天然气处理工艺和轻烃 回收技术
新疆油田公司 2008.5
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天然气加工工程 天然气处理工艺技术 天然气轻烃回收工艺技术 硫化氢腐蚀原理与防护技术 天然气计量自动化
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天然气加工工程
一、天然气组成与分类������ 二、天然气处理与加工的原因������ 三、天然气处理与加工的范畴������ 四、天然气产品质量指标������ 五、天然气综合利用
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天然气处理工艺技术
原料气中不同组分C2、C3、C4、C5的液化率与温度的关系，总的趋 势是随着压力的增高和温度的降低，混合气中的各组分的液化率都得到 了提高。但是各单体烃液化速率不相同。而当温度为-20℃，压力大于 1.8MPa时，液化率增长幅度减小，并且乙烷（C2）的液化率较高 （≥76.2%）。C3+的液化率随着压力的升高和温度的降低而增加。同样， C3+的液化率在增加的同时，乙烷（C2）的液化率也随之提高，这不仅要 耗费更多的冷量来冷凝乙烷（C2），而且要耗费更多的热量将其从液烃 中分离出来。同时也要兼顾考虑回收装置不能在过高压力和过低温度下 运行这一重要因素。 因此，这就要求我们在实验分析和研究过程中，不能一味地追求理 论计算研究的理想状态。提出与现场目前分离最高条件（压力、温度控 制）和分离设备能力不相符的理想的“最优”条件。所以要求我们在分 析研究中提出多种可行性方案，并且进行分析对比，选择出合理的液烃 回收制冷方法。
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天然气轻烃回收工艺技术 低温分离法
制冷方法一般分为 1、相变制冷（外冷） 2、气体膨胀制冷（内冷）
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天然气轻烃回收工艺技术
一、天然气处理站轻烃回收实验方法研究目的
为提高油气综合利用水平，进行天然气处理站轻烃回收实验方 法研究有十分重要的现实意义。凝析天然气和伴生气中含有大量的丙 烷及丙烷以上重烃组分，从中回收和合理利用这部分烃类资源，将提 高油气田开发的经济效益。
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天然气处理工艺技术
三、酸性天然气脱硫 醇胺法脱硫工艺 选择性吸收脱硫工艺 其它脱硫方法介绍 硫磺回收（克劳斯法）
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天然气处理工艺技术 四、轻烃回收 原料：
天然气(油田气、气井气、原稳气；炼厂气(催裂化气)
目的： 1、为了控制天然气的烃露点以达到商品气质量指标，以 避免气液两相流动；(输送要求) 2、回收下来的液烃能带来更大的经济效益，可以用作燃 料和化工原料。(利益驱动)
(1)C5界定法——干、湿气的划分
①干气(dry gas)：指1Sm3(CHN)井口流出物中，C5以上烃液含量低于 13.5cm3的天然气。 ②湿气(wet gas)：指1Sm3(CHN)井口流出物中，C5以上烃液含量高于 13.5cm3的天然气。
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天然气加工工程
(2)C3界定法——贫、富气的划分
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天然气轻烃回收工艺技术
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天然气轻烃回收工艺技术 轻烃回收方法 低温分离法 低温分离法(冷凝分离法)则是利用原料气中各 烃类组分冷凝温度不同的特点，通过制冷将原料气 冷至一定温度从而将沸点较高的烃类冷凝分离并经 凝液分馏分离成合格产品的方法。其最根本的特点 是需要提供较低温位的冷量使原料气降温。按制冷 温度的不同，低温分离法又分为浅冷分离和深冷分 离工艺。
②凝析井气：天然气由井流出后，经减压降温即分离成气液两相， 液相主要为凝析油。凝析气井气中除甲、乙烷外，还含有一定量的 丙、丁烷以及戊烷（C5+）以上的烃类。
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天然气加工工程
(2)伴生气(associated gas)，亦称为油田气(oil field gas) 它是 伴随原油共生并与原油同时被采出的天然气。在地层中为油、气两 相。油田气中除甲、乙、丙、丁烷外，还含有戊、已烷，甚至C9、 C10组分。 2、按天然气烃类组成分类
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天然气处理工艺技术
一、天然气脱水的主要原因 1、天然气会与其中所带的液体或水形成固体化合物，造成堵塞 阀门，设备甚至是整个管线。 2、造成腐蚀，特别是在CO2和H2S存在的情况下。
3、水会在管线中冷凝，从而造成段塞流。
4、对于长输管线，会降低管线的输气能力。减少天然气的热值。 5、外输气必须满足气体质量标准。 6、脱水能保证天然气在深冷的条件下装置能正常运行。 因此必须把大部分水脱除。
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天然气处理工艺技术
二、脱水的方法 1、直接冷却法。如：膜分离技术 2、溶剂吸收脱水溶剂：如：TEG法（三甘醇再生的工艺流程）工艺 流程和主要设备和TEG法脱水操作注意事 项 三甘醇又称二乙醚乙二醇，简称TEG，是无色无臭有吸湿性的够稠 液体，相对密度1.1254，溶于水和乙醇，不溶于苯、甲苯和汽油 。三甘醇脱水技术是利用三甘醇溶剂在高压常温下将天然气或合 成气中的水份吸收，并在降压和升温的情况下，将水从溶剂中脱 出，同时三甘醇获得再生。 3、固体吸附法脱水工艺
