【摘" " 要】天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體，包括大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈中各種自然過(guò)程形成的氣體。而人們長(zhǎng)期以來(lái)通用的“天然氣”是從能量角度出發(fā)的狹義定義，是指氣態(tài)的石油，轉(zhuǎn)指在巖石圈中生成并蘊(yùn)藏于其中的以低分子飽和烴為主的烴類氣體和少量非烴類氣體組成的可燃性氣體混合物。它主要存在于油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣中。

【關(guān)鍵詞】天然氣;脫硫;凈化

中圖分類號(hào)：G4" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2018.08.152

我國(guó)的天然氣資源較為豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，資源量約為3.8×1013m3。近年來(lái)，我國(guó)在勘探、開發(fā)和利用方面均有較大的進(jìn)展?？v觀我國(guó)天然氣儲(chǔ)量發(fā)展?fàn)顩r，具有增長(zhǎng)速度快，儲(chǔ)采比高，煤成氣比例逐漸增高，探明率低的特點(diǎn)。目前已形成了鄂爾多斯盆地上古生界，四川盆地川東地區(qū)，塔里木盆地庫(kù)車地區(qū)，柴達(dá)木盆地三湖地區(qū)和鶯一瓊盆地五大氣區(qū)，五大氣區(qū)天然氣地質(zhì)特征的共同性有：（1）大面積分布的高豐度，具有一定成熟度的氣源巖。（2）大面積分布的多套疊置的孔隙性儲(chǔ)集層。（3）構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定區(qū)或具有區(qū)域塑性蓋層的構(gòu)造活動(dòng)區(qū)。（4）規(guī)模較大的圈閉。我國(guó)中西部地區(qū)普遍發(fā)育的前陸盆地具備上述大氣區(qū)形成的地質(zhì)條件，是今后天然氣勘探的主攻方向。

一、—乙醇胺法脫硫工藝

—乙醇胺法脫硫，為典型的化學(xué)吸收過(guò)程，此法只能脫除微量有機(jī)硫，對(duì)H2S和CO2幾乎無(wú)選擇性吸收，在吸收H2S的同時(shí)也吸收CO2，因此凈化氣中CO2含量很小，有利于后續(xù)的堿洗脫硫醇裝置減少?gòu)U堿的產(chǎn)生，降低堿耗量。為避免設(shè)備和管線的過(guò)量腐蝕，MEA水溶液的質(zhì)里濃度常為15-20%，酸氣負(fù)荷為0.3-4mol（酸氣）/mol（MEA溶液）。H2S與鐵能生成疏化鐵（Fe2S3），在鋼表面形成防腐膜阻止堿性溶液對(duì)鋼材的進(jìn)一歩腐蝕，當(dāng)H2S/CO2比值較高時(shí)，可話當(dāng)增大溶液濃度和酸氣負(fù)荷。

MEA富液有很強(qiáng)的腐蝕性，在焊縫熱影響區(qū)、酸氣濃集區(qū)域和溫度較高的氣液界面處極易發(fā)生腐蝕。因而，焊縫要進(jìn)行后處理，釋放熱應(yīng)力，再生塔頂部和重沸器管子可能要求使用特殊冶煉的鋼材。MEA容易氧化変質(zhì)，儲(chǔ)罐和緩沖罐應(yīng)有甜氣或氮?dú)鉃楦采w氣體。由于MEA內(nèi)有微量乙醇胺，故蒸氣壓較高，醇胺裝置MEA的損失一般在16-48）mg/m3（氣）范圍內(nèi)。

但該方法溶液的酸氣負(fù)荷較砜胺法低，因此所需的溶液循環(huán)量較大，溶液再生系統(tǒng)設(shè)備規(guī)格尺寸也較大，裝置能耗也較高。

二、膜分離法凈化工藝

膜分離是近期開發(fā)的新技術(shù)，從氣體處理量小于28×104m3/d的氣流中脫除CO2有較好的經(jīng)濟(jì)性，脫岀的CO2注入地層驅(qū)油。目前僅用膜分離尚不能使天然氣的酸性組分含量達(dá)到管輸質(zhì)量，在膜分離下游需設(shè)海綿鐵或其他脫酸裝置，進(jìn)一步脫除H2S，才能達(dá)到管輸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

