目前我国液化天然气来自油田伴生气、气井气、煤制气、煤层气等,组分相对复杂,其中C5+含量变化较大。C5及以上重烃组分虽然在天然气中占比很少,但由于天然气混合物的烃露点和冰点受重组分的影响较大,因此重组分的细微变化将直接影响露点和冰点。C5以上的重烃由于熔点、沸点低,在天然气液化工程中,先于甲烷液化,如果处理不干净,会先凝固,甚至造成冰堵,堵塞管道,造成事故。因此,为防止重烃组分在冷箱发生冰堵,有效脱除天然气中的芳香烃和重烃是生产液化天然气产品工艺中重要的技术环节。
目前采用的脱重烃技术主要有活性炭吸附法、异戊烷溶解法及深冷分离法等。
吸附法分离天然气中重烃的原理是利用吸附剂对苯、环己烷等重烃的选择性吸附的特性,多为物理吸附,过程可逆,当吸附达到饱和后,再用热甲烷气脱附,再生的吸附剂可循环使用。活性炭吸附可分为3个阶段,即吸附、加热再生及冷却。含重烃天然气进入正处于吸附阶段的吸附塔,其中的重烃停留在吸附剂表面,天然气作为非吸附组分从塔底进入下一工序,被重烃饱和的吸附剂,通过再生步骤,将重烃从吸附剂上分离出来,重烃收集储存后复热作燃料气。吸附剂的再生过程由加热、冷却两个步骤组成,再生结束后,吸附剂又重新具备处理天然气的能力。
异戊烷溶解法多在原料气重烃组分中苯含量较高的流程中使用。这种分离方法基于“相似相溶”的原理,利用苯在异戊烷中的高溶解度来吸收苯。含苯天然气进入脱苯塔的底部,异戊烷介质送入脱苯塔的顶部而使异戊烷与天然气逆流接触,在脱苯塔内除去其中的苯后,天然气从脱苯塔的顶部排出并进入下一工序。
深冷分离法又称低温分离法,是应用最为广泛的天然气脱烃方法。利用熔点和沸点的不同,进行气液分离。它是将天然气冷却至露点以下所需低温,得到部分富含较重烃类的凝液。通常采用机械方法,如节流膨胀或绝热膨胀等方法,把气体压缩、冷却后,利用不同气体沸点的差异进行精馏,使不同气体得到分离。生产液化天然气本身就是气体液化过程,因此在液化过程中多用此法除去重烃。
三种方法在工业上均有应用,吸附法较为适用于天然气液化脱重烃。异戊烷溶解法主要用于脱苯,其他重烃不能脱除干净,适用于重烃组分中苯含量较高的原料气。低温分离法,在多数液化工艺中都设计了低温重烃分离器,一般此分离器较小,重烃含量高时分离不彻底,仍会造成冷箱冰堵。