放空天然氣回收利用分析與探討

摘 要：本文主要對(duì)放空天然氣回收利用技術(shù)進(jìn)行了分析與探索，主要介紹了6種回收利用技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)，并且也分析了放空天然氣回收利用技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，希望可以給從事天然氣回收及利用的相關(guān)技術(shù)人員提供一定的思路和啟示。

關(guān)鍵詞：天然氣;回收;利用;工藝;放空天然氣

目前，為了解決能源危機(jī)，人類(lèi)正不斷的發(fā)展新能源，但是常規(guī)能源在世界能源消耗中仍然發(fā)揮著主要作用，如石油、天然氣等，依舊是人類(lèi)社會(huì)文明發(fā)展所必須的資源。天然氣是一種烴類(lèi)和非烴類(lèi)氣體組成的混合物，通常指油田氣、氣田氣，主要被用來(lái)當(dāng)作燃料和化工原料。由于天然氣具有單位熱值高、清潔、供應(yīng)可靠以及成本較低等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的關(guān)注和重視，世界上很多國(guó)家都大力發(fā)展天然氣工業(yè)。但是，在天然氣開(kāi)發(fā)、加工和運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中，不可避免地會(huì)出現(xiàn)損失，主要有2種：泄露和放空，不但會(huì)造成資源浪費(fèi)，而且會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境[1，2]。相關(guān)研究表明，世界各國(guó)燃燒放空天然氣是加劇氣候變暖的重要原因之一。因此，必須對(duì)放空天然氣進(jìn)行回收，提高放空天然氣的利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，保護(hù)環(huán)境的目的，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 放空天然氣回收利用技術(shù)

1.1 壓縮天然氣（CNG）

CNG技術(shù)主要是利用壓縮機(jī)對(duì)脫水處理之后的天然氣進(jìn)行壓縮，然后將壓縮后的天然氣儲(chǔ)存在CNG拖車(chē)中，再運(yùn)送到相應(yīng)的加氣站中，之后將高壓天然氣進(jìn)行降壓處理進(jìn)入儲(chǔ)罐，還可以繼續(xù)降壓，使其進(jìn)入到城市的管網(wǎng)之中。對(duì)于油田生產(chǎn)中形成的放空天然氣，可以將其進(jìn)行一定程度的壓縮，達(dá)到既定壓力之后，再將其沖入下游的天然氣管網(wǎng)之中，不但可以減少環(huán)境污染，還可以節(jié)約資源。

CNG技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有以下4點(diǎn)：①設(shè)備比較簡(jiǎn)單，技術(shù)十分成熟，安全便捷，可以獲得較好的效益;②通常利用排量大小不一的壓縮機(jī)，制作成移動(dòng)式的撬裝設(shè)備，能夠?qū)Υ竺娣e范圍內(nèi)的天然氣進(jìn)行回收;③設(shè)備易于移動(dòng)，可以在油田比較偏遠(yuǎn)的井站進(jìn)行安裝和使用;④?chē)?guó)內(nèi)已經(jīng)可以生產(chǎn)CNG技術(shù)的相關(guān)設(shè)備，成本比較低。

CNG技術(shù)的缺點(diǎn)主要有以下3點(diǎn)：①壓縮機(jī)的排量相對(duì)較小，而且單機(jī)可以處理的氣量也比較少;②CNG拖車(chē)的運(yùn)送量也非常小;③CNG技術(shù)要求的壓力大，對(duì)儲(chǔ)氣瓶的質(zhì)量要求較高。

1.2 液化天然氣（LNG）

LNG技術(shù)一般都是使用丙烷預(yù)冷的混合制冷液化技術(shù)，該技術(shù)首先將氣態(tài)的天然氣經(jīng)過(guò)一系列的處理，如脫水、脫烴、脫酸性氣體等，然后經(jīng)過(guò)一連串的超低溫液化處理，最終將氣態(tài)天然氣變成液態(tài)天然氣進(jìn)行儲(chǔ)存。

