天然氣深冷分離cryogenic separation of natural gas
天然氣凝析液的分離 早期主要采用吸附法、常溫油吸收法和低溫油吸收法，現(xiàn)在廣泛使用深冷法，采用以下兩種工藝流程。
冷凝法 用高壓天然氣的節(jié)流致冷效應(yīng)，使C2以上烴冷凝分離。由于單純的節(jié)流效應(yīng)是一個等焓過程，冷凝效率低，往往須同時用外加的輔助冷凍循環(huán)來提高制冷效果。如丙烷制冷循環(huán)冷卻至-37°C，此時約有50％的重?zé)N被冷凝；未凝氣體進(jìn)一步用乙烯制冷循環(huán)，冷卻至-93°C，全部丁烷、約99％丙烷和約87％乙烷從原料天然氣中冷凝析出。冷凝液再分別在脫乙烷塔、脫丙烷塔和脫丁烷塔中精餾，得到乙烷、丙烷、丁烷餾分和凝析油。
膨脹機(jī)法 利用天然氣在透平膨脹機(jī)中降壓膨脹作外功，而使溫度急劇下降，達(dá)到低溫。在其工藝流程（圖1)
天然氣中提氦 目前世界各國從天然氣提取氦氣，廣泛采用部分冷凝法（圖2），使天然氣中除氦和氫外其余組分全部冷凝脫除而獲得粗氦。生產(chǎn)過程包括天然氣預(yù)凈化（脫除水分、二氧化碳和硫化氫）、粗氦制取及氦精制。有時還與天然氣的液化或氮的液化過程相結(jié)合。
當(dāng)天然氣的壓力為2.1MPa，冷凝溫度為-153°C時，氣相中氦濃度被濃縮到60％左右，此時溶解于液相中的氦量約為總氦量的14％，因此氦的提取率最高不超過86％。為了提高收率，60年代以后對冷凝法作了許多改進(jìn)，如采用帶有汽提和精餾的部分冷凝、部分冷凝與液體逐級膨脹相結(jié)合、復(fù)式精餾塔等新工藝，以最大限度地回收溶解的氦。（見彩圖）
天然氣經(jīng)預(yù)處理用分子篩干燥脫水至露點(diǎn)(-73°C)，再經(jīng)各級冷凍制冷循環(huán)逐步冷卻至－147°C，此時天然氣中乙烷、丙烷、丁烷等大部分都已冷凝分離，只有甲烷在此溫度下仍為氣體，隨后把 -147°C 的天然氣壓力從4.12MPa快速降至常壓，溫度進(jìn)一步下降，使甲烷液化。
60年代后期出現(xiàn)了混合制冷劑循環(huán)工藝，用天然氣中分離出來的乙烷、丙烷、丁烷和氮的混合物作為制冷劑，以提高制冷循環(huán)的效率。
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