探析天然氣集輸及凈化處理工藝

摘 要：天然氣集輸及凈化處理工藝是天然氣正式投入市場使用的重要環(huán)節(jié)，如何在結(jié)合實際情況的基礎(chǔ)上有效做好這一階段的相關(guān)工作，對提升天然氣的開發(fā)效率和利用效率有著極其重要的作用。通過不斷對天然氣集輸及凈化處理工藝進(jìn)行優(yōu)化，在一定程度上極大的降低了天然氣的生產(chǎn)成本，同時，進(jìn)一步提升了天然氣的氣質(zhì)、減小了天然氣對環(huán)境的污染，增強(qiáng)了天然氣企業(yè)的市場競爭力。本文主要對天然氣集輸及凈化工藝特征與關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：天然氣;集輸;凈化;處理工藝

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源問題成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素，天然氣作為一種清潔能源，因其對環(huán)境污染小，價格低廉并且容易運輸?shù)葍?yōu)點備受開發(fā)者的關(guān)注，并且成為清潔能源的新寵，相關(guān)專家對天然氣的研究層出不窮，以期最大程度的挖掘其自身的價值，以此應(yīng)對國家嚴(yán)峻的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和能源戰(zhàn)略部署，促進(jìn)清潔能源的廣泛使用與開發(fā)。眾所周知，天然氣并非單一的純凈物質(zhì)，通常，天然氣中會摻雜一定量的H2S、CO2和有機(jī)硫化物，這些成分的存在會造成天然氣運輸過程中金屬材料的腐蝕，燃燒過程中產(chǎn)生對環(huán)境有害的氣體，因此，在對天然氣進(jìn)行運輸前，必須要對天然氣進(jìn)行凈化處理，確保其符合運輸?shù)囊螅档瓦\輸成本。目前，我國的天然氣凈化工藝逐漸形成比較完善的體系，針對不同的雜質(zhì)分別提出了不同的凈化手段。筆者結(jié)合自身工作經(jīng)驗，對天然氣集輸及凈化處理工藝特征與關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，旨在為天然氣集輸與凈化工作者提供一定的技術(shù)支持，為我國天然氣資源的進(jìn)一步使用和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 天然氣集輸工藝分析

天然氣從氣井開采出地面后，通過管道運輸系統(tǒng)將天然氣輸送到集輸聯(lián)合站，首先，聯(lián)合站利用相關(guān)設(shè)備對天然氣雜質(zhì)進(jìn)行一定的處理，使其達(dá)到凈化的目的，提高天然氣的質(zhì)量，以滿足人們?nèi)粘Ｉ詈凸I(yè)生產(chǎn)對天然氣的質(zhì)量要求;最后，聯(lián)合站通過增壓設(shè)備對天然氣進(jìn)行加壓處理，將天然氣壓入輸送管道輸送給相關(guān)用戶。通常，天然氣在集輸過程中使用環(huán)狀、放射狀、樹枝狀等多種管網(wǎng)布置形式，主要根據(jù)氣田產(chǎn)氣量、氣井分布情況和所處環(huán)境各異采取不同的集輸方式。對于氣井?dāng)?shù)量多、分布范圍廣的氣田，主要采用放射狀集氣系統(tǒng)開采天然氣;對于長條形、氣井分布零散的氣田，大多沿著其產(chǎn)氣量豐富區(qū)域設(shè)置干線，再利用支線將單井中的天然氣接入干線的枝狀系統(tǒng)中。另外，由于天然氣中含有二氧化碳、水、硫化氫或者凝析油等有害物質(zhì)，容易造成輸氣管道腐蝕，嚴(yán)重時可能會發(fā)生安全事故，因此，在集輸系統(tǒng)中需要加設(shè)凈化設(shè)備，以去除原始天然氣中的有害物質(zhì)，達(dá)到天然氣運輸?shù)南嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

