液化天然气中轻烃处理工艺的优化设计

王娟娟

（长庆油田第一采油厂杏河集输大队，陕西 延安 717502）

一、目前我国液化天然气中轻烃处理工艺

1 液化天然气中轻烃分离专利现状

我国进口LNG并没有很成熟，因此国内各方面报道也并没有出现轻烃分离技术的相关内容。而国际上最早的相关专利当属美国于1960年研发出的轻烃分离技术了。由于这几年LNG贸易在国际上比重的增加，相关专利也越来越多，单单美国就有US6604380B1、US3837172、US0188996A1等数项专利。虽然我国还没有自主研发出轻烃分离工艺的专利，但以上这些都可以给我们的进口LNG产业起到很好的指路作用。

2 现有液化天然气中轻烃分离工艺流程

以美国专利US6941771B2为例，其流程如下：

专利设备主要包括两个LNG泵，一个换热器，闪蒸塔，脱甲烷塔以及压缩机。首先将原材料LNG从一个泵经过增压，通过分流器分为大小两股：大的一股去换热器中预热使得部分汽化，再进入闪蒸塔气液分离，其中甲烷气体从塔顶分出，而轻烃类就从塔底分出再进入脱甲烷塔二次分离；小的一股就去脱甲烷塔顶分流；多次分离以后，甲烷气体全部从塔顶分出，塔底分出的液体就是轻烃类了。

因为必须要提高甲烷类气体的压力才能使其液化温度高于换热过程中LNG部分汽化的温度，而该工艺采用压缩机做功来提高甲烷类气体压力，所以该流程实际操作能耗较高。

3 现有轻烃分离工艺的不足

除了上文所提到的专利US6941771B2有不足之处外，其它的现有轻烃分离工艺流程都或多或少有着一些弊端。

美国专利US5114451等，因分离轻烃得到的甲烷基本为气态，还需要经过大排量压缩机压缩天然气才能使其达到高压运输管道的输送压力要求，能耗过高。

美国专利US0188996A1等，因为其流程是以调节热值为目的，所以只对LNG进行了大致粗略的分离，而没有将乙烷和丙烷进行再次分离，这样就会在乙烯生产中造成资源浪费，不利于提高原料的利用率。

美国专利US0158458A1等，因为这种专利的工艺操作流程是连续、平均进行，轻烃分离和汽化同时进行，不利于天然气的气源调峰。城市居民每天要用到大量的天然气，但是其使用量又会随着时间段和季节气候性影响而变化，所以燃气行业时时刻刻要应对调峰压力，即应该在用气高峰多汽化供气，在用气低潮少汽化用洪气。所以该专利的流程是不具有调峰能力的。

二、LNG中轻烃分离工艺的优化设计

1 LNG轻烃分离流程优化

从上文中轻烃分离流程可知，当LNG原料增压过冷时，产生的冷量包括两方面，显冷和潜冷。其中显冷指的是LNG温度低于泡点的这部分冷量，其温度较潜冷低；潜冷指的就是LNG相变汽化释放的冷量。我这个方法就是根据冷量梯级利用的原则来优化使用LNG轻烃分离工艺产生的冷量，将其显冷和潜冷分开利用，达到更加充分地利用率。

下面，同样以美国专利US6941771B2为例，对其流程做出以下优化：

1.1 首先，将闪蒸塔底分出来的主要成分轻烃的LNG用泵增加压力再输入脱甲烷塔进行分离，使分离后从塔顶出来的甲烷气体压力高于LNG原料，从而使其液化温度高于LNG部分汽化的温度，这样的冷量坡度差就可以利用LNG部分汽化的潜冷将高压脱甲烷塔中分离的甲烷气体液化。

1.2 通过调节一个增加的泵，使增压后LNG具有的显冷量不仅能够将闪蒸塔中分离的甲烷气体液化，还能有剩余的冷量进一步将部分液化的甲烷降至低温，再节流降压，使该甲烷能够低压液态储存。而这部分甲烷液体的储存和汽化恰好能够解决面向城市居民的调峰压力，来满足不同时段不同季节不同地区的城市居民的用气需求。

1.3 轻烃产品还可以和脱甲烷塔的输入原料进行换热，一方面能使轻烃产品受冷降至低温，再通过节流降压来实现轻烃产品的低压液态储存，方便后续的运输和销售工作；另一方面可以使脱甲烷塔的输入原料受到预热，节约加热成本，降低设备能耗，同时又能减少脱甲烷塔在沸器的热负荷，充分合理利用每一处资源。

2 轻烃分离工艺的优化设计前景

目前阶段，我国发展乙烯工业的策略是炼油化工一体化，即扩大炼油能力，达到扩建和建设大型乙烯装置的目的。按照这种策略，我国近年来的石油用量将大幅度上升，这样一方面导致我国对国外石油的依赖性加大，对我国重工业发展和能源安全不利；另一方面，这一路线明显跟不上欧美、中东等发达国家走乙烷丙烷路线的步伐，无论是工业成本还是综合竞争力方面都差距甚远。而使用液化天然气中的轻烃分离工艺分离出的轻烃来发展乙烯工业，能节省下来原油数千万吨，无论从哪方面来说都是一个万全之策。所以，通过液化天然气的轻烃分离工艺优化来发展乙烯工业，既能解决乙烯原料不足的问题，又能充分利用液化天然气的各个部分，降低乙烯生产成本，为我国重工业发展铺设了美好的道路。

结语

在坚持可持续发展战略的今天，资源的合理利用显得尤为重要，无论是液化天然气引进我国，还是轻烃处理工艺分离收集轻烃产品都很好地体现了这一战略方针。本文通过对LNG中轻烃处理工艺的优化设计提出一些个人的看法，希望相关产业及相关技术人员能够更好地实现这一优化设计，为我国工业发展创造极其宝贵的技术指导经验和经济价值！

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