我国经济在不断增长, 能源需求越来越大。目前的主要资源是石油和煤炭, 但污染较严重。天然气作为一种环保能源, 备受行业关注。因此, 天然气已成为我国能源消耗的主力军。但天然气一般都含有一定的杂质, 即:水和烃质。水和烃质的存在对天然气的质量和管道集输会产生不利的影响。
1 水及烃质的影响
天然气在集输过程中, 会因温度或者压力的变化产生反凝析现象, 这就是烃质带来的影响, 特别是液态的烃质, 会给管道集输造成腐蚀和堵塞。水以气态存在时对管道集输并没有影响, 只有呈液态存在时, 会对管道集输存在一些影响:如:在向居民进行降压供气时, 产生液态水大大降低天然气的质量、降低管道寿命、温度在零摄氏度以下时产生固态, 降低了管道集输的运行效率、对管道产生腐蚀, 造成管道堵塞等。
2 天然气脱水方法
2.1 溶剂吸收
在管道集输过程中, 利用相溶原理, 采取溶剂吸收技术, 将天然气中的水分子进行吸收。保证了天然气在集输过程中不会产生水化物, 同时也消除了水相的影响。目前大都采用三甘醇进行水分子脱除, 该技术可大规模对天然气进行脱水处理, 处理时能使露点温度下降40℃左右。
2.2 固体吸附
将天然气中的水分子, 通过吸附剂的吸附进行脱水, 称为固体吸附技术。该技术的出现能够将天然气中的水进行深度脱除, 但是需要的外部能量较大, 操作工艺也比较繁琐, 因此主要用在小规模的天然气脱水处理, 在集输过程中的应用不多。
2.3 冷却分离
冷却分离的主要方法是气波制冷和节流膨胀。在国内, 气波制冷法已得到广泛应用, 即利用自身能量进行降温制冷。天然气在集输之前, 将天然气进行降温处理, 称为冷却分离技术。其原理是, 温度降低到气态水凝结时, 气态水会以液态的形式从天然气中脱离。
2.4 超音速分离技术
超音速分离技术是一种安全、环保、成本低的技术, 在天然气脱水领域使用较为广泛。天然气在超音速状态下, 通过膨胀降温来实现冷凝脱水。指在天然气管道内将膨胀器、压缩器和分离机进行有效集成, 这样不但降低了脱水成本, 还简化了脱水工艺系统。工作原理是, 用拉瓦尔喷管将天然气进行加速, 到达超音速状态时, 天然气的温度和压力会不断降低。当达到一定的露点时, 在旋转状态下, 小液滴的出现, 就实现了气水分离, 既脱水。该技术具有费用低、环保安全的优点。
2.5 膜法分离技术
薄膜的主要成份是醋酸纤维和聚酸亚胺, 天然气通过薄膜时, 有杂质的会产生速率差异现象, 继而实现膜法分离。膜法分离技术主要是利用含有毛管的薄膜, 利用不同组分气体穿过薄膜时的不同速率, 将水分子与天然气分子分离。天然气通过薄膜时, 水分子最易通过薄膜, 因为水分子的速率是最快的, 主要是由薄膜的孔径及其表面性质所决定的。
3 天然气脱烃技术
天然气脱烃技术主要有节流分离技术和吸附分离技术。其中节流分离技术提取的天然气纯度很高, 但在冷却过程中消耗的能量也大。节流分离工艺过程是天然气集输场站内最常见的工艺过程。天然气井下节流是一个降温、降压的过程, 在天然气开采过程中, 井下节流技术的应用能够有效减少天然气开采过程中水合物的生成, 从而降低了生产过程中的安全隐患。在各种分离纯化技术中, 吸附分离技术是其中最为重要的技术之一, 广泛应用于从各种气体中分离和提纯氢、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等气体。吸附分离技术也可以和深冷技术、膜分离技术组合, 发挥各自的优势, 提升整体性能。气体吸附分离技术与深冷法相比, 具有投资少、操作简便、能源省、成本低的优点:与膜分离法相比, 提取的气体纯度高, 能耗低。
4 天然气脱水脱烃新技术
丙烷压缩制冷技术是指在一定的条件下, 通过丙烷制冷将天然气温度降低到各组分凝析点, 形成水分和烃质的脱离。
液体丙烷在满液蒸发器中, 通过吸收天然气的热量形成丙烷蒸汽, 其原料温度会降低至~15℃。制冷过程的原理是:烷蒸汽经压缩机压缩后, 进入油分离器, 同时会夹带出油滴。丙烷气体经蒸发式冷凝后为液体的形式存在, 温度约为30℃左右。此液体经过热虹吸储罐进入丙烷储罐, 再经过节流后进入满液蒸发器。最后在蒸发器中吸收天然气的热量, 从而蒸发为丙烷蒸汽。因丙烷提取方便快捷, 可循环利用且无毒, 是一种经济、环保的制冷剂。丙烷压缩制冷模块为天然气处理提供温度环境, 脱水脱烃模块将水相、油相、气相、分离。烃质稳定模块是将分离出来的油相稳定后外输。
5 结语
随着社会对天然气需求量的不断增加, 我们需要开发和引进先进的天然气处理工艺和方法, 将天然气脱水脱烃技术向节能、安全、高效方面发展。不同油气田与处理装置应根据脱水脱烃的目的、要求和处理规模, 结合各种脱水脱烃方法的特点进行经济和技术比较, 从而选择出最为合适的脱水方法和脱水工艺。相信新的脱水脱烃技术会被广泛的应用于天然气处理装置当中。
摘要：天然气作为继煤和石油的世界第三大消耗性能源, 正受到社会的普遍关注。为了满足天然气气质指标和深度分离的过程的需要, 必须要将天然气中的水和烃去除。本文对天然气的脱水脱烃方法进行了探讨, 并简单介绍了节流分离技术和吸附分离技术以及丙烷压缩制冷技术在天然气脱水脱烃中的应用。
关键词：天然气,脱水,脱烃
参考文献
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