淺析天然氣的加工技術(shù)及其實(shí)際應(yīng)用

程國梁

摘 要：天然氣在社會(huì)飛速發(fā)展的今天，利用也越來越廣泛了。天然氣加工實(shí)際上就是將凝析液從天然氣當(dāng)中提取出來，這應(yīng)當(dāng)算是一個(gè)化工領(lǐng)域的工藝流程。天然氣加工過程中所采用的方案取決于生產(chǎn)所需或者產(chǎn)生的液體、產(chǎn)品及商品的價(jià)值。天然氣加工主要的裝置是氣體加工、儲(chǔ)存以及液化和產(chǎn)品送出等步驟。本文主要是從天然氣加工生產(chǎn)的工藝及實(shí)際情況出發(fā)，并結(jié)合我國及國外天然氣加工工藝的現(xiàn)狀，重點(diǎn)闡述了天然氣的回收、液化、提氦工藝技術(shù)的基本原理及采用的加工方法，同時(shí)簡要分析了天然氣加工技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：天然氣；加工技術(shù)；實(shí)際應(yīng)用

天然氣的加工主要天然氣中提取凝析液的過程，但最終的技術(shù)方案的確定還需要由生產(chǎn)目標(biāo)所定。液化天然氣是天然氣加工中的一種，主要系統(tǒng)包括：處理、液化、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和利用五個(gè)步驟。其生產(chǎn)工藝主要是將含甲烷90%以上的天然氣，首先經(jīng)過脫水、脫氫 和脫酸性氣體等進(jìn)行凈化，最后再利用制冷技術(shù)對其進(jìn)行液化處理。

1.天然氣加工技術(shù)

1.1冷凝分離法

冷凝分離法主要是利用天然氣中各烴類成分冷凝溫度不同的特點(diǎn)，通過制冷工藝將天然氣冷卻到一定的溫度，之后再將沸比點(diǎn)較高的烴類冷凝分離出來，并將其分離成合格產(chǎn)品的方法。這種方法的主要特點(diǎn)是使氣體冷卻到極低的溫度，這種方法最適合由分子大小和化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的烴類和非烴類組成的混合物，其最基本的工藝是蒸餾。蒸餾時(shí)將原有的液體混合物充分加熱，使其產(chǎn)生氣化、導(dǎo)出、冷凝，輕重得到分離。無論是兩段氣化流程還是三段氣化流程，都是依據(jù)石油的熱性質(zhì)，按照不同氣化溫度進(jìn)行分段切割。從加熱蒸餾到去熱凝結(jié)，都經(jīng)過從加熱氣化到冷卻降溫的過程，冷凝法回收技術(shù)的主要原理是在成品油儲(chǔ)運(yùn)的過程中，反復(fù)的經(jīng)過氣化到液化的過程，使蒸氣發(fā)生狀態(tài)的改變，并完成從氣態(tài)回到液態(tài)對油氣的回收及處理。因此，冷凝分離法處理油氣的技術(shù)原理同原油加工的技術(shù)原理是相同的，針對油氣的物理性質(zhì)來說，最適宜采用冷凝分離法進(jìn)行處理。冷凝分離法技術(shù)的特點(diǎn)是簡明直接，不需二次工藝處理。

1.2清除雜質(zhì)法

天然氣中含有一定的二氧化碳和硫化氫，其中的二氧化碳雖然安全隱患不高，但是在燃燒后會(huì)對空氣環(huán)境造成污染，加劇溫室效應(yīng)，所以在天然氣液化加工工藝技術(shù)中，首先應(yīng)該將二氧化碳清除干凈。在天然氣加工的過程之中，我們首先要做的就是對天然氣當(dāng)中雜質(zhì)二氧化碳等進(jìn)行清除。其清除的方式多采用以氨基當(dāng)作溶劑，并且需要適當(dāng)?shù)募尤肫渌砑觿?。這樣將氨基加入其中能夠有效地降低清除雜質(zhì)所消耗的能源，并且可以避免腐蝕情況的發(fā)生，其最主要的作用是能夠有效地降低天然氣中二氧化碳的濃度。在此階段進(jìn)行的 天然氣加工主要是消除安全隱患以及降低環(huán)境污染，所以，此階段的任務(wù)比較重要。

1.3天然氣脫水技術(shù)

天然氣的脫水工藝主要是用應(yīng)用甘醇來完成，一般我們使用的是三甘醇或者是二甘醇，這兩種甘醇可以為吸濕劑來使用。經(jīng)過脫硫和脫酸處理后的天然氣中一般都含有一定的 水蒸氣，如果在液化天然氣運(yùn)輸?shù)倪^程中，在溫度和壓力變化的影響下，在天然氣中就會(huì)析出凝結(jié)水、冰或者其他 固體水合物，從而引發(fā)管道堵塞，不利于天然氣輸送工作 的順利進(jìn)行，所以在天然氣進(jìn)入輸氣系統(tǒng)前，應(yīng)該進(jìn)行脫 水處理。其中比較常用的脫水方法是利用三甘醇（或二甘 醇）作為吸濕劑，在脫水塔中，甘醇由上而下與天然氣進(jìn) 行逆向接觸，將天然氣中的水分吸出，將天然氣的露點(diǎn)降 低到符合輸氣的標(biāo)準(zhǔn)，提高天然氣輸送效率。

