天然氣凈化工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

張立臣 隗煒(大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司銷售中心,黑龍江 大慶 163411)

天然氣作為一種重要的清潔能源和工業(yè)生產(chǎn)原料，有利于優(yōu)化我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)，和保護(hù)生態(tài)環(huán)境。當(dāng)前我國(guó)社會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展對(duì)于清潔能源的需求在不斷擴(kuò)大，有利于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。我國(guó)的石油天然氣產(chǎn)量呈現(xiàn)穩(wěn)定的增加，天然氣凈化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)不可阻擋，其中主要是以處理酸性含硫成分的天然氣為重點(diǎn)。

1 天然氣的凈化工藝技術(shù)

1.1 氧化還原法

氧化還原法是一種化學(xué)天然氣凈化工藝方式，尤其是對(duì)那些含硫量較少的天然氣，有著絕對(duì)的優(yōu)點(diǎn)。可以在常溫情況下，在脫硫的過程中把硫化氫也一起氧化成簡(jiǎn)單無(wú)害的元素硫。選擇性和轉(zhuǎn)換率往往也很高，接近了百分之百。目前我國(guó)已經(jīng)開始應(yīng)用于工業(yè)的量化天然氣凈化生產(chǎn)中，從而累積到比較多的工業(yè)經(jīng)驗(yàn)。

1.2 化學(xué)與物理溶劑和物理溶劑工藝

這項(xiàng)工藝技術(shù)有著更高的選擇性，低耗能，可脫有機(jī)硫等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于需要脫去有機(jī)硫多的地方，可以發(fā)貨出巨大的優(yōu)勢(shì)。純物理溶劑是在高壓的環(huán)境下溶劑通過對(duì)酸性成分的物理溶解，以至于完成對(duì)酸性成分去除的效果。化學(xué)和物理結(jié)合的溶劑，通過使用不一樣的溶劑比例，達(dá)到完成針對(duì)不一樣的脫硫去碳的效果。目前我國(guó)已經(jīng)擁有了很多種大規(guī)模的合成氨凈化設(shè)施使用了純物理溶劑法這項(xiàng)工藝技術(shù)，很快就能量化生產(chǎn)了。

2 天然氣凈化工藝技術(shù)的應(yīng)用

2.1 有利于環(huán)境的生物脫離技術(shù)獲得了廣泛應(yīng)用

生物脫離法作為天然氣凈化工藝技術(shù)中新興的一種，有著很顯著的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛，且具有很大的發(fā)展空間。它通過常溫狀態(tài)下就讓微生物通過新陳代謝進(jìn)行天然氣脫離，不僅節(jié)約了很多的成本[1]，例如處理液和催化劑等較貴的成本。同時(shí)它也不會(huì)有很多的廢棄物產(chǎn)生。和其它的天然氣脫離技術(shù)相比較，它減少了能量的消耗，增加了經(jīng)濟(jì)利益，同時(shí)有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。符合了當(dāng)前市場(chǎng)愈加嚴(yán)格的環(huán)保制度。這項(xiàng)技術(shù)不僅現(xiàn)在甚至以后也會(huì)一直成為探討的主要技術(shù)之一。生物脫離工藝技術(shù)必定會(huì)在企業(yè)和市場(chǎng)得到批量的使用。這項(xiàng)技術(shù)關(guān)鍵在于選擇優(yōu)質(zhì)的菌種及對(duì)于生物發(fā)生器的良好設(shè)計(jì)。最好了以上兩點(diǎn)，就能發(fā)揮最大化的效益。我國(guó)的石油西南油氣田公司在2008年下半年最先對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行研發(fā)和探究，且取得了不錯(cuò)的成績(jī)，培育和挑選出的優(yōu)越生物菌種已經(jīng)申報(bào)了國(guó)家發(fā)明專利，目前已經(jīng)進(jìn)入到了針對(duì)汽車尾氣排放的大量二氧化硫的處理和凈化階段。這樣不僅解決了開采的天然氣脫硫化處理，還解決了大范圍完成汽車尾氣二氧化硫降低排放量的技術(shù)準(zhǔn)備工作。彌補(bǔ)了我國(guó)在這一領(lǐng)域的缺陷，縮短了與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。

