前言
天然气作为一种高效清洁能源在世界一次能源消费结构中占有的比例逐年增大，在世界范围内，天然气的产量和消费量增长加快；尤其在城市燃气和工业燃料方面发挥着重要的作用，此外，天然气发电和天然气化工方面也存在这一定的优点，其环保效益和经济效益得到充分体现。利用天然气凝液回收工艺技术，回收轻烃，能够充分利用天然气资源，分层次利用能源，进一步降低油气损耗，减少挥发的油气对大气的污染，提高生产和运输过程中的安全性，最终提高油气田开发和生产的综合经济效益。轻烃也是一种优良的石油化工原料，它的回收已成为各大油田的重要工作，并成为各大油田新的经济增长点。
油田气中含较多重烃，从中脱除重烃组分，生产出液化石油气和稳定轻油及其它馏分。液化气作为一种优质、清洁、高热值的燃料，无论是市场价格还是单位质量发热值，都远高于天然气。它的用途广、市场大，经济效益和社会效益显著。近年来，随着石油资
源的减少，液化气的价格一直偏高。液化气将是我国长期短缺的能源产品，因此，对轻烃回收技术进行深入的研究，有利于我国石油资源的合理利用，对提高C3收率，降低装置操作能耗，具有重要的现实意义。
1天然气轻烃回收目的
轻烃回收的目的有三种：一是满足管输要求，生产可传输的气体(不含在重烃中的，也许会在管线中凝结)；二是满足天然气燃烧热值要求，满足销售气规定；三是在某些条件下，需最大限度地追求凝液的回收量，使天然气成为贫气(液体产品比气体产品价值更高)，可作为燃料和化工原料，带来更大的经济效益和社会效益。
(1)满足管输气质量要求
为了满足管输气的质量要求，海上或内陆边远地区生产的天然气有时需要就地预处理，然后再经过管道输送至天然气处理厂进行下一步处理。如果天然气在管输过程中有凝液析出，将会带来以下问题：当压降相同时，单相流动所需管线的直径比两相流动要小。当两相流流体到达目的地时，必须设置段塞流捕集器以保护下游设备。
为了防止管输中有液烃析出，可以考虑采用以下方法解决：
①只适度回收天然气凝液，使天然气烃露点满足管输要求，以保证天然气在输送时为单相流动，此法通常称之为露点控制法。
②将天然气压缩至临界冷凝压力以上冷却后再用管道输送，从而防止在管输中形成两相流，即所谓密相输送。此法所需管线直径较小，但管壁厚，而且压缩能耗很高。
③采用两相流动输送天然气。
(2)使商品气符合质量指标
为了满足商品天然气质量指标的要求，需要将从井口采出和从矿场分离器分出的天然气进行处理，即：
①脱水，以满足商品气的水露点指标。当天然气需经压缩才能达到管输压力要求时，通常要先将压缩后的气体冷却并分出游离水后，再用甘醇脱水法等脱除其余水分。这样，可以降低甘醇脱水的负荷和成本。
②需脱除天然气中含有的H2S、C02这些酸性组分。
③当商品气有烃露点的指标要求时，还需要脱凝液或回收天然气凝液。此时，如果天然气中氮气等不可燃组分含量较多，则应保留一定量的乙烷及较重烃类以符合商品气的热值指标：如果天然气中可以冷凝回收的烃类很少，则需适度回收天然气凝液以控制其烃露点；如果可以冷凝回收的烃类成为液体产品比其作为商品气中的组分具有更好经济效益时，则应在符合商品气最低热值的前提下，最大程度回收天然气凝液。因此，天然气凝液的回收程度不仅取决于天然气的组成，还取决于商品气热值、烃露点指标等因素。
(3)最大程度回收天然气凝液在下述情况下需要最大程度回收天然气凝液。
①回收液烃的主要目的是为了尽可能增加原油产量。
②从天然气凝液回收过程中得到的液烃产品价值很高，因而它具有良好的经济效益。由此可知，回收凝液的目的不同，对凝液的收率要求也会有所区别，因此，获得的凝液组成也各不一样。