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天然气加工工程
一、天然气组成
1、烃类 (1) 烷烃：绝大多数天然气是以CH4为主要成分，占60%～～90%(V)。同时也含 有一定量的乙烷、丙烷、丁烷。有的天然气还含有戊烷以上的组分，如C5 ～C10的烷烃。 (2) 烯烃和炔烃：天然气有时含有少量低分子烯烃如乙烯和极微量的低分子炔 烃(如乙炔)。 (3) 环烷烃：天然气中有时含有少量的环戊烷和环已烷 (4) 芳香烃：天然气中的芳香烃多为苯、甲苯和二甲苯。 2、非烃类 (1) 硫化物： H2S、CS2、COS、RSH、RSR’、R-S-S-R’、C4H4S。 (2) 含氧化合物：CO2、CO、H2O。
3、如果对于要将气体回注地层以保持储层压力，提高油 气采收率时，需要尽可能地脱除Ｃ2＋。
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天然气轻烃回收工艺技术
1、概述 天然气的组成因油气田或层系不同而异。油田气、部分气田的 气井气含有较多的乙烷（C2H6，常简略为C2）、丙烷（C3）、丁烷 （C4）、戊烷及戊烷以上（C5+）的烃类，这些天然气称为“富气”。 富气中的这些烃类可以以液体产品的形式从天然气中加以回收，这 一过程称为天然气凝液（NGL）的回收，国内常称为轻烃回收。 2、轻烃回收的方法： 主要有油吸收法、吸附法和冷冻分离法。 冷冻分离法中，可使用的制冷方法有节流膨胀制冷、热分离机制冷、 透平膨胀机制冷、外加冷源制冷等。 冷冻分离法的典型工艺流程有三种类型：膨胀机制冷（或称为直接膨 胀制冷）、外加冷源制冷和混合制冷。混合制冷是前两者的综合。
轻烃回收工艺目前广泛采用的是低温分离法或低温分离法与其 它方法的组合—复合回收法。低温分离法具有投资少、操作费用低和 回收率高的优点。稳定后的富气通过低温分离装置把气体中的丙烷以 上（C3+）重组分从气体中分离出来。得到混合液烃。在分馏得到所需 的产品---轻质油和石油液化气。
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天然气处理工艺技术
(3) 其它气体：He、N2。H2
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天然气加工工程 二、天然气的分类
天然气的分类方法通常有三种。
1、按矿藏特点分类
(1)非伴生气(unassociated gas)：如气井气(gas well gas)、凝析 井气(condensate gas)。
①气井气：即纯气田天然气，气藏中的天然气以气相存在为主，主 要为甲烷，含少量乙、丙、丁烷和非烃气体。
mij———— 一定条件下的质量液化率，%； nij———— 一定条件下冷凝出的液烃中的C3+含量，质量%； a ———— 原料气的C3+含量，质量%。
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天然气处理工艺技术
同时计算得到天然气处理站各条件下的体积液化率、质量液化 率、C3+回收率、冷凝出的液烃中C3+含量。 利用相关的模拟软件，比如：ECLIPES、CMG、VIP和PVT Pro软 件，基于原料气样品实验组成数据，模拟计算得到了原料气的相包 络线，模拟计算出各条件下的液烃回收率，建立了液烃回收率图版。 比较现场冷凝条件下预测的和实际的液烃回收率，根据图版总结出 液烃回收率以及液相中C3+含量的变化规律，研究气体液化率与压力、 温度之间的关系，找到天然气处理站优化的冷凝条件。为现场处理 工艺的改进和调整提供实验依据。
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天然气处理工艺技术
首先要取得天然气处理站经预处理及净化后的原料气以及外输干气 、液化气样品，实验室分析其密度、组成等参数。
再根据天然气处理站的原料气处理量和液化气、轻质油的产量数据 ，基于质量平衡计算得到了液烃回收率。
C3+回收率的计算公式如下：
Eij=mij
×n
ij/a
式中：Eij———— 一定条件下的C3+回收率，质量%；
二、天然气处理站轻烃回收实验方法和研究
是在对天然气处理站原油稳定富气的轻烃回收工艺流程了解 和研究的基础上，进行天然气处理站各进口和出口的油气取样分析 和研究，从而得到最合理的天然气处理方案。同时也可对目前处理 装置控制条件、处理方法进行评价。
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天然气处理工艺技术
三、油田气轻烃回收实用技术实验步骤和研究方法
液体 分离
天然气 脱硫
水、烃露 外输气 点控制 H 2O
井口装置
烃回收 地面
脱硫再生 气藏 H 2S CO2 硫回收 硫
LPG 凝液
单元过程：节流、闪蒸、吸收、解吸、 精馏、换热、反应、吸附等。
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天然气加工工程
天然气产品质量指标
1、天然气产品：商品气(sales gas)、液化石油气(LPG)、稳定 轻烃等。 2、产品技术指标 (1)热值(heat value)：指单位体积或质量天然气的高发热量或 低发热量。 (2)含硫量(sulfur content)：指天然气中H2S含量或总硫(H2S有 其它形态的硫)含量。 (3)烃露点(hydrocarbon dew poiter dew point)：一定压力条件下，天然气与液态 水平衡时所对应的温度。 (5)含水量(moisture content)：单位体积天然气中所含水蒸气 量的多少。