摘要：天然气轻烃作为我国重要的气体与液体燃料，是我国能源综合利用政策中能源转化项目的重点推广内容，所以为了进一步实现天然气轻烃的有效使用，加强对于轻烃的转化与利用，需要针对其处理工艺以及优化方式等进行探究，掌握工艺的关键参数控制，从而结合轻烃资源回收现状，提出加强对于天然气轻烃处理工艺的优化措施。
关键词：天然气；轻烃处理；工艺；优化设计
一、现阶段天然气轻烃回收技术的工艺现状
天然气作为新型的环保型资源，其中含有大量的乙烷甲烷等轻烃，尤其是在能源资源匮乏的现在，它们的市场价值不断受到人们的重视，我国的各个油田企业也将天然气轻烃回收装置和技术作为新的发展方向，所以我国在于天然气轻烃回收方面的相关技术和工艺也得到了较为全面的发展。由于对于环保产业的发展较为缓慢，所以天然气轻烃回收技术核装置也是相较于国际晚一些的，我国现阶段时使用的是又我国自行研发的多以回收液气（C3+C4）和轻油（C5+）为主，但是还是存在着一些问题的：装置的规模较小、处理的效率还是比较低的、成本较高。由于国外的相关技术话是比较领先于我国的，所以近几年我国也借鉴了一些先进的回收装置工艺、设备装备和自动型控制方面的相关技术，这也使我国的天然气轻烃回收技术有了较大发展。
二、天然气轻烃工艺原理与模拟
1、工艺技术原理
天然气加工系统中工艺计算的热力学基础在多个设备或单元中，都涉及到多种物性参数和热力学过程的计算，首先建立基本的物性参数及热力学计算方程是很有必要的。根据某天然气处理厂原料气特性参数，选择PR方程为基础进行热力学计算。PR方程的标准形式：
计算热力学过程的模型主要包括：泡点计算理论模型、露点计算理论模型、闪蒸计算理论模型、等焓计算理论模型、等熵膨胀计算理论模型等。根据原料气特性参数和产品气要求，工程主要应用闪蒸计算理论模型模拟计算，闪蒸计算理论模型如下：
2、工艺模拟
某天然气处理厂的原料气为油田伴生气，其处理过程包括以下工艺过程：①初分离。对原料气中的固体杂质、重组分进行过滤和分离，通常采用立式过滤分离器和三相分离器。②增压单元。主要是伴生气压力较低（1.2MPa以下），为了达到最佳的处理工艺要求，所以必须对原料气进行增压。③脱水单元。指脱除天然气中的饱和水蒸气或天然气凝液中溶解水的工艺过程。一般有吸附法、吸收法、低温法、膜分离法、气体气提法和蒸馏法。对于深度处理工艺，水露点要求较低，一般采用分子筛脱水工艺。④脱烃单元。由于伴生气中通常含有较多的乙烷及重烃，为了提高产品的价值，往往会最大限度地回收轻烃，分别得到高纯度的甲烷、乙烷、丙烷、丁烷产品。⑤脱酸单元。天然气中超过商品气指标或管输要求的酸性组分进行脱除的工艺过程。目前较为常用且技术成熟的工艺是MDEA法、EDA法。⑥尾气处理单元。酸气尾气达不到排放标准的，一般还会设计有尾气处理过程，如硫黄回收等工艺技术。目前，由于天然气处理厂的处理气量降低、气质变贫以及CO2含量升高造成丁烷产品不合格。经过对天然气深冷处理工艺参数进行优化，建立了深度处理工艺计算模型。利用HYSYS软件进行模拟计算，优化不同原料气组分时工艺流程各单元的工艺参数、热量与物料平衡。
三、天然气轻烃工艺优化设计
1、优化流程设计
目前，在天然气处理厂生产装置的工艺流程上相对较为完善，主要由多个处理单元所控制决定的，管线在输送气体之后，可以利用来气收球及段塞流捕集器单元进行天然气的初步处理，然后由露点控制、分子筛脱水单元与凝液稳定单元来进行稳定分离，实现不同元素的脱除工作，例如脱甲烷单元、脱乙烷单元、脱甲烷单元等，进行轻烃的进一步提取。这样能够保证轻烃的使用纯度，然而在此过程之中因为大多采取压力以及空冷方式去进行轻烃的提取，所以往往会忽视了流程设计的稳定性与可调节性，针对这一问题，在优化流程设计过程之中，应该加强对于模型工艺的定和调整，根据天然气商品不同使用需求，对于元素进行不同方向的提取，进一步稳定所提取出来的轻烃产品，优化性能指标的规定与计算，选择合适的环节模型与流程设计再进行天然气轻烃的生产。
