淺談天然氣凈化工藝技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

張陽

摘 要：天然氣作為世界公認(rèn)的最清潔的化石能源，在各國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中扮演著越來越重要的角色。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)以及低碳環(huán)保、節(jié)能減排的動(dòng)力驅(qū)使下，天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展將進(jìn)入一個(gè)前所未有的持續(xù)高峰期。這里本文將介紹一下與天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)的天然氣凈化工藝技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：天然氣 凈化工藝技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)

一、天然氣凈化工藝技術(shù)

隨著世界天然氣工業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)天然氣凈化處理能力得到進(jìn)一步提高，凈化處理技術(shù)進(jìn)入跨越式發(fā)展階段。天然氣作為一種綠色潔凈能源， 其開發(fā)和利用越來越受到人們的重視， 各國(guó)對(duì)天然氣質(zhì)量都有相應(yīng)的凈化標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)展天然氣工業(yè)， 必須研究發(fā)展天然氣凈化工藝， 解決天然氣的輸運(yùn)儲(chǔ)備和無害利用問題。下面本文將介紹幾種常見的天然氣凈化工藝技術(shù)：

1.天然氣脫水

天然氣工業(yè)中常用地脫水方法有三類：低溫分離、液體吸收、固體干燥劑吸附。①低溫分離。高壓的天然氣經(jīng)節(jié)流膨脹造成低溫，讓水分離出來。它一般適用于高壓氣田，天然氣降壓后仍高于輸氣壓力，同時(shí)又使溫度降低而不致產(chǎn)生水合物。低溫分離的另一類是將壓力較低的天然氣加壓后冷卻脫水。我國(guó)一些油田還在冬季利用大氣來冷卻石油伴生氣達(dá)到脫水的目的。低溫分離一般都作為輔助脫水措施。因?yàn)樗且揽康蜏乩淠蛛x脫水，此時(shí)天然氣仍處于飽和狀態(tài)。為防止冰堵，有的裝置在低溫分離的同時(shí)，還加入某種反應(yīng)劑吸收水分，進(jìn)一步降低露點(diǎn)。②液體吸收法脫水。最早采用的液體脫水劑是甘油，隨后是氯化鈣水溶液，這兩種脫水劑目前均已淘汰。二甘醇用于天然氣干燥，干醇法就得到廣泛應(yīng)用。由于三甘醇特別有效，自從用于脫水后，逐步占據(jù)主導(dǎo)地位，到最近幾年已成為天然氣脫水的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前用于脫水的有二甘醇、三甘醇和四甘醇。③固體干燥劑吸附脫水。吸附：一種氣相組分被固體表面吸住而在固體上濃聚的現(xiàn)象。固體干燥劑吸附脫水：是利用多孔性的干燥劑吸附天然氣中的水蒸氣。

2.天然氣脫硫

針對(duì)不同原料氣提出的脫硫方法，大致可分為四類：①物理溶劑法。物理溶劑法它以有機(jī)溶劑為吸收劑，依靠物理吸附作用除去酸性組分。酸性組分分壓越高，越易被溶劑吸收。溶劑再生可采用減壓閃蒸、惰性氣體氣提或者適當(dāng)升溫的方法。②化學(xué)溶劑法。化學(xué)溶劑法采用某種溶于水的溶劑和酸性氣體反應(yīng)生成“復(fù)合物”， 溶劑以化學(xué)結(jié)合的方式“吸住”酸性組 分——凈化；當(dāng)“吸住”酸性組分的富液因溫度上升和壓力下降，“復(fù)合物”分解放出酸性組分——溶液再生。這類方法中，一乙醇胺獲得了最廣泛的應(yīng)用，針對(duì)其缺點(diǎn)又發(fā)展了二乙醇胺法和二甘醇胺法。③干式床層法。干式床層法用固體物質(zhì)固定床吸附或者和酸性組分反應(yīng)而脫硫或脫二氧化碳。所用固體物質(zhì)包括天然泡沸石、分子篩、活性炭和海綿狀氧化鐵等。④直接轉(zhuǎn)化法。直接轉(zhuǎn)化法這類方法是使H2S直接轉(zhuǎn)化為元素硫。它主要用于低含硫氣體的凈化，其中最為成功的是蒽醌法和萘醌法。

