低温分离法在油田伴生气轻烃回收中的应用

低温分离法在油田伴生气轻烃回收中的应用

田,力 ,韩庆庆 ,徐,盼

长庆油田分公司第五采油厂  陕西 西安 718600

摘要:自二十大召开以来，我国逐渐开始重视天然气的回收处理工作，油田中的伴生轻烃作为石油化工方面的重要原料，能够服务于社会生产的各个行业，因此轻烃的经济效益非常显著。我国最近几年轻油回收工艺发展非常迅速，本文将结合具体的生产案例论述低温分离法在油田伴生气轻烃回收工作中的应用。

关键词:伴生气轻烃;回收;低温分离

低温分离方法主要利用伴生气中各烃类组分露点不同特性，将伴生气冷凝到一定温度下，使得伴生气中的重烃组分被冷凝为凝液，沉降出来，与气体分离。根据制冷方式的不同，又分为冷剂制冷、膨胀制冷和联合制冷三种方法。介绍了该技术的应用原理，然后结合以往的生产案例，对于优化工艺生产、调整参数结构提出了相关的建议，希望能够帮助推动油田伴生轻烃的回收工作，提高当地经济效益。

1伴生气轻烃回收技术原理

在油田生产工作中常用的轻烃回收方法主要有吸附法、低温分离法以及其他的一些新型方法，其中低温分离方法是当前油田伴生轻烃回收工作中最长利用的一种回收方式。该工艺作为国内轻烃回收工艺的主流技术，具有单笔投入资金少、运行成本低、回收率较高的特点。但是该工艺的实施需要营造良好的制冷环境，所以在实际操作的过程中也会面临着很多的安全隐患。低温分离方式根据制冷原理的不同可以分为冷剂制冷、膨胀制冷、热分离制冷以及混合制冷4种方式，下面将结合具体的案例做出详细解释。低温分离法主要根据各种烃类性质以及冷凝温度的不同，将原料的温度首先降低到一定温度，然后将沸点较高的烃类从中分离，经过冷凝蒸馏之后得到质量合格的产品。该种方法在油田伴生气轻烃的回收系统中应用非常普遍，主要工艺有脱水、压缩、冷凝、回流等4个步骤，其中冷凝工艺的质量直接影响轻烃的回收效率，技术人员在生产的过程中需要严格控制冷凝温度以及冷凝的压力。

2案例分析

国内某工程的投资规模较小、含水量较高、伴生气含量较低，该工厂所生产的轻烃主要利用氨制冷以及膨胀剂制冷2种复合的制冷方式，旨在能够最大程度回收石油伴生气中的轻烃。首先，氨制冷方式主要利用液态氨蒸发需要吸收大量热的物理性质来降低原料表面存在的温度，该制冷剂的温度能够将物体表面温度控制在－18℃以下;膨胀制冷剂主要利用原料的膨胀做功，消耗内部气体内能降低温度的方式来分离物体，制冷的温度能够控制在－45℃以下，并且冬季夏季实施不会产生过大的温度差异，制冷效果良好，轻烃的液化产量较高。但是在夏季运用的时候应该注意控制外界温度，否则制冷效果将不会达到理想的效果，并且因为分馏效果较差导致液化气的产量降低。目前该厂所应用的生产建设装置仍然停留在建厂之初所应用的原始装置，完整的生产工艺处理体系需要包括压缩、脱水、制冷、低温分馏等多个步骤，为了能够满足当前的生产需求，提高压缩效果，需要引入新的循环制冷系统以及改进制冷工艺。另外，因为当前的冷却循环系统存在年久失修的问题，管道内部存在较多的污垢，氨冷凝器的出口温度常常因为长时间的工作达到20℃以上，使得热交换效果非常差，难以达到预期的冷凝效果。长时间的高温工作会使得整个系统的压力过大，尤其在炎热的夏季，会出现火灾危害，所以每到夏季该厂都会停运一段时间。