膜分離是以選擇性透過(guò)膜為分離介質(zhì)，在外力推動(dòng)下對(duì)混合物進(jìn)行分離、提純、濃縮的一種新型分離技術(shù)。膜由兩層組成，孔性底層厚約0.2mm和聚合物制成的覆蓋薄膜。滲透速度可由覆蓋層或底層控制。這種平面式薄膜的滲透面積太小，工業(yè)上常做成兩種結(jié)構(gòu)形式以擴(kuò)大滲透面積，即：螺旋卷式和中空纖維式?；驹恚涸蠚庵械母鱾€(gè)組分在壓力作用下因通過(guò)半透膜的相對(duì)傳質(zhì)速率不同而得以分離。高壓原料氣在膜一側(cè)吸附，通過(guò)薄膜擴(kuò)散至低壓側(cè)（低壓側(cè)壓力約為高壓側(cè)的10%～20%）。

螺旋卷式分離器由螺旋卷式分離元件和圓筒形殼體組成。元件包括許多同心圓形原料氣流道、分離膜、滲流流道。多層分離膜繞在中央開孔管上，組成分離元件。元件安裝在外徑100～200mm、長(zhǎng)約1.2～1.5m的圓筒壓力容器內(nèi)。原料氣由圓筒的側(cè)面引入，滲余氣和滲透氣分別由圓筒兩端引岀。圓筒壓力容器常并聯(lián)或串聯(lián)連接，以滿足氣體處理量和氣體組分的分離要求。

中空纖維分離器的分離材料為中空纖維絲。絲的直徑很小，常為30μm，內(nèi)徑為50～100μm，因而其比表面積可達(dá)1000m2/m3，由分離控制材料（常為聚酰砜、底層為硅橡膠層）制成。104～105根纖維絲的一端密封并安裝在容器鋼壁上。原料氣和滲余氣在殼程內(nèi)流動(dòng)，而管程內(nèi)為滲透氣。容器典型外形尺寸為直徑100～200mm、長(zhǎng)3～6m。

滲透速度的大小和滲透面積、薄膜兩側(cè)壓差成正比，比例系數(shù)稱滲透系數(shù)。組分氣體的滲透系數(shù)差別愈大，愈易分離，例如從煉廠尾氣內(nèi)分岀H2較容易。分離H2S和CH4較難，需釆用多級(jí)串聯(lián)分離或?qū)B余氣循環(huán)摻入原料氣內(nèi)。

三、天然氣凈化工藝中發(fā)泡問(wèn)題

在吸收塔中，常常會(huì)遇見醇胺溶液發(fā)泡的問(wèn)題，而且在解吸塔中也可能發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起沖塔。溶液發(fā)泡的原因有：胺液內(nèi)含有腐蝕產(chǎn)物和固體雜質(zhì)，幾乎所有外來(lái)物質(zhì)和液固雜質(zhì)都可能誘發(fā)溶液發(fā)泡;胺液降解產(chǎn)物;在胺液或氣體內(nèi)含液烴;原料氣滌氣程度不夠，原料氣內(nèi)帶液烴和釆岀水;脫酸裝置上游添加的各種化學(xué)劑、防腐劑等活性物質(zhì);胺裝置投產(chǎn)時(shí)，系統(tǒng)浄化程度不夠;補(bǔ)充水水質(zhì)不合要求;機(jī)械式和活性炭過(guò)濾器工作惡化等。，因而塔內(nèi)溶液發(fā)泡是極難預(yù)測(cè)的一種非正常工況。發(fā)泡通常是由于溶液中的雜質(zhì)引起的。溶液發(fā)泡會(huì)導(dǎo)致脫硫裝置處理能力嚴(yán)重下降，胺液再生不合格，脫硫效率達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，凈化氣中H2S含量超標(biāo)，溶液損失增加等。解決辦法通常有：必須先對(duì)原料氣在如吸收塔前進(jìn)行有效的分離，以除去游離液體;保持貧胺液的溫度比進(jìn)口氣高5-10°C，可以防止進(jìn)口氣中的輕質(zhì)烴組分凝結(jié)下來(lái);溶液中的固體顆?？梢越柚至鬟B續(xù)過(guò)濾方式而除去。

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