2 天然气处理厂中轻烃回收方法
为满足天然气长输管线的烃露点要求，并回收天然气中高价值的丙烷、丁烷、液化气及轻油，近年来轻烃回收工艺得到了较大的发展。天然气凝液回收主要有三种方法：油吸收法、冷凝法和吸附法。目前国内外轻烃凝液回收装置使用较多的是冷凝法。冷凝法回收天然气凝液，就是在一定压力下将天然气中的C2+或C3+组份在较低温下，较重的组分冷凝出来，从而达到气液分离的目的。冷凝法按冷凝的程度分为浅冷和深冷，浅冷工艺主要从天然气中回收C3+组份、工艺操作的温度在．25℃～40℃；深冷工艺主要是从天然气中回收C2+组份、工艺操作的温度在-90℃～100℃。
2.1 油吸收法
油吸收法是利用不同烃类在吸收油中溶解度不同进行回收的一种方法。目前吸收油包括石脑油、煤油、柴油等稳定天然汽油。油吸收法具有用油量少，凝液回收率高的特点。目前，根据温度的高低，可以将其分为三种方法，分别为常温、中温、低温。常温油吸收法的温度一般为30℃；中温油吸收法的温度则约为-20℃，低温油吸收法的温度为-40℃。在上个世纪中期，油吸收法已经成为一种常用的回收方法，其具有范围宽、系统压降小等优势。
2.2 冷凝分离法
冷凝分离法是利用在一定压力下天然气中各组分的挥发度不同，将天然气冷却至烃露点温度以下，得到一部分富含较重烃类的天然气凝液。此法的特点是需要向气体提供足够的冷量使其降温。按照提供冷量的制冷系统不同，冷凝分离法可分为冷剂制冷法、直接膨胀制冷法和联合制冷法三种。冷剂制冷法也称为外加冷源法(外冷法)，是由独立设置的冷剂制冷系统向原料气提供冷量，根据原料气的压力、组成及要求的天然气液的回收深度，可选择不同温度级别的冷剂(制冷工质)，制冷循环可以是单级或多级串联，也可以是阶式制冷(覆叠式制冷)循环。直接膨胀制冷法也称膨胀制冷法或自制冷法。此法是通过各种类型的膨胀设备使气体本身的压力能转变为冷能，气体自身温度降低，将轻烃从天然气分中离出来。常用的膨胀制冷设备有节流阀、透平膨胀机及热分离机等。联合制冷法又称为冷剂与其接膨胀联合制冷法。此法冷量来自两部分：一部分由膨胀制冷法提供；一部分则由冷剂制冷法提供。当原料气组成较富，或其压力低于适宜的冷凝分离压力，为了充分、经济地回收天然气液而设置原料气压缩机时，应采用有冷剂预冷的联合制冷法。
2.3 吸附法
吸附法是一种有效的轻烃回收方法，其主要是利用固体吸附剂对烃类进行吸附，从而将其从天然气中分离出来。在国外，一些天然气处理厂会利用这种方法从天然气中回收较重的烃类，其常用于小量的天然气处理中，也可以用于天然气脱水中的丙、丁烷类回收，从而使天然气水、烃露点与管输要求相符。吸附法具有操作简单、装置便捷、材料容易获取、成本低廉等优势。采用吸附法回收轻烃，吸附材料的选择很关键，下面对几种吸附材料进行分析：
（1）分子筛。分子筛属于结晶态的硅酸盐，或者硅铝酸盐，这种晶体借助氧桥键相连，从而形成分子尺寸大小的孔道和空腔体系，空穴之间有很多相同直径的孔，能够吸附比孔径小的分子，而将大直径的分子排除在外。应用这种吸附材料回收轻烃，主要依靠的物理吸附。分子筛的吸附主要是物理吸附，有时也有化学吸附，如：用沸石吸附乙烷。分子筛吸附不仅能够在表面进行，也可以深入到分子结晶体结构内部吸附。与其他吸附剂相比，分子筛具有选择吸附、高效吸附等特点。
