液化天然氣工廠凈化系統技術研究

馬濤 朱振華(新疆新捷股份有限公司 830000)

液化天然氣工廠是凈化系統在研究的重要平臺，要想保證天然氣資源得到科學合理的應用，必須將遠距離天然氣運輸變成現實，經過處理后方可應用。在進行液化之前，必須進行凈化工序，除去其中含有的雜質，雜質包括：酸性氣體、機械類雜質、有毒氣體等，在實踐中在要做好處理，保證生產液化天然氣的順利進行。

一、液化天然氣的凈化

1.天然氣的質量要求

（1）最小熱值

天然氣本身具有質量要求，為了保證天然氣用戶能自主根據燃燒值確定設備的型號，必須確定最小熱值。最小熱值指的是在單位時間內天然氣釋放出最低熱量，熱量大小和N2和我CO2有一定的聯系[1]。

（2）含硫量

硫本身質地軟，體積輕，粉末有異味。含硫量過多會嚴重危害到大家的日常生活，為了控制天然氣的腐蝕性，必須控制硫量的大小。含硫量的指標主要以H2S表示，正常情況下H2S含量在

5-24 mg/m3。

（3）烴露點

在一定壓力下，天然氣中析出第一滴液烴時的溫度，與天然氣的壓力的和組成部分有一定的聯系。

（4）水露點

在一定壓力下，天然氣飽和濕度相對應的溫度，也可指天然氣中的水蒸氣在一定壓力下凝結出第一滴水時天然氣的溫度。

2.液化天然氣預處理指標

液化天然氣廠凈化系統處理前要進行預處理，除去其中含有的有害物質及可能結晶的物質，主要包括：水分、汞、重烴等雜質。對天然氣進行預處理的目的主要為以下幾點

（1）避免低溫下水與烴類凍結，從而堵塞設備和管道，降低管線的輸送能力。

（2）提升天然氣最低熱值，滿足氣體質量標準[2]。

（3）避免其他雜質腐蝕管道及設備

由于原料氣體組成成分不同，天然氣處理方法及制作工藝也各不相同，常規式指標標準如表一：

表一：基本負荷型工廠預處理指標標準

注：表一中的A表示累計允許值，B表示溶解度值，C表示產品規格。

二、酸性氣體的脫除

天然氣中含有的H2S，CO2被統一稱為酸性氣體，酸性氣體長期存在會導致金屬管道及相關設備受到腐蝕，長此以往影響使用壽命。其次基于酸性氣體的特殊性，在應用中會造成環境污染，因此在凈化過程中首先要脫除酸性氣體，具體脫除方法如下。

當前較為常用的脫除方法主要有兩種，分別為濕法和干法。濕法適應當前工藝需要，是首選方法。以下將對化學吸收法和物理吸收法進行詳細的分析[3]。

1.化學吸收法

化學吸收法是一種可逆性的化學變化，可吸收原料中弱堿性的物質。主要包括：原料本身的酸性物質，例如：H2S，CO2，當溫度升高時，在進行吸收過程中，雜質混合物自然會釋放出大量的酸氣。醇胺溶液是化學吸收法在中常用的吸收劑之一，醇胺溶液主要組成部分是胺溶液，與原料天然氣中的酸性氣體發生化學反應，進而脫除天然氣中的酸性物質。醇胺吸收法具有成本低、應用范圍廣、反應速度快的特點。在實踐中有不可替代的作用。

2.物理吸收法

物理吸收法和化學吸收法最大的特點就是在原料酸性基礎上，讓所有物質進行脫離，溶劑本身的酸氣負荷與酸性成分成正比，如果液體壓力下降，會立即將酸性氣體釋放出來，該種方式通常實用于高壓、低溫環境中。物理吸收法主要有冷甲醇法、碳酸丙烯脂法、磷酸三丁脂法、聚乙醇二甲醚法。該方法主要特性如下：

（1）正常處于很低的溫度和高壓環境中

（2）溶劑酸氣負荷率高，適合做酸性高壓的原料氣體處理

（3）溶劑變質機率小，實用于各種有機硫的脫離

在實踐中有多種實用于氣體脫離的方法，要根據實際情況確定處理方法。物理吸收法一般不適用于酸性氣體在濃度較大的氣體，在處理中受到溶劑組合變化的限制，凈化程度遠遠小于化學吸收法。要根據實際情況確定使用方法[4]。

三、水分脫除

在一定條件下，原料中含有的飽和水分會有生成碳氫化合物的可能性，嚴重者會導致液化系統裝置中的各個管路出現堵塞的情況。管道中含有水分，長時間內會形成具有腐蝕性酸性溶液，進而對設備及管道造成嚴重腐蝕。氣體生成水合物的臨界溫度如表二

表二：氣體生成水合物的臨界溫度

1.低溫冷凝法

低溫冷凝法是利用高壓天然氣節流膨脹降溫或者利用透平膨脹降溫，應用天然氣和水汽凝結的溫度差，將天然氣中水汽和冷凝為液體，通過液烴和水的密度差進行重力分離，該方法適用于高壓天然氣，如果對低壓天然氣進行處理時需要進行增壓操作。

2.溶劑吸收脫水法

溶劑吸收法是利用某些溶劑對天然氣中的水進行溶解，具有和化學反應類似的特點，混合液蒸汽壓較低，溶劑可以再利用。該方法最大的特點是處理量較大，脫水時間快，應用范圍廣。

3.固體吸收法

固體吸收法能將在孔隙表面大量的水分子進行吸附，將水脫至0.1ppm或者露點降至-100℃。該方法適用于多微孔性，表面積較大的物質，吸附量大，對不同成分有不同的吸附能力。

結束語

隨著綠色能源的不斷推廣，天然氣凈化成為當前工作要點，為了提升液化天然氣工廠天然氣的凈化能力，需要綜合考慮多種方法，采用恰當的方式達到凈化的效果。

[1]曹東,李顯良,曾強,龐有慶.天然氣凈化廠MDEA脫硫溶液的發泡與預防[J].石油與天然氣化工，2012（23）：190-192.

[2]歐銀軍.天然氣預處理過程中的脫酸與脫水工藝研究[J].科技視界，2012（10）：90-92.

[3]謝滔,宋保建,閆蕾.國內外天然氣脫水工藝技術現狀調研[J].科技創新與應用，2012（25）：90-92.

[4]王蘭芝，李桂明，楊紅健,等.天然氣凈化技術研究進展[J].河南化工，2013（12）:30-34.