3.尾氣處理

尾氣還原吸收工藝是通過加氫反應(yīng)將尾氣中的SO2、SX還原為H2S；COS、CS2水解為H2S。然后采用胺法選擇還原為H2S，水解為H2S， 吸收尾氣中的H2S，富液經(jīng)再生釋放出酸性氣，酸性氣吸收尾氣中的H2S，H2S 則返回制硫部分循環(huán)處理。該工藝的特點(diǎn)為：硫回收率高（≥99.8%）；排放氣凈化度高（ 960mg/m3，符合GB16297-1996規(guī)定）。凈化度高（< 960mg/m3，符合GB16297-1996規(guī)定）。

4.酸水汽提

單塔低壓汽提工藝具有操作簡(jiǎn)便、流程簡(jiǎn)單、能耗低、投資低等優(yōu)點(diǎn)，酸性氣中所含H2S及CO2均返回至硫磺回收裝置。在酸性水凈化效果上，凈化水可以達(dá)到指標(biāo)磺回收裝置，以保證凈化水用于工藝裝置的注水回用或補(bǔ)充循環(huán)水，減少對(duì)工藝設(shè)備的腐蝕。

5.硫磺回收

硫磺回收部分采用直流法克勞斯硫回收工藝， 硫磺回收部分采用直流法克勞斯硫回收工藝，全部酸性氣進(jìn)燃燒爐，按烴完全燃燒且1/3的H2S生成SO2控制進(jìn) 1/3 生成SO2 入主燃燒爐的風(fēng)量。其流程設(shè)置為一段高溫硫回收加兩段入主燃燒爐的風(fēng)量。低溫催化硫回收，該部分硫回收率為93～95%，主燃燒爐 93% 廢熱鍋爐產(chǎn)生3.5Mpa等級(jí)的水蒸汽，該蒸汽除自用外大部分3.5Mpa等級(jí)的水蒸汽分送到全廠高壓蒸汽管網(wǎng)，硫冷凝器產(chǎn)生0.4Mpa等級(jí)的水分送到全廠高壓蒸汽管網(wǎng)。蒸汽為減少液硫?qū)Τ尚筒糠值沫h(huán)境影響采用液硫脫氣設(shè)施。

二、天然氣凈化工藝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著天然氣工業(yè)的發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)許多特殊和有效的凈化工藝，而原來的傳統(tǒng)凈化工藝也將得到進(jìn)一步發(fā)展，傳統(tǒng)的凈化工藝與新工藝的結(jié)合和互補(bǔ)可以達(dá)到更好的效果。國(guó)內(nèi)必須進(jìn)一步重視和加強(qiáng)這些技術(shù)的研究和應(yīng)用。

在天然氣脫硫工藝中， 濕法發(fā)展較快， 干法由于其自身存在的處理量低、不易再生等原因， 發(fā)展較為緩慢； 天然氣脫碳工藝在脫硫工藝的基礎(chǔ)上主要發(fā)展完善了醇胺工藝。今后天然氣凈化工藝的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)主要集中在以下四個(gè)方面： ①針對(duì)現(xiàn)有天然氣凈化方法的不足加以改進(jìn)和完善， 大力研究發(fā)展醇胺法脫硫脫碳工藝， 提高醇胺法脫硫脫碳工藝的處理能力和處理效率。膜分離技術(shù)是處理天然氣的新方法， 具有顯著的優(yōu)點(diǎn)， 但其凈化精度低。若將其與常規(guī)醇胺凈化技術(shù)組合， 即膜分離過程用于天然氣的初級(jí)凈化， 常規(guī)醇胺吸收。②建立天然氣凈化廠安全運(yùn)行保障技術(shù)體系實(shí)現(xiàn)天然氣凈化裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行。③遵循“技術(shù)成熟、安全可靠、環(huán)保節(jié)能”的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)一流的大型天然氣凈化廠。④開發(fā)并推廣具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的天然氣脫硫脫碳、硫磺回收和尾氣處理工藝技術(shù)體系。

現(xiàn)在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改善以及巨大市場(chǎng)需求的刺激，常規(guī)與非常規(guī)天然氣的開采量與日俱增，與之相匹配的凈化工藝技術(shù)的發(fā)展也將走上新的臺(tái)階。一系列綜合凈化工藝技術(shù)在天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展上將發(fā)揮愈發(fā)重要的作用，通過建立更多示范裝置來加以推廣應(yīng)用。總之必須在實(shí)際應(yīng)用中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)凈化工藝，提高我國(guó)天然氣凈化利用水平。

參考文獻(xiàn)

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