LNG技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有以下2點(diǎn)：①與CNG技術(shù)相比，天然氣的存儲(chǔ)量比較大;②儲(chǔ)存、運(yùn)輸以及使用等方面都優(yōu)于CNG技術(shù)。

LNG技術(shù)的缺點(diǎn)主要有以下3點(diǎn)：①凈化、液化的工藝流程十分復(fù)雜，設(shè)備和運(yùn)行的成本較大;②由于一些因素的影響，如組分和溫度的不同，會(huì)使LNG技術(shù)出現(xiàn)一定的分層，進(jìn)而形成渦旋，而渦旋會(huì)導(dǎo)致LNG內(nèi)部的能量變化較大，導(dǎo)致LNG儲(chǔ)存的穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生重大的安全事故;③一般使用高壓超低溫的方式進(jìn)行運(yùn)輸，儲(chǔ)罐材料的性能需要達(dá)到比較高的要求，使得該技術(shù)具有比較高的危險(xiǎn)性。

1.3 吸附天然氣（ANG）

ANG技術(shù)是在儲(chǔ)罐中放入一定量的吸附劑，這種吸附劑的內(nèi)表面積比較大，而且具有十分豐富的微孔結(jié)構(gòu)，使其在常溫、中壓的條件下，可以吸附大量的天然氣，然后將其存儲(chǔ)在儲(chǔ)罐之中。

ANG技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有以下3點(diǎn)：①ANG技術(shù)可以在比較低的壓力情況下，達(dá)到CNG技術(shù)高壓力情況下的儲(chǔ)存效果;②與CNG技術(shù)相比，ANG技術(shù)使用更加方便，成本較低;③對(duì)儲(chǔ)罐的性能要求較低，可以選擇質(zhì)輕、低壓的儲(chǔ)罐，具有更好的安全性能。

ANG技術(shù)的缺點(diǎn)主要有以下3點(diǎn)：①與CNG和LNG技術(shù)相比，在同樣的儲(chǔ)存容積中，ANG技術(shù)的吸附存儲(chǔ)量低得多，分別是CNG和LNG的66.7%、20%;②存在一定的熱效應(yīng)和滯留問(wèn)題，目前仍然沒(méi)有有效的解決方案;③吸附能力更好的活性碳類(lèi)材料仍然處在研發(fā)階段，沒(méi)有取得突破性的研究效果。

1.4 天然氣水合物（NGH）

NGH技術(shù)是將天然氣和水進(jìn)行高壓低溫處理之后，形成一種結(jié)晶化合物，這種化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)為籠形，外觀與冰比較相像。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，1m3的天然氣水合物的天然氣含量與相同條件時(shí)的1500m3-200m3的天然氣相同。

NGH技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有以下3點(diǎn)：①預(yù)處理過(guò)程的要求比較低、成本小;②所需的儲(chǔ)存空間小，與氣態(tài)、液態(tài)的天然氣相比，NGH技術(shù)具有更高的安全性;③儲(chǔ)存的條件不高，可以在壓力和溫度分別為0.1MPa～1MPa和-10℃～0℃的情況下進(jìn)行保存。

NGH技術(shù)的缺點(diǎn)主要有以下2點(diǎn)：①在天然氣水合物技術(shù)的運(yùn)用各個(gè)過(guò)程中，會(huì)存在一定的安全問(wèn)題，如大規(guī)?？焖偕伞⒐袒尚?、集裝和運(yùn)輸?shù)?②NGH技術(shù)具有高密度、高儲(chǔ)能的特點(diǎn)，因此需要研究更加經(jīng)濟(jì)，而且符合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況的工藝流程。

1.5 溴化鋰直燃機(jī)

