃,設t1=60℃,則12.3=1.59(60-38)×Lmin

求的Lmin=0.352molMEA選1mol氣體為基準④計算富液酸氣負荷

CO2:

0.1÷0.352+0.15=0.434molCO2/molMEA

H2S:0.06÷0.352+0.03=0.20molH2S/molMEA

⑤計算60℃時與富液平衡的酸氣分壓P＊I

由溶解平衡圖可查到

P0mmHg25℃100℃

P*CO2

140

4000

P*H2S

147

1700◆醇胺法脫硫裝置操作注意事項醇胺法脫硫裝置運行比較平穩(wěn)，經常遇到的問題有溶劑降解、設備腐蝕和溶液起泡等。因此，應在設計與操作中采取措施防止與減緩這些問題的發(fā)生。

●溶劑降解溶劑降解的含義是：胺液的活性降低和胺的分解。降解的主要原因是：▲氧化：當胺液暴露于空氣或氧氣中時，將會緩慢氧化。通常認為這些氧化產物會引起腐蝕，所以胺液儲罐及緩沖罐均需用惰性氣體封閉。▲MEA與COS反應生成不溶性鹽，常通過活化釜將其除掉；DEA與COS反應也生成不溶性鹽，但在堿存在下可加熱反向再生。▲胺液與CO2反應能生成比乙醇胺堿性更強的乙二胺衍生物，但其硫化物和碳酸鹽難再生，使溶劑失去部分脫硫能力?！裨O備腐蝕

MEA和DEA水溶液吸收酸性氣體后，造成PH值大為下降，成為酸性溶液，引起腐蝕，腐蝕主要發(fā)生在酸性負荷大且溫度高的部位：預熱器、汽提塔、再沸器內?？刹捎眉泳徫g劑的辦法來防止腐蝕。

●溶液起泡以下物質可能會引起溶液發(fā)泡：①懸浮的固體；②烴類溶液；③胺的降解產物；④任何外來物質（緩蝕劑、法門潤滑劑、補充水中的渣質等）胺液發(fā)泡會引起以下問題：①允許的塔內線速度下降；②脫硫效果可能達不到要求；胺損失增加。防止發(fā)泡的辦法：①使胺液過濾，濾掉懸浮的固體及降解產物；②溶液經復活釜復活，清除胺的降解產物；③加消泡劑。

天然氣中除了主要組分甲烷外，還有其它烴類和非烴類的組分，各組份的大致含量如下：CH4C2H6C3H8C4H10C5+N2CO2H20H2SHeAr

Xer(70-95%)C2+(5-30%)少量微量天然氣凝液回收就是回收天然氣中乙烷以上的組分，所以天然氣凝液（NGL）中含有乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及更重烴類；。

1.天然氣凝液回收的概念三、天然氣凝液回收

1964年美國首先將透平膨脹機制冷技術用于天然氣液回收過程中。由于此法具有流程簡單、操作方便、對原料氣組成的變化適應性大、投資低及效率高等優(yōu)點，因此近二三十年來發(fā)展很快，美國新建或改建的天然氣油回收裝置有90％以上采用了透平膨脹機制冷法。天然氣采用膨脹機制冷回收液烴時的原理流程圖見圖6—4所示。2.天然氣凝液回收方法◆膨脹機制冷

◆聯合制冷法冷劑制冷與接膨脹聯合制冷法。當原料氣組成較富，或其壓力低于適宜的冷凝分離壓力，為了充分、經濟地回收天然氣液而設置原料氣壓縮機時，應采用有冷劑預冷的聯合制冷法。

透平膨脹機是一種使高壓氣體膨脹對外做功，因而使氣體壓力和能量減少的原動機。從廣義講，透平膨脹機應包括：①蒸汽輪機：只輸出功率且壓縮氣體為水蒸汽。②燃氣輪機：只輸出功率但壓縮氣體為燃氣。③渦輪膨脹機：高壓空氣或天然氣膨脹對外作功，而使氣體溫度降低，以實現制冷為目。

◆膨脹機制冷的原理

●透平膨脹機結構透平膨脹機由三個主要部分組成：通流部分、制動器部分和機體部分。這里主要介紹與制冷過程有關的通流部分，其它部分原理可參照有關專著。

▲流通部分主要包括：蝸殼、噴嘴環(huán)(導流器)、工作輪(葉輪)和擴壓器。①蝸殼作用是把透平膨脹機進氣管道中的氣體引導并均勻地分配到噴嘴環(huán)上。從結構上分，蝸殼又可分為單蝸室蝸殼、半蝸室蝸殼、雙蝸室蝸殼。見下頁結構圖?！敉钙脚蛎洐C簡介

