試論天然氣脫碳工藝

1、試論天然氣脫碳工藝 摘 要現(xiàn)如今，天然氣的應(yīng)用越來越廣泛，但由于開采出的天然氣中含有部分二氧化碳和硫元素，在使用中極易產(chǎn)生危險(xiǎn)，因此，我國對(duì)天然氣中的C和S元素的脫離提出了許多要求，也研發(fā)了許多脫硫工藝和脫碳工藝，希望幫助降低天然氣中的碳元素和硫元素，減少危險(xiǎn)，本文在此主要分析C元素的脫離工藝。我國的天然氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中要求，二氧化碳的含量最大不能超過總體積量的3%，因?yàn)槎趸家坏┡c水相融合，就會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)開采天然氣的設(shè)備和運(yùn)輸管道等鋼材料產(chǎn)生腐蝕，影響設(shè)備使用，甚至造成設(shè)備損壞，使天然氣泄漏，產(chǎn)生浪費(fèi)。另外，與相同pH值的酸性液體相比，二氧化碳的酸液濃度較大，對(duì)含有鋼材的設(shè)備產(chǎn)生的腐

2、蝕性也更大，因此，天然氣必須經(jīng)過脫碳處理后方可使用和運(yùn)輸。 關(guān)鍵詞天然氣 脫碳工藝 探討 中圖分類號(hào)：TE644 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）25-0054-01 1 國內(nèi)外脫碳工藝技術(shù)現(xiàn)狀 自80年代初期開始，國內(nèi)外已陸續(xù)開發(fā)出各種天然氣脫碳工藝，例如：MDEA脫碳工藝，自研究伊始，MDEA的實(shí)用性較強(qiáng)，其應(yīng)用原理是：在天然氣中放入吸附劑，此種吸附劑對(duì)二氧化碳的吸附作用極強(qiáng)，但對(duì)其他氣體無吸附作用或較小，因此，可以達(dá)到脫碳的目的，也是目前各種脫碳技術(shù)中效果最好的。國內(nèi)外的技術(shù)人員根據(jù)此種原理，現(xiàn)已開發(fā)出了以此為基礎(chǔ)的溶劑代替吸附劑，即MDEA溶劑，此種溶劑具有目的

3、性極強(qiáng)的吸附特性，并在吸附容量和擴(kuò)散速度上遠(yuǎn)超普通的吸附劑。 MDEA技術(shù)主要實(shí)質(zhì)是以水溶液為基礎(chǔ)，再將相同吸附性的硅膠型吸附劑溶于其中，將混合液放置于天然氣開采的必經(jīng)之路中，達(dá)到脫碳的目的。 另外，還有一種較為普遍的脫碳工藝隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐漸推廣應(yīng)用，即濕法脫碳工藝和干法脫碳工藝，目前，在我國應(yīng)用較多。 濕法脫碳工藝簡而言之可以理解為是通過可再生溶劑來吸收二氧化碳， 并加入多種所需添加劑，由于碳分子的吸附性較弱，因此，需要加壓進(jìn)行吸附，即變壓吸附脫碳工藝（簡稱PSA技術(shù)），另外，濕法脫碳工藝中還可細(xì)分為化學(xué)吸收法、物理吸收法等。 干法脫碳工藝主要的思路是：在天然氣中加入一定量的二氧化碳

4、吸附劑，但此吸附劑不需加入水溶液進(jìn)行混合，而是讓天然氣中的二氧化碳來選擇分離隔膜進(jìn)行自行脫離，從而達(dá)到脫碳的目的。此種方法簡單易行，在許多天然氣開采中得到了應(yīng)用。 2 天然氣脫碳工藝的原理與選擇 根據(jù)近年來的研究發(fā)展，總結(jié)出了天然氣的脫碳工藝的各自的工作原理與適用條件，以便不同地區(qū)和設(shè)備在進(jìn)行天燃?xì)忾_采時(shí)進(jìn)行選擇。由于天然氣在進(jìn)行脫碳處理過程中的技術(shù)還不夠發(fā)達(dá)，仍在不斷發(fā)展中，目前，還仍然沒有單一用于脫碳的溶劑配方，因此，無法保證只濾除碳元素，這樣一來，就無法擴(kuò)大溶劑的使用范圍，只能一次性對(duì)少許太難燃?xì)膺M(jìn)行處理，大大提高了脫碳的處理成本。 因此，針對(duì)不同地區(qū)對(duì)天然氣脫碳工藝的要求，就會(huì)選擇不同