目前，天然氣集輸常用井下節(jié)流技術(shù)、采氣井口高低壓切斷保護(hù)技術(shù)、井間串聯(lián)和中低壓濕氣采氣工藝、集氣站常溫分離和增壓集氣工藝等關(guān)鍵技術(shù)，其中井下節(jié)流技術(shù)的應(yīng)用對天然氣集輸系統(tǒng)具有非常重要的影響。首先井下節(jié)流技術(shù)降低了天然氣開采井筒的壓力，利用地層溫度對天然氣進(jìn)行加熱，有效防止天然氣開采系統(tǒng)管道內(nèi)水合物的生成;其次井下節(jié)流技術(shù)有效降低了氣井井口壓力，從而降低了天然氣集輸系統(tǒng)壓力;最后井下節(jié)流技術(shù)使得氣井井口不必設(shè)置加熱爐，而是采用短時間臨時加熱節(jié)流的方法防止水合物的形成，減少了加熱負(fù)荷，降低了生產(chǎn)成本，極大的提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。另外，濕天然氣需要通過集氣干管進(jìn)入集氣站進(jìn)行凈化處理，集氣站通過對天然氣進(jìn)行常溫分離、增壓等集中處理后，能夠充分利用氣井壓力降低相應(yīng)壓縮機(jī)械設(shè)備的耗能量，從而節(jié)省天然氣的開采成本。進(jìn)一步提升天然氣集輸系統(tǒng)的運營效率。

2 天然氣凈化處理工藝分析

通常情況下，天然氣在凈化處理前，其中會含有H2S、

CO2和有機(jī)硫化物，如果在運輸前不對其進(jìn)行凈化處理，在集輸過程中會對天然氣管道和集輸設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕危害。因此，在天然氣輸送之前，必須通過相應(yīng)方法對天然氣進(jìn)行凈化處理。天然氣的氣質(zhì)組分不同，選擇的處理方法也存在一定的差異。常用的處理方法有MDEA法脫硫脫碳、TEG法脫水、加氫吸收相應(yīng)尾氣等。對于含硫量較高的天然氣，可先對其進(jìn)行脫硫處理，脫除其中的硫化氫、有機(jī)硫和二氧化碳等，然后再進(jìn)行脫水處理，確保其符合相關(guān)要求。隨著科技的進(jìn)步，天然氣凈化工藝得到了迅速的發(fā)展。在原有凈化工藝基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)和完善，形成了多種新的凈化工藝，常規(guī)工藝和非常規(guī)工藝都得到了長足的發(fā)展，特別近年來涌現(xiàn)出了許多非常規(guī)的凈化工藝，并取得了良好的效果。目前，聯(lián)合裝置、氣相水解法和脫硫溶劑串級吸收法等是天然氣凈化處理常用的方法。聯(lián)合裝置主要包括天然氣脫硫處理單元、硫磺回收單元、尾氣處理單元和焚燒爐等裝置以及脫水單元、酸水氣提裝置、煙囪和液硫出裝置等。脫硫溶劑的串級吸收主要是將硫化氫含量不高的尾氣吸收塔中的相應(yīng)液體輸送到脫硫單元中的一級主要吸收塔中，借此循環(huán)過程提升對相應(yīng)溶劑的利用效率，同時也在一定程度上降低了天然氣凈化系統(tǒng)的設(shè)備投資，從而提升了天然氣處理的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)束語

隨著科技的進(jìn)步，天然氣集輸與凈化處理工藝日趨完善，人們對天然氣集輸及凈化技術(shù)的要求越來越高。在進(jìn)行天然氣集輸與凈化處理時，需要根據(jù)實際情況進(jìn)行合理的選擇，防止天然氣生產(chǎn)運輸過程中安全事故的發(fā)生，有效提升天然氣輸送的安全性和可靠性，從而促進(jìn)天然氣工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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作者簡介：

張丙賀（1964- ），男，畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè)，工程師，從事油氣儲運設(shè)計工作。