單蝸室蝸殼特點：具有良好的氣體流動和氣體分配性能，我國大部分透平膨脹機采用了這種形式的蝸殼。半蝸室蝸殼：流動損失大，但它可以減小蝸殼尺寸。雙蝸室蝸殼：具有良好的氣體流動性，但由于有兩個進口管，使低溫管道復雜化。

②噴嘴環(huán)

噴嘴環(huán)的作用：(a)將氣體的壓力能和焓降轉換為動能，為在工作輪中將氣體的能量轉化為機械功輸出創(chuàng)造條件。氣體膨脹比的一部分（反作用式）或全部（沖動式）在噴嘴環(huán)中完成。(b)噴嘴環(huán)的噴嘴流道中的喉部截面起著控制透平膨脹機氣體流量的作用。

噴嘴環(huán)的分類：

作用：把氣體的部分動能有效地轉換為機械功輸出。它是透平膨脹機流通部分中能使氣體能量減少的唯一轉動部件。分類：③工作輪

反作用度（ρ）

氣體在工作輪中絕熱等熵膨脹焓降h2s與噴嘴環(huán)中絕熱等熵焓降h1s之和的比值。

通常：ρ≤0.1的透平膨脹機叫沖動式透平膨脹機；

ρ＞0.1的透平膨脹機叫反作用式透平膨脹機。反作用式透平膨脹機等熵效率高，可達80～90％，多用于大型膨脹機。氣體在膨脹過程中各參數的變化規(guī)律見圖6－18●透平膨脹機通流部分中氣流參數變化

c—氣體的速度；p—氣體的壓力；h—焓降。蝸殼噴嘴環(huán)工作輪擴壓器蝸殼噴嘴環(huán)工作輪擴壓器

①等熵效率當氣體在膨脹機內膨脹時，由于沒有熱交換（絕熱過程）,若膨脹過程可逆，則這一過程一定是等熵過程（絕熱可逆過程即為等熵過程）。絕熱可逆過程對外作最大功且其值就等于焓降。即：

而實際過程為不可逆，其不可逆損失均轉化為熱能加入體系使含升高，產生的實際焓變△ha小于等熵焓變△hs。則膨脹機的等熵效率（ηs)為：

●透平膨脹機的等熵效率

氣體等熵膨脹時，壓力的微小改變所引起的溫度變化稱為微分等熵效應，以μs表示，即

所以，氣體等熵膨脹時，溫度總是降低的。②等熵膨脹效應用熱力學函數之間的關系可推導

已知條件：膨脹機進口壓力(P1)、溫度(T1)、氣體進口的摩爾流量和組成，以及膨脹機出口壓力(P2)。計算目的：實際出口溫度（T2），具體計算步驟如下：①由P1、T1及組成計算膨脹機入口物流的焓（h1）和熵(S1)。

②假設一個等熵膨脹時的理論出口溫度T2。③根據P2

及假設的T2對出口物流進行平衡氣化(平衡閃蒸)計算,以確定此處有無凝液析出。④計算膨脹機出口物流的焓(h2)和熵(S2),如果出口物流為兩相流,則h2和S2為氣液混合物的焓和熵。

●透平膨脹機出口狀態(tài)計算⑥當S1＝S2時為等熵膨脂脹過程．此時理論焓降為(h2-h1)=△hs。⑦巳知膨脹機的等熵效率ηs，計算實際焓降△hact=ηs△hs

=h’2-h1,

計算出h’2

。⑧由P2、h’2利用T-S圖或h-S圖查出膨脹機的實際出口溫度T’2或通過試算確定膨脹機的實際出口溫度T’2。進行試差運算時可用下式估算初值T2⑤如果由步驟④算出的S1＝S2

