液化天然氣中輕烴處理工藝的優化設計

王娟娟

（長慶油田第一采油廠杏河集輸大隊，陜西 延安 717502）

一、目前我國液化天然氣中輕烴處理工藝

1 液化天然氣中輕烴分離專利現狀

我國進口LNG并沒有很成熟，因此國內各方面報道也并沒有出現輕烴分離技術的相關內容。而國際上最早的相關專利當屬美國于1960年研發出的輕烴分離技術了。由于這幾年LNG貿易在國際上比重的增加，相關專利也越來越多，單單美國就有US6604380B1、US3837172、US0188996A1等數項專利。雖然我國還沒有自主研發出輕烴分離工藝的專利，但以上這些都可以給我們的進口LNG產業起到很好的指路作用。

2 現有液化天然氣中輕烴分離工藝流程

以美國專利US6941771B2為例，其流程如下：

專利設備主要包括兩個LNG泵，一個換熱器，閃蒸塔，脫甲烷塔以及壓縮機。首先將原材料LNG從一個泵經過增壓，通過分流器分為大小兩股：大的一股去換熱器中預熱使得部分汽化，再進入閃蒸塔氣液分離，其中甲烷氣體從塔頂分出，而輕烴類就從塔底分出再進入脫甲烷塔二次分離；小的一股就去脫甲烷塔頂分流；多次分離以后，甲烷氣體全部從塔頂分出，塔底分出的液體就是輕烴類了。

因為必須要提高甲烷類氣體的壓力才能使其液化溫度高于換熱過程中LNG部分汽化的溫度，而該工藝采用壓縮機做功來提高甲烷類氣體壓力，所以該流程實際操作能耗較高。

3 現有輕烴分離工藝的不足

除了上文所提到的專利US6941771B2有不足之處外，其它的現有輕烴分離工藝流程都或多或少有著一些弊端。

美國專利US5114451等，因分離輕烴得到的甲烷基本為氣態，還需要經過大排量壓縮機壓縮天然氣才能使其達到高壓運輸管道的輸送壓力要求，能耗過高。

美國專利US0188996A1等，因為其流程是以調節熱值為目的，所以只對LNG進行了大致粗略的分離，而沒有將乙烷和丙烷進行再次分離，這樣就會在乙烯生產中造成資源浪費，不利于提高原料的利用率。

美國專利US0158458A1等，因為這種專利的工藝操作流程是連續、平均進行，輕烴分離和汽化同時進行，不利于天然氣的氣源調峰。城市居民每天要用到大量的天然氣，但是其使用量又會隨著時間段和季節氣候性影響而變化，所以燃氣行業時時刻刻要應對調峰壓力，即應該在用氣高峰多汽化供氣，在用氣低潮少汽化用洪氣。所以該專利的流程是不具有調峰能力的。

二、LNG中輕烴分離工藝的優化設計

1 LNG輕烴分離流程優化

從上文中輕烴分離流程可知，當LNG原料增壓過冷時，產生的冷量包括兩方面，顯冷和潛冷。其中顯冷指的是LNG溫度低于泡點的這部分冷量，其溫度較潛冷低；潛冷指的就是LNG相變汽化釋放的冷量。我這個方法就是根據冷量梯級利用的原則來優化使用LNG輕烴分離工藝產生的冷量，將其顯冷和潛冷分開利用，達到更加充分地利用率。

下面，同樣以美國專利US6941771B2為例，對其流程做出以下優化：

1.1 首先，將閃蒸塔底分出來的主要成分輕烴的LNG用泵增加壓力再輸入脫甲烷塔進行分離，使分離后從塔頂出來的甲烷氣體壓力高于LNG原料，從而使其液化溫度高于LNG部分汽化的溫度，這樣的冷量坡度差就可以利用LNG部分汽化的潛冷將高壓脫甲烷塔中分離的甲烷氣體液化。

1.2 通過調節一個增加的泵，使增壓后LNG具有的顯冷量不僅能夠將閃蒸塔中分離的甲烷氣體液化，還能有剩余的冷量進一步將部分液化的甲烷降至低溫，再節流降壓，使該甲烷能夠低壓液態儲存。而這部分甲烷液體的儲存和汽化恰好能夠解決面向城市居民的調峰壓力，來滿足不同時段不同季節不同地區的城市居民的用氣需求。

1.3 輕烴產品還可以和脫甲烷塔的輸入原料進行換熱，一方面能使輕烴產品受冷降至低溫，再通過節流降壓來實現輕烴產品的低壓液態儲存，方便后續的運輸和銷售工作；另一方面可以使脫甲烷塔的輸入原料受到預熱，節約加熱成本，降低設備能耗，同時又能減少脫甲烷塔在沸器的熱負荷，充分合理利用每一處資源。

2 輕烴分離工藝的優化設計前景

目前階段，我國發展乙烯工業的策略是煉油化工一體化，即擴大煉油能力，達到擴建和建設大型乙烯裝置的目的。按照這種策略，我國近年來的石油用量將大幅度上升，這樣一方面導致我國對國外石油的依賴性加大，對我國重工業發展和能源安全不利；另一方面，這一路線明顯跟不上歐美、中東等發達國家走乙烷丙烷路線的步伐，無論是工業成本還是綜合競爭力方面都差距甚遠。而使用液化天然氣中的輕烴分離工藝分離出的輕烴來發展乙烯工業，能節省下來原油數千萬噸，無論從哪方面來說都是一個萬全之策。所以，通過液化天然氣的輕烴分離工藝優化來發展乙烯工業，既能解決乙烯原料不足的問題，又能充分利用液化天然氣的各個部分，降低乙烯生產成本，為我國重工業發展鋪設了美好的道路。

結語

在堅持可持續發展戰略的今天，資源的合理利用顯得尤為重要，無論是液化天然氣引進我國，還是輕烴處理工藝分離收集輕烴產品都很好地體現了這一戰略方針。本文通過對LNG中輕烴處理工藝的優化設計提出一些個人的看法，希望相關產業及相關技術人員能夠更好地實現這一優化設計，為我國工業發展創造極其寶貴的技術指導經驗和經濟價值！

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