天然氣集輸及凈化處理工藝技術(shù)探討

鄭杰 成婷 于江

摘要：近年來隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，以及科技水平的提升，天然氣得到了較好的開發(fā)利用，越來越多的人開始使用天然氣，同時(shí)對(duì)其集輸和凈化也提出了更高的要求。通過不斷對(duì)天然氣集輸及凈化處理工藝進(jìn)行優(yōu)化，在一定程度上極大的降低了天然氣的生產(chǎn)成本，同時(shí)，進(jìn)一步提升了天然氣的氣質(zhì)、減小了天然氣對(duì)環(huán)境的污染，增強(qiáng)了天然氣企業(yè)的市場競爭力。所以，本文就天然氣集輸及凈化處理工藝技術(shù)分析。

關(guān)鍵詞：天然氣;集輸;凈化;處理工藝

在天然氣開采和應(yīng)用中，集輸工藝發(fā)揮著重要作用，這種工藝是從井口開始，在天然氣開采中用管網(wǎng)將其收集起來，經(jīng)過預(yù)處理，天然氣產(chǎn)品的質(zhì)量得以提高，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)使用要求，再經(jīng)外輸方式將其輸送到目的地。在天然氣集輸與處理中，天然氣凈化其中主要內(nèi)容之一，當(dāng)前在我國天然氣生產(chǎn)中，大量先進(jìn)技術(shù)得以應(yīng)用，相關(guān)施工人員和技術(shù)人員，要深刻掌握這些技術(shù)，以保證天然氣生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。

一、天然氣集輸工藝分析

天然氣從氣井開采出地面后，通過管道運(yùn)輸系統(tǒng)將天然氣輸送到集輸聯(lián)合站，首先，聯(lián)合站利用相關(guān)設(shè)備對(duì)天然氣雜質(zhì)進(jìn)行一定的處理，使其達(dá)到凈化的目的，提高天然氣的質(zhì)量，以滿足人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)對(duì)天然氣的質(zhì)量要求;最后，聯(lián)合站通過增壓設(shè)備對(duì)天然氣進(jìn)行加壓處理，將天然氣壓入輸送管道輸送給相關(guān)用戶。通常，天然氣在集輸過程中使用環(huán)狀、放射狀、樹枝狀等多種管網(wǎng)布置形式，主要根據(jù)氣田產(chǎn)氣量、氣井分布情況和所處環(huán)境各異采取不同的集輸方式。對(duì)于氣井?dāng)?shù)量多、分布范圍廣的氣田，主要采用放射狀集氣系統(tǒng)開采天然氣;對(duì)于長條形、氣井分布零散的氣田，大多沿著其產(chǎn)氣量豐富區(qū)域設(shè)置干線，再利用支線將單井中的天然氣接入干線的枝狀系統(tǒng)中。另外，由于天然氣中含有二氧化碳、水、硫化氫或者凝析油等有害物質(zhì)，容易造成輸氣管道腐蝕，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)發(fā)生安全事故，因此，在集輸系統(tǒng)中需要加設(shè)凈化設(shè)備，以去除原始天然氣中的有害物質(zhì)，達(dá)到天然氣運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。目前，天然氣集輸常用井下節(jié)流技術(shù)、采氣井口高低壓切斷保護(hù)技術(shù)、井間串聯(lián)和中低壓濕氣采氣工藝、集氣站常溫分離和增壓集氣工藝等關(guān)鍵技術(shù)，其中井下節(jié)流技術(shù)的應(yīng)用對(duì)天然氣集輸系統(tǒng)具有非常重要的影響。首先井下節(jié)流技術(shù)降低了天然氣開采井筒的壓力，利用地層溫度對(duì)天然氣進(jìn)行加熱，有效防止天然氣開采系統(tǒng)管道內(nèi)水合物的生成;其次井下節(jié)流技術(shù)有效降低了氣井井口壓力，從而降低了天然氣集輸系統(tǒng)壓力;最后井下節(jié)流技術(shù)使得氣井井口不必設(shè)置加熱爐，而是采用短時(shí)間臨時(shí)加熱節(jié)流的方法防止水合物的形成，減少了加熱負(fù)荷，降低了生產(chǎn)成本，極大的提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。另外，濕天然氣需要通過集氣干管進(jìn)入集氣站進(jìn)行凈化處理，集氣站通過對(duì)天然氣進(jìn)行常溫分離、增壓等集中處理后，能夠充分利用氣井壓力降低相應(yīng)壓縮機(jī)械設(shè)備的耗能量，從而節(jié)省天然氣的開采成本。進(jìn)一步提升天然氣集輸系統(tǒng)的運(yùn)營效率。

二、天然氣集輸基本要求

1.集氣管網(wǎng)的壓力和布局

要使天然氣實(shí)現(xiàn)正常輸送，就要保證集氣管網(wǎng)的壓力、氣田壓力和外輸天然氣壓力帶下合適，其中天然氣壓縮機(jī)在管網(wǎng)壓力中具有重要意義，通過將其加壓到設(shè)計(jì)的數(shù)值，再通過管道系統(tǒng)，將經(jīng)過分離達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)的天然氣輸送到戶。要根據(jù)集氣工藝特點(diǎn)、氣田地形等因素，合理確定天然氣輸送管網(wǎng)類型，合理布局其集氣管道，該過程中要根據(jù)便于管理的原則，來進(jìn)行管網(wǎng)形狀的選擇。無論采用二級(jí)還是三級(jí)布站的模式，集氣站都要滿足氣田生產(chǎn)實(shí)際要求，以提高其集輸效率，降低其中的能量消耗。

2.優(yōu)化氣井井口壓力降低后的集輸管網(wǎng)