，則假設的T2是正確的，否則，就要重復步驟②～④，直至S1＝S2?！艄?jié)流膨脹制冷

當氣體有可供利用的壓力差，而且不需要很低的冷凍溫度時，采用節(jié)流閥(也稱焦耳－姆遜閥)膨脹制冷是一種比較簡單的制冷方法。當進入節(jié)流閥的氣流溫度很低時節(jié)流效應尤為顯著。●節(jié)流膨脹制冷原理（1）節(jié)流膨脹的主要特征:①壓縮流體通過孔口或閥門時，由于局部阻力使流體壓力顯著下降；②節(jié)流過程為一絕熱過程；③節(jié)流前后流體焓不變。④節(jié)流過程不對外作功，是高度不可逆過程；⑤天然氣流經節(jié)流閥膨脹過程可近似按等焓節(jié)流處理。（2）節(jié)流效應由此可以看出，氣體節(jié)流膨脹后溫度并不總是降低的，其溫度決定于氣體的性質和所處的狀態(tài)。要實現節(jié)流制冷目的，要選擇合適的節(jié)流前溫度●節(jié)流膨脹（等焓膨脹）與等熵膨脹的比較即氣體的等熵膨脹效應總是大于節(jié)流膨脹效應。因此，對于同樣的初始狀態(tài)和膨脹比，等熵膨脹的溫降比節(jié)流膨脹要大，但它們的差值與溫度和壓力有關。當壓力較低而溫度較高時，差值就大。隨壓力增加，溫度降低，差逐漸減小，直至臨界點時為零。節(jié)流與等熵膨脹的特點如下：

①節(jié)流過程用節(jié)流閥，結構簡單，操作方便；等墑膨脹過程用膨脹機，結構復雜。②膨脹機中實際上為多變過程，因而所得到的溫度效應及制冷量比等熵過程的理論值小。③節(jié)流閥可以氣液兩相區(qū)內工作，即節(jié)流閥出口可以允許有很大的帶液量，而膨脹機出口允許的帶液量有一定限度。①計算流體在進口壓力P1和溫度T1時的焓h1，如為兩相流，此焓即應為氣液混合物的焓。③假定一個流體出口溫度T2。③按P2和T2條件進行閃蒸計算，求出氣、液各相組成及相對量。④根據上述閃蒸計算及假定的T2,求出口流體的焓h2。如為兩相流．此焓亦應為氣液混合物的焓。⑤如果h1=h2,則假定的溫度是對的。否則，重復部驟②—⑤，直到h1=h2

為止。目前，上述計算過程也多采用有關軟件由計算機完成?！駳怏w節(jié)流膨脹出口溫度的確定3.天然氣凝液回收工藝工藝方法以回收C3＋烴類為目的天然氣凝液回收工藝流程以回收C2＋烴類為目的天然氣凝液回收工藝流程●工藝方法一般，天然氣凝液回收主要由原料氣預處理、壓縮、凈化、冷凝分離、凝液分餾、干氣再壓縮以及制冷等部分組成。

原料氣的預處理原料氣預處理的目的是脫除原料氣中攜帶的油、游離水和泥砂等雜質。一般用分離、過濾單元設備實現，以保證冷凝正常進行。

原料氣的壓縮原料氣壓縮的目的：①為使更多的輕烴冷凝下來；②保證膨脹機的入口壓力，以產生足夠的冷量；③伴生氣壓力僅為分離器壓力（3.5atm)，要使回收輕烴后的尾氣壓力達到管輸壓力也需增壓。因此，對于伴生氣輕烴回收裝置都需增壓，氣井氣則可利用井口壓力，不一定增壓。

原料氣的凈化①脫掉原料氣中的水份，以防止在低溫下生成固體水合物物；②脫酸性氣體，以防腐蝕設備。當采用淺冷分離工藝時，只要原料氣中二氧化碳含量不影響商品天然氣的質量要求，可不必脫除二氧化碳.。

制冷系統(tǒng)①用蒸汽壓縮制冷系統(tǒng)對原料氣預冷，提供補充冷量；②用膨脹機制冷使原料氣冷卻到規(guī)定溫度，回收輕烴。

冷凝分離系統(tǒng)

●多級冷凝與分離當原料氣采用壓縮機增壓，或者采用透平膨脹機制冷時，這種冷凝分離過程通常是在不同壓力與溫度等級下分幾次進行的。

●適宜的冷凝溫度與壓力當原料氣組成及進裝置壓力已知時，應在冷凝計算的基礎上，根據工藝流程、干氣外輸壓力、凝液或產品收率和要求，以及裝置的投資和運行費用等因素確定適宜的冷凝分離壓力與溫度。

▲適宜冷凝壓力的確定根據氣液平衡原理，壓力升高，輕烴回收率增大，但壓力又不能過高。下圖為在生產LPG時，壓力對丙烷及乙烷收率的影響關系圖。①壓力超過4MPa后，丙烷收率增長較慢，而乙烷收率迅速增長，增加了脫乙烷塔塔頂氣量，因而丙烷收率下降。②壓力提高，乙、丙烷相對揮發(fā)度減少，不利于分離。同樣，對于生產NGL過程，在適宜的溫度范圍內，甲烷與乙烷之間也有類似的關系，壓力增加到某個值后，乙烷收率增加較小，而甲烷冷凝率增加較快。一般而言，對于生產LPG，P＝4MPa