該技術(shù)是讓天然氣在溴化鋰吸收式機(jī)組的高壓發(fā)生器中燃燒產(chǎn)生高溫火焰作為熱源，再將溴化鋰--水當(dāng)作二元工質(zhì)，然后利用吸收器--發(fā)生器組實(shí)現(xiàn)吸收式制冷循環(huán)，進(jìn)而可以制取冷熱水、供應(yīng)冷熱水、供冷供熱。溴化鋰直燃機(jī)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有以下5點(diǎn)：①溴化鋰直燃機(jī)是在真空條件下運(yùn)行，因此，沒(méi)有高壓爆炸的隱患，安全性較好;②功能較多，可以進(jìn)行制冷、熱水以及供暖;③不需要設(shè)置額外的蒸汽外網(wǎng)或鍋爐房，耗電量比較低;④設(shè)備的結(jié)構(gòu)非常緊湊，直燃機(jī)房所需的面積比較小;⑤操作簡(jiǎn)單。

溴化鋰直燃機(jī)技術(shù)的缺點(diǎn)主要有以下3點(diǎn)：①對(duì)氣密性的要求比較高，如果漏入非常少的空氣，也可以對(duì)冷水機(jī)組的性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響;②具有一定的腐蝕性，需要采用耐腐蝕性能強(qiáng)的材料;③需要的配套設(shè)施比較復(fù)雜，如具有較強(qiáng)冷卻能力的冷卻塔。

1.6 天然氣發(fā)電

該技術(shù)是通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)將天然氣的化學(xué)能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，變成電能。天然氣發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要有以下5點(diǎn)：①與常規(guī)火電廠相比，天然氣發(fā)電技術(shù)的發(fā)電效率更高;②CO2和氮氧化合物的排放量都比較少，環(huán)境污染小;③如果天然氣的氣量比較大，而且比較穩(wěn)定時(shí)，可以進(jìn)行回收利用，通常采用小型的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，并且建立固定式的電站，在一定程度上可以滿足企業(yè)的部分用電，節(jié)省企業(yè)成本;④如果天然氣的氣量比較少，而且不穩(wěn)定時(shí)，回收之后，可以采用撬裝式電站，利用蓄電池將電存儲(chǔ)起來(lái)，以備不時(shí)之需;⑤綜合應(yīng)用燃?xì)廨啓C(jī)和余熱鍋爐進(jìn)行熱電冷聯(lián)產(chǎn)，可以最大限度地提高天然氣的利用率。

天然氣發(fā)電技術(shù)的缺點(diǎn)主要有以下2點(diǎn)：①回收工藝流程非常復(fù)雜;②成本較高。

2 放空天然氣回收利用技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著人們的節(jié)能環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，在國(guó)家有關(guān)政策的規(guī)定和激勵(lì)下，放空天然氣回收利用技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。但是，目前所使用的這些回收利用技術(shù)的自動(dòng)化、信息化程度都比較低，回收利用的效率較差。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，如5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等，放空天然氣回收利用技術(shù)將會(huì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化、高效化，進(jìn)而可以提高放空天然氣回收利用的水平和效率，從而為用戶(hù)帶來(lái)極大的方便。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，放空天然氣的回收利用，不但可以提高能源的利用率，而且可以保護(hù)環(huán)境，從而讓企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。因此，相關(guān)企業(yè)必須高度重視放空天然氣的回收利用，加大相關(guān)的技術(shù)的投入，大膽創(chuàng)新，引入先進(jìn)的技術(shù)和儀器，提高放空天然氣回收利用的水平和效率。值得注意的是，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，采用科學(xué)、合理、有效的技術(shù)方法進(jìn)行放空天然氣的回收利用。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳洋.放空天然氣回收處理[J].化工管理，2020（01）：132-133.

[2]邱林軍.淺析集氣站放空天然氣回收技術(shù)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2019（10）：65-66.

作者簡(jiǎn)介：

方飛（1991- ），男，漢族，遼寧盤(pán)錦人，本科，助理工程師，主要從事天然氣回收方面的工作。