我國經濟在不斷增長, 能源需求越來越大。目前的主要資源是石油和煤炭, 但污染較嚴重。天然氣作為一種環保能源, 備受行業關注。因此, 天然氣已成為我國能源消耗的主力軍。但天然氣一般都含有一定的雜質, 即:水和烴質。水和烴質的存在對天然氣的質量和管道集輸會產生不利的影響。
1 水及烴質的影響
天然氣在集輸過程中, 會因溫度或者壓力的變化產生反凝析現象, 這就是烴質帶來的影響, 特別是液態的烴質, 會給管道集輸造成腐蝕和堵塞。水以氣態存在時對管道集輸并沒有影響, 只有呈液態存在時, 會對管道集輸存在一些影響:如:在向居民進行降壓供氣時, 產生液態水大大降低天然氣的質量、降低管道壽命、溫度在零攝氏度以下時產生固態, 降低了管道集輸的運行效率、對管道產生腐蝕, 造成管道堵塞等。
2 天然氣脫水方法
2.1 溶劑吸收
在管道集輸過程中, 利用相溶原理, 采取溶劑吸收技術, 將天然氣中的水分子進行吸收。保證了天然氣在集輸過程中不會產生水化物, 同時也消除了水相的影響。目前大都采用三甘醇進行水分子脫除, 該技術可大規模對天然氣進行脫水處理, 處理時能使露點溫度下降40℃左右。
2.2 固體吸附
將天然氣中的水分子, 通過吸附劑的吸附進行脫水, 稱為固體吸附技術。該技術的出現能夠將天然氣中的水進行深度脫除, 但是需要的外部能量較大, 操作工藝也比較繁瑣, 因此主要用在小規模的天然氣脫水處理, 在集輸過程中的應用不多。
2.3 冷卻分離
冷卻分離的主要方法是氣波制冷和節流膨脹。在國內, 氣波制冷法已得到廣泛應用, 即利用自身能量進行降溫制冷。天然氣在集輸之前, 將天然氣進行降溫處理, 稱為冷卻分離技術。其原理是, 溫度降低到氣態水凝結時, 氣態水會以液態的形式從天然氣中脫離。
2.4 超音速分離技術
超音速分離技術是一種安全、環保、成本低的技術, 在天然氣脫水領域使用較為廣泛。天然氣在超音速狀態下, 通過膨脹降溫來實現冷凝脫水。指在天然氣管道內將膨脹器、壓縮器和分離機進行有效集成, 這樣不但降低了脫水成本, 還簡化了脫水工藝系統。工作原理是, 用拉瓦爾噴管將天然氣進行加速, 到達超音速狀態時, 天然氣的溫度和壓力會不斷降低。當達到一定的露點時, 在旋轉狀態下, 小液滴的出現, 就實現了氣水分離, 既脫水。該技術具有費用低、環保安全的優點。
2.5 膜法分離技術
薄膜的主要成份是醋酸纖維和聚酸亞胺, 天然氣通過薄膜時, 有雜質的會產生速率差異現象, 繼而實現膜法分離。膜法分離技術主要是利用含有毛管的薄膜, 利用不同組分氣體穿過薄膜時的不同速率, 將水分子與天然氣分子分離。天然氣通過薄膜時, 水分子最易通過薄膜, 因為水分子的速率是最快的, 主要是由薄膜的孔徑及其表面性質所決定的。
3 天然氣脫烴技術
天然氣脫烴技術主要有節流分離技術和吸附分離技術。其中節流分離技術提取的天然氣純度很高, 但在冷卻過程中消耗的能量也大。節流分離工藝過程是天然氣集輸場站內最常見的工藝過程。天然氣井下節流是一個降溫、降壓的過程, 在天然氣開采過程中, 井下節流技術的應用能夠有效減少天然氣開采過程中水合物的生成, 從而降低了生產過程中的安全隱患。在各種分離純化技術中, 吸附分離技術是其中最為重要的技術之一, 廣泛應用于從各種氣體中分離和提純氫、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等氣體。吸附分離技術也可以和深冷技術、膜分離技術組合, 發揮各自的優勢, 提升整體性能。氣體吸附分離技術與深冷法相比, 具有投資少、操作簡便、能源省、成本低的優點:與膜分離法相比, 提取的氣體純度高, 能耗低。
4 天然氣脫水脫烴新技術
丙烷壓縮制冷技術是指在一定的條件下, 通過丙烷制冷將天然氣溫度降低到各組分凝析點, 形成水分和烴質的脫離。
液體丙烷在滿液蒸發器中, 通過吸收天然氣的熱量形成丙烷蒸汽, 其原料溫度會降低至~15℃。制冷過程的原理是:烷蒸汽經壓縮機壓縮后, 進入油分離器, 同時會夾帶出油滴。丙烷氣體經蒸發式冷凝后為液體的形式存在, 溫度約為30℃左右。此液體經過熱虹吸儲罐進入丙烷儲罐, 再經過節流后進入滿液蒸發器。最后在蒸發器中吸收天然氣的熱量, 從而蒸發為丙烷蒸汽。因丙烷提取方便快捷, 可循環利用且無毒, 是一種經濟、環保的制冷劑。丙烷壓縮制冷模塊為天然氣處理提供溫度環境, 脫水脫烴模塊將水相、油相、氣相、分離。烴質穩定模塊是將分離出來的油相穩定后外輸。
5 結語
隨著社會對天然氣需求量的不斷增加, 我們需要開發和引進先進的天然氣處理工藝和方法, 將天然氣脫水脫烴技術向節能、安全、高效方面發展。不同油氣田與處理裝置應根據脫水脫烴的目的、要求和處理規模, 結合各種脫水脫烴方法的特點進行經濟和技術比較, 從而選擇出最為合適的脫水方法和脫水工藝。相信新的脫水脫烴技術會被廣泛的應用于天然氣處理裝置當中。
摘要：天然氣作為繼煤和石油的世界第三大消耗性能源, 正受到社會的普遍關注。為了滿足天然氣氣質指標和深度分離的過程的需要, 必須要將天然氣中的水和烴去除。本文對天然氣的脫水脫烴方法進行了探討, 并簡單介紹了節流分離技術和吸附分離技術以及丙烷壓縮制冷技術在天然氣脫水脫烴中的應用。
關鍵詞：天然氣,脫水,脫烴
參考文獻
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