1.4提氦油吸收法

按照吸收操作溫度的不同分為常溫、中溫和低溫吸收法。常溫油吸收法的操作溫度為30℃左右，這種工藝多適用于中小型天然氣凝液的回收裝置，以回收C3+為主要目的，中溫油吸收法的操作溫度一般在﹣20℃以上，C3+回收率為40%左右，低溫油吸收溫度一般在﹣40℃左右，C3+回收率為80～90%。后兩種油吸收法常用于大型天然氣加工廠。吸收法主要是利用混合氣體中各組成部分在吸收劑中具有不同的溶解度來實(shí)現(xiàn)油氣與空氣的分離的，對油蒸氣有較大的溶解度、較好的吸收性、不容易揮發(fā)、沒有腐蝕、沒有毒性、高導(dǎo)電體、不易燃、不發(fā)泡、凝固點(diǎn)低、價(jià)格低、容易解吸再生、化學(xué)穩(wěn)定性比較好等特點(diǎn)，然而，在實(shí)際中卻很難找到同時(shí)具備這些特點(diǎn)的吸收劑，這是制約吸收法應(yīng)用需要解決的一個(gè)難題。吸收法的缺點(diǎn)是設(shè)備所占用的空間比較大、運(yùn)行時(shí)耗費(fèi)能量較高，尾氣排放指標(biāo)難以滿足現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1.5吸附法：主要是利用活性炭以及硅膠或活性纖維等吸附劑對油氣或空氣的吸附力大小的不同來進(jìn)行混合油氣的分離，混合氣首先通過充填吸附劑的吸附塔，這樣就會(huì)約有99%的烴類成分被吸附在吸收塔上，之后清潔的尾氣會(huì)直接排入到空氣中，接近飽和的吸附器在真空泵提供的負(fù)壓下的烴類成分就進(jìn)入吸收塔中，之后會(huì)與汽油在吸收塔內(nèi)的填料上進(jìn)行接觸傳質(zhì)，隨后大部分烴類成分被充分吸收，未被吸收的烴類返回到吸附器中進(jìn)行再次處理。其過程主要通過吸附和再生的反復(fù)切換來實(shí)現(xiàn)循環(huán)運(yùn)行。這種技術(shù)的主要特點(diǎn)是尾氣排放的濃度較低， 可達(dá)到10mg/L以下，并且吸附劑通過吸附和再生的循環(huán)使用，其損耗大，并且運(yùn)行成本也較高，常用的活性炭具有吸附量較小、吸附平衡時(shí)間長、解吸較困難的特點(diǎn)，吸附過程的凝結(jié)熱易產(chǎn)生安全隱患。

2.天然氣的實(shí)際應(yīng)用

2.1天然氣能夠發(fā)電，并能夠緩解當(dāng)今社會(huì)能源緊缺，還能夠降低燃煤發(fā)電的比例，是減少環(huán)境污染的有效途徑，并且從經(jīng)濟(jì)效益方面來看，天然氣發(fā)電的單位裝機(jī)容量所需要的資金少，建設(shè)的工期比較短，另外上網(wǎng)的電價(jià)比較低，還具有較強(qiáng)的市場競爭力。

2.2天然氣化工工業(yè)，首先天然氣是制造氮肥的最佳原料，它具有投資少、成本低、污染少等特點(diǎn)。天然氣占氮肥生產(chǎn)原料大概占世界平均為80%，所占比重非常大。

2.3城市燃?xì)夥矫?，尤其是居民生活用的燃料。伴隨著人民生活水平不斷的提高以及環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，我國大部分的城市對天然氣的需求呈上升趨勢。并且天然氣作為民用燃料其經(jīng)濟(jì)效益也大于工業(yè)燃料。

2.4壓縮天然氣汽車，越來越多的車主以天然氣代替汽車用油，這樣做主要是天然氣具有價(jià)格比較低、污染比較少、并且安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)。

3.天然氣應(yīng)用領(lǐng)域

3.1作為民用燃料：天然氣具有價(jià)格低廉、熱值較高、安全性能高、環(huán)境性能餃好，是民用燃料的首選。

3.2作為工業(yè)燃料：用天然氣來代替煤，用于工廠取暖，生產(chǎn)用的鍋爐以及熱電廠燃?xì)鈾C(jī)鍋爐等方面。

3.3工藝生產(chǎn)：用于例如烤漆的生產(chǎn)線，還有煙葉的烘干及瀝青的加熱保溫等方面。

結(jié)語：天然氣作為我國重要的清潔能源，具有非常高的環(huán)保性，在推動(dòng)我國建設(shè)能源節(jié)約型社會(huì)的過程中起到了很重要的作用。本文通過對天然氣加工技術(shù)中的冷凝分離法、清除雜質(zhì)法、脫水法、提氦油吸收法及吸附法等加工技術(shù)進(jìn)行了分析，另外還對天然氣在實(shí)際中的應(yīng)用及其所應(yīng)用的領(lǐng)域進(jìn)行的簡要的介紹，從而根據(jù)實(shí)際狀況，選擇適宜的加工方式，同時(shí)還建議要不斷研發(fā)新技術(shù)，創(chuàng)新思路和理念，不斷提升天然氣加工技術(shù)水平，從而提高天然氣的供應(yīng)質(zhì)量和數(shù)量，進(jìn)一步推動(dòng)我國清潔能源的發(fā)展。

參考文獻(xiàn) ：

[1] 朱利凱，陳賡良 低溫下甲烷 - 二氧化碳體系相平衡的模 型研究 [J]. 石油學(xué)報(bào)，2008（02）.

[2] 劉有民，李多金 . 泰安深燃天然氣液化工藝研究 [A]. 中國城市燃?xì)鈱W(xué)會(huì) LNG 專業(yè)委員會(huì) 2009 年煤層氣液化主題年會(huì)論文集 [C]，2009.

[3] 諸林，天然氣加工工程（第二版）[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008：179-193.

[4] 陳萍，甲烷催化部分氧化制合成氣及甲烷催化裂解制碳納 米管的研究 [M]. 廈門大學(xué)出版社，1997.07