天然氣處理廠中優(yōu)化天然氣凈化工藝技術(shù)的思考

龐凈兮(北京石油化工工程有限公司西安分公司，陜西 西安 710000)

0 引言

天然氣處理廠作為能夠?qū)μ烊粴庵杏卸居泻怏w進(jìn)行凈化處理的部門，不僅能夠滿足人們對天然氣的實際需要，還能將天然氣原料中的雜質(zhì)收集起來作為其他化工材料使用，進(jìn)而達(dá)到提升天然氣使用效率的目的。

1 天然氣處理廠主要工作內(nèi)容

在當(dāng)前自然能源日漸減少的情況下，為更好地滿足人們對能源的需求，開發(fā)新能源、提升能源使用效率、優(yōu)化傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)方式成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)。天然氣能源作為一種新能源被廣泛的應(yīng)用于社會的各個領(lǐng)域當(dāng)中，在此過程中，天然氣處理廠可以通過優(yōu)化天然氣凈化工藝技術(shù)的方式進(jìn)一步提升天然氣資源的利用效率。具體來說，當(dāng)前城市天然氣用戶主要使用的是天然氣中的甲烷、乙烷，但一般氣田中存儲的天然氣原料中不僅包含甲烷、乙烷，還包含丙烷、丁烷、戊烷、硫化氫、二氧化碳等成分，若直接將未經(jīng)處理的天然氣原料傳輸給城市天然氣用戶，不僅會造成天然氣資源的浪費(fèi)，天然氣原料中的部分有害物質(zhì)還會給用戶的人身安全造成威脅。因此，對天然氣原料進(jìn)行凈化處理成為一項極為重要的工作。目前，大部分民用天然氣的具體處理過程為，原料天然氣通過井口采氣樹管道進(jìn)入井口采氣模塊，匯管后再經(jīng)過清管發(fā)球橇，然后進(jìn)入采氣管線，流向下游集氣站，集氣站主要功能是接收來自采氣管線的井場氣，經(jīng)常溫分離、計量后，通過管道輸送至天然氣處理廠。由天然氣處理廠對各集氣站來氣進(jìn)行集中脫酸、脫水處理，最后將質(zhì)量達(dá)標(biāo)的天然氣通過管道輸送給廣大天然氣用戶，并將硫化氫等物質(zhì)收集處理后，為其他化工生產(chǎn)提供材料，進(jìn)而達(dá)到提升天然氣利用效率與經(jīng)濟(jì)效益的目的。

目前，能夠完成天然氣凈化工作的方法有很多，不同的天然氣公司采用的凈化處理方法也存在著一定的差別，天然氣脫硫脫碳工藝考慮的因素主要有：CO2含量、H2S含量、下游處理工藝、溫度、壓力以及產(chǎn)品要求。目前較為常見的工藝方法為醇胺法，這種方法主要是利用堿性與CO2反應(yīng)，既有物理吸收，也有化學(xué)吸收。具有較高的處理能力、較低的反應(yīng)熱，降低了再生負(fù)荷、降低腐蝕性和提高抗降解性，成為現(xiàn)代低能耗的脫碳工藝而備受重視，故而得到了廣泛采用。目前，較為常見的天然氣脫水工藝有：固體干燥劑吸附法、溶劑吸收法、低溫脫水等方法，這些方法的合理運(yùn)用可以有效降低天然氣中水含量，在保證天然氣能夠滿足相關(guān)規(guī)定要求的同時，進(jìn)一步提升了天然氣的應(yīng)用安全。

2 天然氣凈化工藝優(yōu)化措施

現(xiàn)階段，天然氣從氣田開采出來后，往往還會存在一些有毒有害的氣體成分，無法直接被應(yīng)用于生產(chǎn)生活當(dāng)中，對其進(jìn)行凈化處理就成為了一項極為重要的工作。