2、优化气体回收设计
优化气体回收设计，不仅是因为回收下来的液烃能够具有更大的经济效益，转化成化工原料，同时也是为了加强对于天然气的烃露点控制，以此达到商品气质量指标，从而避免气液的两相流动，是天然气输送与使用过程中的重要要求。所以在优化气体回收设计的过程之中，应该注重对于储层压力的保持，将气体回注到地层，提气采收率，然后尽可能的脱去碳元素，来提升资源的使用质量。在原料的能耗应用上，也可以对于输入原料进行处理，通过调节原料的温度来节约加热成本，并且节约了加热的基本成本，因为热负荷减少了，所以轻烃产品整体耗损也见小了，进一步提升了资源利用率。
四、天然气轻烃回收新技术分析
1、涡流管技术
涡流管技术其实在我国出现的还是比较早的，但是在研究和应用的过程中效果一直都不好，从而也就没有发展起来，但是随着轻烃回收工艺处理技术的改善和创新，这个技术又被重新关注，尤其是在天然气中轻烃的回收处理，效果还是很好地。在环境恶劣的油气田中，一般的回收技术比较难适应，而涡流管技术却能够很好的解决这类问题，而且可靠性和安全系数都非常高，这也是在天然气生产应用快速发展的过程中这个技术被广泛应用和发展的关键。涡流管的结构比较紧凑，所以占的体积小，质量轻，在应用中容易搬运，操作性也强，在以后的天然气生产轻烃的回收中发展的会越来越好。
2、轻油回流技术
轻油回流技术就是对于油的吸收功能加以利用，通过对于轻油回流的回流泵的增加来使经由液化气塔后的部分气体会再经由蒸发器的蒸发，进一步使气体天然气中各个轻烃的液化率提高。这一工艺的使用在某种程度上来说增加了制冷系统的冷负荷，但是相较于分离压力的提高来讲，轻油回流所消耗的能量较低，这个方法技艺对于外冷法工艺而言也是一种更为简单且更为有效的工艺技法，在实践情况下也可以得到证明：在气体气压较低的情况下，使用轻油回流的工艺方法要比在高压的情况下的经济效益高很多。
3、过冷技术
过冷技术具体来收可以包括两种方式方法：气体过冷技术工艺也就是GSP和液体过冷技术工艺又称为LSP。气体过冷技术是针对于较贫气体的处理装置而作改进的技艺，气体过冷技术的使用可以让回收的气体保证回收率的情况下，进一步使元其中的二氧化碳的容量高于传统的膨胀制冷工艺的容量，并且耗能也相对于传统工艺来说较少。对比而言液体过冷技术是对于较富气体的处理设备装置来作改进的技术工艺，液体过冷技术的使用经过实践证明可以使常规流程中的高压和低温情况的出现有所减少，进一步减少了功率的消耗量。
结束语
目前的天然气轻烃设计已经开始向环保化、高效益化、可调节化方向发展。除了引进的LNG现有的工艺技术应用之外，还需要加强对于设备、流程与技术的优化，增强原材料资源的可以利用率，实现资源的合理配置，通过优化气压调节、温度调节的功能部分，从根本上提升轻烃的使用质量，推动天然气采集与应用的技术发展与工艺进步。
参考文献：
[1]李泽旭.轻烃回收工艺的发展方向及新技术分析[J].化工管理，2017（18）.
[2]王喜武，尹腾.龙凤山天然气轻烃回收工艺研究现状与进展[J].山东工业技术，2016（17）：59.
论文作者:李庆章
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/29
标签：天然气论文; 工艺论文; 技术论文; 气体论文; 过冷论文; 单元论文; 轻油论文; 《基层建设》2019年第4期论文;