2.2 在液相氧化還原計(jì)算軟件中的應(yīng)用

絡(luò)合鐵液相氧化還原脫硫化化學(xué)反應(yīng)，是由固，液，氣三種狀態(tài)的物質(zhì)參加反應(yīng)的一個(gè)比較繁瑣的變化過程[2]。當(dāng)前階段對(duì)于絡(luò)合鐵液相氧化還原計(jì)算機(jī)軟件的研發(fā)還比較少，但是我國(guó)的石油西南油氣田公司已經(jīng)就這項(xiàng)絡(luò)合鐵液相氧化還原技術(shù)，開展了比較深層次的探討，已經(jīng)獲得了比較詳細(xì)的基本數(shù)據(jù)信息，且又進(jìn)一步的研發(fā)了CT15系列脫離溶劑，同時(shí)已經(jīng)進(jìn)入了工業(yè)實(shí)驗(yàn)階段，取得了不錯(cuò)的成果。在綜合環(huán)流反應(yīng)堆棧中，通過液態(tài)氧化還原脫硫溶液體制的傳質(zhì)和液態(tài)力學(xué)的特點(diǎn)，硫化氫吸收動(dòng)力學(xué)和三價(jià)鐵再生過程動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，獲得了大量的寶貴經(jīng)驗(yàn)[3]。但是針對(duì)自循環(huán)程序中絡(luò)合鐵液互相還原氧化脫硫變化還沒有深層次的實(shí)驗(yàn)。因此必須去研究討論液相氧化還原計(jì)算機(jī)軟件，這款軟件比較系統(tǒng)化的以自循環(huán)變化器中內(nèi)桶區(qū)域和外環(huán)去溶液中不一樣價(jià)態(tài)鐵離子的濃度變動(dòng)狀況為操作模型。這款軟件的發(fā)明能夠讓絡(luò)合鐵法液態(tài)氧化還原設(shè)備的研發(fā)有比較根本性的引導(dǎo)作用，也能夠給企業(yè)設(shè)備的使用帶來(lái)一定的引導(dǎo)作用。保證了企業(yè)設(shè)備能夠正常穩(wěn)定，節(jié)約能源的運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 在配方型溶劑模擬計(jì)算軟件的研發(fā)中的應(yīng)用

目前，我國(guó)已經(jīng)有更多的有著自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的化學(xué)溶劑的開采，通過展開模擬計(jì)算機(jī)軟件的探討，可以完成針對(duì)脫硫溶劑在工業(yè)設(shè)備上的使用經(jīng)過中相關(guān)系數(shù)的優(yōu)選和對(duì)也許能夠完成的凈化結(jié)果進(jìn)行預(yù)判。關(guān)于新興的脫硫溶劑的廣泛應(yīng)用，可以為相關(guān)工業(yè)上的設(shè)備生產(chǎn)提供有價(jià)值的現(xiàn)實(shí)作用。因?yàn)樵谂浞筋惾軇┲刑砑恿讼嚓P(guān)的活性成分，所以導(dǎo)致這類溶劑能夠體現(xiàn)和常規(guī)性胺類與混合胺類溶劑的明顯不一樣的熱力學(xué)性能和吸收動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)。同時(shí)由于配方類溶劑能夠結(jié)合不同的氣質(zhì)條件和凈化需求[4]，對(duì)其中的相關(guān)成分進(jìn)行變化，這就要求了有更廣泛的數(shù)據(jù)作為配方類溶劑凈化工藝參考模擬計(jì)算的根本。可以降低一直以來(lái)我國(guó)的工業(yè)模擬計(jì)算中對(duì)于外國(guó)軟件的依靠，也有利于以后自己研發(fā)脫硫溶劑的廣泛應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)的引導(dǎo)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)的天然氣凈化工藝技術(shù)有了較大的改變，逐漸采用了很多的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)。這對(duì)于我國(guó)對(duì)清潔能源的廣泛使用有著重要的意義。可以促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持久化發(fā)展，滿足工業(yè)和日常生活中對(duì)天然氣的需要。

[1]蘭治淮,劉清源,陳理.常規(guī)和非常規(guī)天然氣的凈化工藝技術(shù)與應(yīng)用[A].中國(guó)石油和石化工程研究會(huì).天然氣凈化,液化,儲(chǔ)運(yùn)和利用技術(shù)與裝備交流會(huì)論文集[C].中國(guó)石油和石化工程研究會(huì):2011:5.