2.1 制冷工艺分析

制冷工艺是低温分离法中的核心技术，该技术的先进程度直接关乎到工厂的未来经济效益以及轻烃回收率，按照实施方法的不同可以分为以下几种制冷技术。

2.1.1冷剂制冷

冷剂制冷根据工作原理可以分为压缩制冷和吸收制冷2种方式，因为后者的工作效率降低，所以现在普遍应用压缩制冷工艺。该方法主要是通过改变制冷剂的物理形态，通过物理反应吸热制冷，因为制冷效果良好，没有刺激性气体的产生，并且材料比较容易获取，因此在低温分离法中应用广泛。

冷剂制冷法的制冷工艺属于分离系统外的部分，制冷量不会受到分离气体的影响，该工艺的实施不会受到天然气区域的影响，对于外部压力没有严格的要求，能够应用在大规模的生产工艺中。但是该工艺因为实施流程复杂、单位投资较大、复合制冷剂的把控难度较大，所以需要在使用之前仔细考虑经济效益和产出质量之间的利益关系。

2.1.2复合制冷

为了能够提高轻烃的回收效率，往往需要将温度降到更低，传统的制冷工艺很难达到这样的要求，因此需要采取2种以上制冷方法相混合的方式最大限度降低制冷的温度，提高轻烃的回收率。复合制冷工艺将冷剂制冷，膨胀制冷等多种方式有机结合。比较典型的方法就是直接将冷量和膨胀制冷剂结合，通过采用逐级冷冻，逐渐分离的方式来降低冷量的消耗速率，提高冷冻程度。因为复合冷冻方式采用2种以上的冰冻方法，所以冷源较为可靠，能够使用在多种工作环境下。

2.2 技术改进及其效果

为了能够彻底解决上述出现的种种问题，提高工厂生产效率，该工厂从如下几个方面进行了改进。

2.2.1提高轻烃产量

为了能够提高轻烃的产量，有关技术人员曾经尝试降低燃烧塔顶部的温度，这种方式能够直接有效提高轻烃的产量，但是后来经过检测，这些轻烃的很多参数都是不合标准的，同时也给运输和搬运的工作带来较大麻烦。后来严格按照标准的参数需求，将燃烧塔顶部的温度控制在65℃~75℃之间，在保证生产质量的同时，生产出最大程度的合格轻烃，最终轻烃的生产量能够保持在3t/d以上。

2.2.2改造高能耗设备

在节能减排、绿色环保的生产理念下，2016年底该厂对于原本较高能耗的生产设备进行改造，将原本能耗较大的氨制冷压缩机以及螺杆空压机等设备进行升级改造，很大程度上提升了轻烃的回收效率。在温度较高的夏季，系统的频繁长期运行会导致内部温度过高增加系统的运行压力，增加系统荷载，为了能够保证浅冷温度以及内部压力平衡，需要引进3台空调制冷设备降低原料的表面温度，但是这种操作必然会增加系统的能源消耗，从安全生产，节能经济的角度考虑，该工厂决定抛弃原有的机器设备，该厂于2016年底彻底停止轻烃生产装置的应用。

2.2.3控制生产成本

该厂在停止开启运氨制冷，膨胀剂制冷相关装置的前提下，利用冷风以及自然冷却的方式回收轻烃。原料在经过增压之后会经过冷风机，温度大约能够降低到20℃以下，然后再穿过长度为600m的管盘和周围的环境进行热交换处理，此时温度能够降低到－20℃以下，最后利用分离装置进行脱液工作。所有流程能够节约用电量6000度/d。当前该工厂已经停止运行了内部所有的分离工艺，全部采用能耗降低的冷风管与管程冷却相结合的工艺生产轻烃。随着油田的不断开发以及利用，原本的生产规模已经无法满足现有的生产需求，工厂内部的生产设备需要被不断升级和改造，从而达到节能减排的效果。

结语

回收油田伴生气中的轻烃，能够保证管道内部传输工作的稳定性，防止气流出现交互现象，帮助当地施工团队提高经济效益。通过研究轻烃的回收利用对于深入使用天然气资源，提高油田的整体效益都是具有重要影响的。本文通过介绍低温分离法在油田中的应用情况，希望能够给地方施工团队带来技术上的帮助以及提高。

参考文献:

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[3]刘振潭，刘鑫．低温分离法在油田伴生气轻烃回收中的应用[J]．数字化用户，2018，24(13):110．