2.1 天然氣凈化工藝的應(yīng)用要求

現(xiàn)階段，由于部分天然氣原料中存在一些污染物，在進(jìn)行凈化處理的過程中，這些污染物不僅會對天然氣的純度造成影響，還會使處理液出現(xiàn)發(fā)泡等情況。其次，天然氣處理廠中其他輔助公用設(shè)施也存在優(yōu)化的情況。為切實提升天然氣凈化工作的質(zhì)量，實時觀察處理設(shè)備的運(yùn)行狀況，及時處理出現(xiàn)的問題，成為當(dāng)前天然氣處理廠的主要工作之一。

2.1.1 天然氣凈化的具體工藝技術(shù)

在進(jìn)行天然氣凈化的過程中，相關(guān)人員需要提升對吸收塔、胺液再生塔的具體工作情況設(shè)計能力，并通過對工藝技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化的方式，提升凈化裝置工作的效率。具體來說，采用甲基二乙醇胺法吸收的吸收塔和再生塔宜采用浮閥塔，當(dāng)塔徑小于0.8 m 時，可采用填料塔；當(dāng)采用浮閥塔時，塔板數(shù)應(yīng)根據(jù)凈化天然氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和胺溶液對CO2吸收率的要求并經(jīng)過計算確定，其中吸收塔和再生塔的塔板間距宜取0.6 m ；當(dāng)采用填料塔時，填料塔的設(shè)計空塔氣速不宜大于泛點(diǎn)流速的60%，其中的填料高度由所需的理論塔板數(shù)確定。

其次，相關(guān)工作人員需要依據(jù)天然氣凈化工作的實際情況計算浮閥的數(shù)量，并采用科學(xué)的處理方式，防止天然氣凈化過程中出現(xiàn)鼓泡等現(xiàn)象；再次，強(qiáng)化對天然氣進(jìn)口處的流量管理，避免天然氣流量過多雜質(zhì)無法有效處理。同時也可在塔頂設(shè)置捕霧器，捕霧器到氣體出口的間距不宜小于塔內(nèi)徑的0.35倍。最后，再生塔及塔頂管線屬于腐蝕環(huán)境，宜采取防腐蝕措施以免因腐蝕對天然氣凈化的正常處理造成不利影響。

2.1.2 吸收塔與再生塔的優(yōu)化要求

吸收塔是當(dāng)前天然氣凈化工作中不可或缺的一部分，在實際工作過程中，可以有效降低天然氣原料中二氧化碳、硫化氫等物質(zhì)的含量，現(xiàn)階段，為進(jìn)一步提升吸收塔的工作效率，相關(guān)工作人員需要依據(jù)工作的實際需要對其進(jìn)行優(yōu)化處理。具體來說，相關(guān)工作人員需要對天然氣原料中的成分含量進(jìn)行分析，以便配置具有針對性的吸收液；其次，強(qiáng)化對天然氣中氣體、液體間的比例控制，為后續(xù)天然氣進(jìn)料工作的開展提供助力；最后，在經(jīng)費(fèi)足夠的情況下，天然氣處理廠可以通過使用先進(jìn)設(shè)備裝置的方式，提升天然氣的凈化質(zhì)量。

現(xiàn)階段，再生塔在工作的過程中，可能會出現(xiàn)攔液問題，若不及時對其進(jìn)行處理，就可能會對再生塔底盤工作情況造成不利影響。具體來說，為保證天然氣凈化工作的質(zhì)量能夠滿足用戶的實際需要，在開展工作之前，相關(guān)工作人員需要對其平衡系統(tǒng)進(jìn)行分析，在考慮到天然氣原料實際情況的基礎(chǔ)上，通過設(shè)置平衡系統(tǒng)工作流程、控制天然氣進(jìn)料流量的方式，避免真空問題的出現(xiàn)。同時，在進(jìn)行再生塔調(diào)節(jié)閥設(shè)置的過程中，相關(guān)工作人員可以利用氮?dú)獗ＷC再生塔內(nèi)部的工作平衡性[1]。