對于生產NGL，P=5Mpa由右圖可知：

▲適宜冷凝溫度的確定由右圖可知，隨著冷凝溫度降低(＜－60℃），乙烷的冷凝率增加較快，而丙烷冷凝率的增加迅速變慢，這樣，不僅增加了冷量而且增加了脫乙烷穩(wěn)定塔的負荷，反而使關鍵組份收率下降。因此，應根據關鍵組份的回收率確定適宜的冷凝分離溫度。①需要增加膨脹機的級數(即增加膨脹比）以獲得更低的溫度等級，因而就要相應提高原料氣的壓力,增加原料氣壓縮機。會使投資及操作費用增加。②原料氣壓力提高后，使裝置設備、管線等壓力等級也提高，投資也隨之增加。③由于制冷溫度降低，用于低溫部位的鋼材等用量及投資也相應增加。因此，對于回收LPG，有預冷：C30－

77～80％；無預冷：C30－50％

對于回收NGL，有預冷：C20－86%

丙烷或乙烷的經濟回收率將隨著輕烴價格的提高和輕烴回收技術的提高而提高。

●回收率的確定回收率的確定原則應是使輕烴回收裝置具有更好的經濟效益，在原料組成一定的情況下，其經濟回收率與回收技術密切相關。過高的回收率會由于以下幾部分能耗的增加而使裝置變的不經濟甚至虧損：◆以回收C3＋烴類為目的天然氣凝液回收工藝流程

●采用冷劑制冷法的淺冷分離工藝流程①冷凍溫度：一般在-15℃～－35℃；冷凝壓力：1.6～2.4MPa②目的：回收丙烷及以上組分（C3+)，丙烷回收率20％～40％；③適應范圍：（a）當原料氣中出烴類含量較多，對丙烷的收率要求不高時；（b)只是為了控制天然氣的烴露點(生產管輸氣)，而對烴類收率沒有特殊要求的“露點控制”裝置；④進裝置的原料氣為低壓伴生氣，壓力一般為0.1～0.3MPa。對于丙烷收率要求較高、原料氣較富或其壓力低于適宜冷凝分離壓力而需設置壓縮機的天然氣液回收裝置，大多采用冷劑預冷與膨脹機聯合制冷法，冷劑為丙烷或氨。圖6－31為勝利油田某裝置采用的冷劑預冷與透平膨脹機制冷相結合的工藝流程，該流程的設計條件為：處理量為50×104m3/d,最低冷凍溫度為-85～-89℃,丙烷收率為80%～85%,液烴產量為110～130t/d。

原料氣中C3+含量約為250g/m3,其中丙、丁烷含量為6.86％。經過計算，僅用膨脹機制冷所得冷量尚不能滿足要求，故還須采用外加冷源的聯合制冷工藝。●采用預冷與透平膨脹機聯合制冷的工藝流程◆以回收C2＋烴類為目的天然氣凝液回收工藝流程

●采用兩級透平膨脹機制冷法的工藝流程

我國大慶油田在80年代中期從Linde公司引進的兩套60xl04m3/d的天然氣凝液回收裝置均采用兩級透平膨脹機制冷法，原料氣為伴生氣，進裝置壓力為0.127～0.147MPa，制冷溫度一般為-90～-100℃，乙烷收率為85％，每套裝置混合液烴產量為5xl04t/a。

我國遼河油田在80年代后期從日本日揮株式會社（JGCCORP）引進了一套有丙烷預冷的膨脹機制冷法從天然氣中回收乙烷的裝置。裝置處理量：120×104m3/d;