（2）硅胶。根据硅胶的性质可以将其分为两种类型，分别为无机硅胶与有机硅胶。无机硅胶活性高，是非常好的吸附材料。用硅酸钠与硫酸进行反应，在老化、酸泡等处理后获得硅胶。硅胶属于无定型结构，是由大小不一的二氧化硅粒子堆积而成，堆积时粒子之间形成的空洞就是硅胶空隙。硅胶不溶于水，也不溶于任何溶剂，并且无毒无味，且化学性质稳定。硅胶作为吸附材料具有吸附性高、热稳定性好、机械强度高等优势，因此，在轻烃回收中得到了广泛应用。
（3）活性炭。活性炭是多孔结构，是含碳的物质经过炭化和活化制成的产品。在活化过程中，微晶间会产生不同形状、大小不同的孔隙，活性炭就是依靠这些孔隙吸附物质的。孔隙的大小、分布与原材料以及活化方法有关，目前在我国轻烃回
收中使用的活性炭主要包括木质活性炭、煤质活性炭以及果壳活性炭等。
2.4 膜分离技术
近些年，膜分离技术在我国受到了广泛关注，尤其是在可循环能源的开发、回收问题上，膜分离技术的优势逐渐凸显出来，在气体分离方面也获得了较大进步。根据材质不同，可以将膜分离技术分为多孔质膜与非多孔质膜。材质不同，膜渗透机理也不同。多孔质膜分离是利用多种气体分子在渗透过程中的不同速度进行轻烃分离回收的。与多孔质膜不同，非多孔质膜的分离机理相对复杂，且属于溶解扩散机理，包括两个阶段。第一个阶段是气体在膜表面溶解，溶解之后的气体分子在质膜中扩散、移动；第二个阶段则是分子从膜的另一面解析出来。这种轻烃回收技术操作相对便捷，成本低，因此目前在天然气处理中得到了比较广泛的应用。
3 轻烃回收工艺的技术发展方向
3.1节能降耗
当前节能减排工作持续进行，而降低能耗会导致制冷效果降低，在轻烃回收工艺当中一直是一个较明显的问题。当前节能主要从两个方面进行思考，一是优化制冷手段，降低整个轻烃回收工艺阶段的制冷方式；二是从单个设备的节能方面人手，选择合适的设备来降低能耗，这种方向简单且实用性很强。其次是仪表使用空气系统逐渐被干气系统取代，该环节的运用可大幅降低电量，达到节能效果。最后是优化制冷方案，根据气压的不同选择制冷方案，不仅能够达到回收目的，还可很大程度降低能耗。
3.2提高轻烃回收工艺回收率
该过程中，回收装置是否满足工作要求，由烃回收率来决定。同时还可优化具体操作条件。工艺流程为：预先脱水-冷却到-30℃之后气液分离，之后进行换热、组分分离，最终分裂为液化气体，轻油产品。设备操作流程：其中冷箱是主要的换热设备与操作设备，而该设备的工艺参数设置在整个环节、流程中起到非常重要的作用。吸收塔发挥的作用是在脱乙烷塔的塔顶产品过程中，将天热气中的C3产品吸收干净，达到整个工艺开展的效果，提高c3吸收效率。其中脱乙烷塔在整个流程中，作为脱除凝液中C2组分，同时为吸收塔的运行提供吸收剂，参数需严格选择。轻烃回收的产品主要有干气、液化气、轻油等物质，经过实际计算与分离，在流程当中，使用专业工艺回收c3，理论回收效率为95.5％。
4 结语
随着能源问题、环境问题不断加剧，天然气开发与利用逐渐受到关注，随着天然气处理工艺与技术的优化，轻烃回收与利用也受到更多关注。天然气处理中轻烃的回收工艺类型较多，并且不同的回收工艺在效果与轻烃回收量上都有所差异。相关技术人员要根据实际情况灵活选择工艺类型，从工艺特点出发，最大限度提升轻烃回收率。在这个基础上，技术人员还应该加大对轻烃利用的研究，积极推广轻烃利用领域，这样不仅可以有效促进我国能源资源配置的优化完善，也有利于社会的可持续发展。
参考文献
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[2]李永权.长庆油田伴生气回收利用技术研究[D].西安石油大学.2013(05).