5、的脫碳技術(shù)，例如：在濕法脫碳工藝進(jìn)行的過程中會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的熱效應(yīng)，這就會(huì)導(dǎo)致在經(jīng)過加濕處理后的天然氣不合適作為脫碳處理的原料，因此必須有烘干設(shè)備，不具有此類設(shè)備的天然氣開采工廠就不能夠選擇此類工藝。再例如：如果開采工廠對(duì)天然氣脫碳處理后的產(chǎn)品質(zhì)量沒有把握好，而貿(mào)然采用了低溫分離的脫碳方法，這樣就會(huì)影響和阻礙天然氣脫碳處理的效率。 對(duì)于目前廣泛應(yīng)用的MDEA技術(shù)，它也具有自身的特點(diǎn)，即在使用該技術(shù)進(jìn)行天然氣脫碳的過程中，需要采用一些再生工藝，例如：天然氣要想進(jìn)入處理環(huán)節(jié)，就必須采用由底層進(jìn)入吸收塔的固定方法，并在吸收塔中接觸到自上而下進(jìn)入的MDEA溶液，再與之混合，由此達(dá)到脫碳的目的。 在此過程中

6、，天然氣要經(jīng)過從吸收塔頂端流出，再冷卻，然后進(jìn)行分離，最后再進(jìn)行天然氣的脫水處理后才能完成的復(fù)雜過程，其中，吸收塔底端進(jìn)入的MEDA溶劑需要經(jīng)過加壓才能進(jìn)入脫水處理環(huán)節(jié)，再從吸收塔上部進(jìn)入，經(jīng)過減壓后，分離出吸收的二氧化碳，并由再生塔進(jìn)行蒸汽高溫加熱，只有經(jīng)過復(fù)雜的脫碳流程，才能維持MDEA溶劑的溫度，保持其吸附性能。由于MDEA溶劑是自上而下進(jìn)入吸收塔的，因此，由塔底流出的MDEA溶液經(jīng)過冷卻后，由加壓器進(jìn)行加壓，使溶劑進(jìn)入吸收塔的頂部，再次與進(jìn)入吸收塔的天然級(jí)進(jìn)行接觸，由此達(dá)到MDEA溶劑的重復(fù)利用，并完成整個(gè)脫碳工藝。除此之外，為了保證MDEA溶劑能夠進(jìn)行再次的循環(huán)利用，就需要將15%的

7、MDEA溶劑進(jìn)行青姐后再投入使用，但由于溶劑減少，無法保證進(jìn)入吸收塔中的天然氣完全脫碳，因此，為了維持整個(gè)MDEA脫碳工藝的正常進(jìn)行，系統(tǒng)就需要配備MDEA溶劑再生設(shè)備，來補(bǔ)充進(jìn)行清潔的15%的溶劑空缺。這樣看來，若想使用MDEA技術(shù)進(jìn)行脫碳，就必須具備以上提到的各種設(shè)備和運(yùn)輸管道，因此，對(duì)天然氣的開采工廠的科技設(shè)備要求較高，并對(duì)操作人員的技術(shù)水平提出了高要求，但其成果斐然，效果顯著，這也對(duì)天然氣開采工廠具有極大的吸引力，因此，工廠能否選擇MDEA天然氣脫碳技術(shù)需要工廠自身量力而行。 4 結(jié)束語 近年來，天然氣的使用越來越多，但開采出的天然氣中含有部分二氧化碳和硫元素，在使用中?O易產(chǎn)生危險(xiǎn)，因此，我國對(duì)天然氣中的C和S元素的脫離提出了許多要求，也研發(fā)了許多脫硫工藝和脫碳工藝，希望幫助降低天然氣中的碳元素和硫元素，減少危險(xiǎn)。本文對(duì)國內(nèi)外的脫碳技術(shù)，和天然氣脫碳工藝原理與選擇進(jìn)行詳解，并重點(diǎn)對(duì)不同的天然氣脫碳工藝進(jìn)行詳細(xì)解釋和探討，希望對(duì)我國的天然氣脫碳工藝提供幫助。 參考文獻(xiàn) 1何龍；天然氣脫碳工藝選擇；科學(xué)咨詢（科技?管理）；2012年04期 2姜寧；李春福；王遠(yuǎn)江；郭慶生；天然氣脫二氧化碳工藝方法綜述J；化學(xué)工程與裝備；2011年07期 3沈乾坤；