乙烷收率：85％；膨脹比：4.6●采用丙烷冷劑與透平膨脹機聯合制冷法的工藝流程流程特點：①低壓脫甲烷，膨脹比大（4.6）膨脹機出口溫度低（-117℃），穩(wěn)定塔頂溫（-112℃）；②需要嚴格限制二氧化碳的含量，不能超過0.42％（mol)，否則結冰；③脫甲烷塔在低壓下進行，可回收冷量多，可用于冷卻原料氣。冷量回收程度高。④脫乙烷塔需要增壓（脫乙烷塔一般在20kg/cm2以上操作）。故需要一臺液態(tài)泵。（這類泵的特點是：液態(tài)物料沸點低，揚程大，一般為離心式低壓特殊泵。1914年天然氣液化技術開發(fā)成功；1942年在美國的克利夫蘭建成了世界上第一座工業(yè)規(guī)模的LNG生產裝置；1959年第一艘LNG運輸船“甲烷先鋒”號跨海運輸，這是世界第一次實現液化天然氣跨海運輸。1975世界天然氣液化裝置達150多套（來往于中東、西歐、日本和美國之間）。天然氣長距離輸送的缺點是阻力損失大，投資高，適合平原地區(qū)；對于地形復雜，大海阻隔地區(qū)，適用于液態(tài)運輸，因為625m3/1m3液體。因此，天然氣液化技術也是天然氣加工的主要內容之一。◆天然氣液化技術發(fā)展簡史1.天然氣液化的發(fā)展概述四、液化天然氣（LiquefiedNaturalGas）

在LNG長距離運輸方面發(fā)展十分迅速。目前，世界天然氣貿易量的1/3是以LNG的方式成交。我國為解決我國沿海一帶的能源短缺問題，從外國進口LNG數量在不斷增加（進口：07年291萬噸，08年334萬噸，08年553萬噸）。因此，今后我國的LNG工業(yè)將會有較大的發(fā)展。我國從90年代開始陸續(xù)建成了幾套生產LNG的調峰型工業(yè)試驗裝置。河南濮陽投資６５００萬美元的中美合資液化天然氣（ＬＮＧ）生產項目；中石化將投資100多億元在青島膠南董家口碼頭建立的LNG接收站。該項目一期工程年轉接LNG300萬噸，二期工程年轉接LNG500萬噸，計劃氣源來自伊朗和俄羅斯；中石油集團首個液化天然氣項目于2008年6月在大連開工，目前已進度完成82%，主要接收來自澳大利亞、卡塔爾等國LNG資源，一期工程設計規(guī)模為300萬噸/年)；中石油青海油田計劃投資3億元在西藏拉薩建LNG接收站項目，計劃2011年10月向拉薩提供天然氣?！窕矩摵尚停阂夯芰Υ?，貯存能力也較大。以生產大量LNG供應用戶或出口為目的?！裾{峰型：將平時管輸來的相對富裕的天然氣液化、貯存、以供用氣高峰用。液化能力小，貯存和再汽化能力大(我國合肥、西安等城市都相繼建設有調峰型LNG裝置）。●終站裝置：用于大量接受由船從基本負荷型工廠運來的LNG，將其儲存和再汽化后分配給用戶，其特點是液化能力小(主要是將儲罐蒸發(fā)出天然氣再液化)。而再氣化能力及儲罐容量很大。◆LNG生產裝置分類◆原料氣的預處理原料預處理主要是為深度脫除以下組分：

H2O：易生成水合物，用吸附法深度脫除；

CO2：與水生成水合物或固體干冰，用胺法脫除；

H2S：對設備有腐蝕作用，用胺法脫除；COS：防止與水反應生成H2S、CO2，也是用胺法脫除之；

Hg：對鋁制換熱器有腐蝕作用，用可再生的HgSIV吸附劑脫除；

N2：會增加LNG的蒸發(fā)損失，用閃蒸分離法脫除。2.天然氣液化工藝◆天然氣液化原理及工藝

●節(jié)流制冷循環(huán)依據焦耳一場姆遜效應，使壓力氣體通過節(jié)流閥膨脹而得以冷卻并液化。這種循環(huán)的典型代表是以Linde循環(huán)。節(jié)流制冷循環(huán)的優(yōu)點是設備簡單、投資少，缺點是能耗高、效率低，一般液化比率僅為1％～2％，要用于LNG需要量少，同時氣體有壓差可供利用的小型LNG裝置中。

●膨脹機制冷循環(huán)即將高壓天然氣通過膨脹機膨脹，對外輸出功，同時使氣體自身冷卻和液化。膨脹機制冷循環(huán)由于操作比較簡單，投資適中，特別適合于液化能力較小的調峰LNG裝置

這種循環(huán)是使天然氣在多個溫度等級的制冷介質中分別與相應的冷劑換熱．從而使其冷卻和液化。流程圖見圖6－12●階式制冷循環(huán)缺點：機組多、流程復雜、冷劑用量大、需要專門生產和儲存各種冷劑的設備、管道和控制系統(tǒng)復雜、維修不便。因此．這種循環(huán)在70年代曾廣泛使用，現在新建的LNG裝置已基本不采用。

●混合冷劑制冷（MRC）

這種循環(huán)采用N2、C1