2.1.3 脫硫溶劑的優(yōu)化措施

目前大部分天然氣處理廠可以通過脫硫溶劑去除天然氣中的酸性氣體，在實際工作過程中，為進(jìn)一步提升脫硫溶劑的工作效果，相關(guān)工作人員可以利用配方溶劑模擬計算機(jī)軟件對脫硫溶劑在當(dāng)前天然氣凈化工作的效果進(jìn)行預(yù)判，進(jìn)而為天然氣質(zhì)量的提升提供保障。具體來說，配方溶劑模擬計算機(jī)軟件對于脫硫溶劑的研發(fā)使用有著極為重要的作用，首先，相關(guān)工作人員可以利用配方溶劑模擬計算機(jī)軟件明確脫硫溶劑中活性成分的配比，以便切實提升脫硫溶劑的吸收效果；其次，在工作過程中，相關(guān)工作人員可以參照天然氣的凈化條件與要求，利用配方溶劑模擬計算機(jī)軟件對天然氣的成分進(jìn)行細(xì)致的分析，以便為后續(xù)脫硫溶劑的配置提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)；最后，為更好地明確脫硫溶劑在實際工作過程中的應(yīng)用量，相關(guān)工作人員還可以利用配方溶劑模擬軟件對其凈化效果進(jìn)行模擬，以便達(dá)到切實提升天然氣凈化工作的效果[2]。

3 天然氣凈化工藝技術(shù)方法

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前凈化天然氣的技術(shù)方法比較多，天然氣處理廠在工作過程中，需要對天然氣原料的成分情況進(jìn)行分析，并結(jié)合自身的實際情況，選擇合適的凈化工藝技術(shù)，以便進(jìn)一步降低天然氣處理成本，提升天然氣處理效率。

3.1 胺法處理工藝技術(shù)

這種處理技術(shù)主要是通過化學(xué)反應(yīng)的方式，除去天然氣中諸如二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，在實際應(yīng)用過程中，由于胺法處理技術(shù)中的乙醇胺質(zhì)量較為穩(wěn)定，可以降低溶液自身降解作用的出現(xiàn)概率，提升酸性氣體與反應(yīng)液反應(yīng)的效果。

3.2 低溫甲醇洗工藝技術(shù)

在低溫高壓的狀態(tài)下，甲醇溶液可以有效吸附天然氣原料中的硫化氫、二氧化硫、水蒸氣等氣體，進(jìn)而獲得純度相對較高的天然氣，因此，在當(dāng)前的天然氣處理過程中，天然氣處理廠大多會在天然氣原料預(yù)處理完成后，利用低溫甲醇工藝對天然氣進(jìn)行處理，以便達(dá)到提升天然氣純度的目的。

3.3 冷凝分離技術(shù)

在進(jìn)行天然氣凈化處理的過程中，由于天然氣中甲烷、二氧化硫、硫化氫、水蒸氣等氣體的沸點(diǎn)溫度不同，因此，為獲取較高純度的甲烷、乙烷混合氣體，天然氣處理廠方面可以應(yīng)用冷凝分離技術(shù)將天然氣原料加壓降溫到-162℃以下進(jìn)行液化處理，然后，利用不同物質(zhì)沸點(diǎn)的不同，逐漸升溫，令天然氣中的各個成分有效分離。

3.4 除塵凈化工藝技術(shù)

首先，天然氣處理廠可以采用甲基二乙醇法、硫磺回收等技術(shù)凈化天然氣原料中的雜質(zhì)，并運(yùn)用低溫克勞斯冷床吸收技術(shù)對天然氣原料中的“硫”進(jìn)行回收；其次，天然氣處理廠可以利用三甘醇溶液除去天然氣中的水蒸氣，然后它能夠給除塵凈化工藝技術(shù)簡化雜質(zhì)成分組成；最后，采用密度分離差異完成雜質(zhì)的分離，在提升天然氣利用率的同時，為能源節(jié)約工作提供保障。

4 結(jié)語

總而言之，在社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的當(dāng)下，社會對天然氣資源的需求量不斷上漲，為滿足社會發(fā)展需要，國家加大了天然氣開發(fā)力度，在此過程中，為進(jìn)一步提升天然氣的應(yīng)用價值，天然氣處理廠方面可以通過對天然氣凈化工藝進(jìn)行優(yōu)化的方式，為當(dāng)前的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供助力。