為保證氣田生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性交易，在氣井井口壓力降低之后，需重新設(shè)計(jì)改造原先的集氣管網(wǎng)，以確保達(dá)到輸送天然氣的要求，使其符合低壓設(shè)計(jì)。具體在改造中，要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，將不必要的閥門、設(shè)備拆除，使輸送過程中的節(jié)流損失得以減少，避免降低氣井壓力，且要注意經(jīng)常性清洗輸送管道，使輸送過程中天然氣的摩擦阻力得以減小。還要合理應(yīng)用低壓氣剩余壓力，完善其低壓工期系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)壓力的平衡，順利將其輸送到用戶。如果需長距離輸送，則可能出現(xiàn)壓力不足的問題，因此需進(jìn)行增壓處理，就是在輸送中加設(shè)壓縮機(jī)，將天然氣加壓后先輸送到輸送管網(wǎng)，然后再進(jìn)行外輸，這樣一來加大了成本的同時(shí)也會(huì)加大能耗。

3.加強(qiáng)凈化處理

在氣井生產(chǎn)出的天然氣中，含有不少雜質(zhì)會(huì)對(duì)其使用產(chǎn)生影響，因此在其輸送到用戶使用前，需進(jìn)行必要的凈化處理保證質(zhì)量。該過程中，要采取良好的分離技術(shù)分離出其中的二氧化碳和水汽等，使天然氣滿足使用標(biāo)準(zhǔn)。

三、天然氣集輸及凈化處理工藝技術(shù)

1. 三甘醇脫水工藝

首先是無硫甘醇脫水工藝流程，主要是處理井口無硫天然氣，以及來自醇氨法脫硫裝置中后的凈化氣。其脫水裝置組成主要是吸收塔、再生塔，前者負(fù)責(zé)逆流吸收含水天然氣和三甘醇貧液，后者主要是將三甘醇富液解吸轉(zhuǎn)化，使其再生為天然氣貧液;其次是含硫天然氣的甘醇脫水工藝，主要是對(duì)其進(jìn)行脫水后再輸送，避免對(duì)管線產(chǎn)生腐蝕損害。其脫水裝置運(yùn)行中，TEG中的硫化氫會(huì)降低溶液pH值而使其變質(zhì)，如果天然氣中硫化氫含量較低，則再生的氣體可采取灼燒排放方式，如果其含量較高則應(yīng)利用甘醇脫水裝置在再生塔前設(shè)置汽提塔，將其中的硫化氫解吸，并返送到吸收塔。要注意在不含硫天然氣中，一般不采用富液汽提塔，如果將含硫天然氣作為汽提氣，則會(huì)導(dǎo)致汽提硫化氫效果變差，因此不可在高含硫天然氣處理中采用TEG法。

2. 天然氣凈化溶液的實(shí)際應(yīng)用

在天然氣凈化處理的實(shí)際操作中，應(yīng)該依據(jù)實(shí)際情況選擇最為適應(yīng)的溶液。例如，若天然氣雜質(zhì)中硫含量高，操作人員應(yīng)該選擇二乙醇胺與甲基二乙醇胺的組合型溶液，配合專用于清除二氧化碳的裝置。使用此類溶液的天然氣凈化裝置較其他類溶液的不同點(diǎn)在于：①此裝置配備可以使不同液進(jìn)料口的吸收塔，可以在天然氣質(zhì)量以及二氧化碳需求量不同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)操作，保證了操作的靈活性。②二乙醇胺與甲基二乙醇胺的組合型溶液擁有良好的熱穩(wěn)定、較低的蒸汽壓需求、較小的溶液消耗、較少的化學(xué)講解等優(yōu)點(diǎn)。這些長處保證了溶液可以長時(shí)間的反復(fù)使用，降低了天然氣凈化的成本。③在這種容溶液循環(huán)系統(tǒng)中，一方面可以相應(yīng)的設(shè)置機(jī)械過濾器，對(duì)天然氣中的相關(guān)雜質(zhì)進(jìn)行過濾。經(jīng)過過濾器過濾的天然氣中減少了可能破壞溶液的雜質(zhì)，保障了溶液發(fā)揮其應(yīng)有的作用。另一方面也可以設(shè)置活性炭過濾器，去除溶液的降解雜質(zhì)。為了預(yù)防溶液與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而變質(zhì)，溶液在儲(chǔ)藏時(shí)使用氮?dú)獗Ｗo(hù)方式。這些設(shè)施將提高溶液的消除雜質(zhì)的工作效率。④為了降低用水量，在裝置中貧富液換熱器后部安裝了貧液空冷器。同時(shí)，為了提高資源利用率，在再生塔尖設(shè)置了換熱面積比較大的空冷氣，用來進(jìn)行酸氣冷卻。這樣做的目的充分利用了自然環(huán)境的冷卻，在天氣比較嚴(yán)寒時(shí)，可以選擇關(guān)?？绽錃怙L(fēng)機(jī)，降低不必要的損耗。⑤該裝置設(shè)有緊急關(guān)閉及調(diào)節(jié)排空系統(tǒng)，在突發(fā)情況發(fā)生后可以緊急關(guān)停，將含硫量大的天然氣排空的幾率降到最低。防止了意外事件發(fā)生。⑥該裝置可以將冷卻水回收利用，降低了成本。

結(jié)束語：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，天然氣的應(yīng)用面臨井噴式的增長，天然氣凈化的問題也受到越來越多人的關(guān)注及研究。所以，在進(jìn)行天然氣集輸與凈化處理時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的選擇，防止天然氣生產(chǎn)運(yùn)輸過程中安全事故的發(fā)生，有效提升天然氣輸送的安全性和可靠性，從而促進(jìn)天然氣工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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