天然气处理工艺和轻烃回收简介.docx

自然气处理工艺和轻烃回收技术名目一、自然气根底学问二、自然处理工艺三、自然气轻烃回收工艺技术序煤、石油和自然气是当今世界一次能源的三大支柱随着经济的进展，世界能源构造正 在转变，由以煤为主转变为以石油、自然气为主自然气是一种高效、清洁、使用便利的优质能源．也是重要的化工原料具有明显的社会效益、环境效益和经济效益自然气的用途 越来越广，需求不断增加一、自然气根底学问什么是自然气？中文名称：自然气 英文名称：natural gas定义 1：一种主要由甲烷组成的气态化石燃料主要存在于油田和自然气田，也有少量出于煤层定义 2：地下采出的，以甲烷为主的可燃气体它是石蜡族低分子饱和烃气体和少量非烃气体的混合物〔一〕、自然气组成分类1、烃类烷烃：绝大多数自然气是以CH4 为主要成分，占60%～～90%(V)同时也含有确定量的乙烷、丙烷、丁烷有的自然气还含有戊烷以上的组分，如C5～C10 的烷烃2) 烯烃和炔烃：自然气有时含有少量低分子烯烃如乙烯和极微量的低分子炔烃(如乙炔)3) 环烷烃：自然气中有时含有少量的环戊烷和环已烷(4) 芳香烃：自然气中的芳香烃多为苯、甲苯和二甲苯2、非烃类(1) 硫化物： H2S、CS2、COS(羰基硫)、RSH(硫醇)、RSR(硫醚)、R-S-S-R(硫代羧酸和二硫化物)、C4H4S〔噻吩〕。

2) 含氧化合物：CO2、CO、H2O3) 其它气体：He、N2H2 3、自然气的分类自然气的分类方法通常有三种1) 依据油气藏的特点和开采的方法不同，自然气可分为三类，即气田气、凝析气田气和油田伴生气①气田气是指从纯气田开采出来的自然气，它在开采过程中没有或只有较少自然汽油凝析出来这种自然气在气藏中，烃类以单相存在，其甲烷的含量约为 80％～90％〔体积分数)，还古有少量的乙烷、丙烷和丁烷等，而戊烷以上的烃类组分含量很少②凝折气田气是指在开采过程中有较多自然汽油凝析出来的自然气，这种自然气中戊烷 以上的组分含量较多，但是在开采中没有较重组分的原油同时采出，只有凝析油同时采出③油田伴生气是指油田中与石油起开采出来的自然气在开采过程中随着压力下降到低于饱和压力时自然气从石油中分别出来这种自然气是油藏中烃类以液相或气液两相共 存．开采时与石油同时被采出，自然气中的重烃组分较多2) 依据自然气中戊烷以上烃类组分的含量多少，自然气可分为干气和湿气①干气是指戍烷以上烃类(自然汽油)可分散组分的含量低于 100g/m³的自然气干气中的甲烷含量一般在 90％〔体积分数〕以上，乙烷、丙烷、丁烷的含量不多，戊烷以上烃类组分很少。

大局部气田气都是干气②湿气是指戊烷以上烃类(自然汽油)可分散组分的含量高于 100g/m³的自然气湿气中的甲烷含量一般在 80％〔体积分数〕以下，戊烷以上的组分含量较高，开采中可同时回收天热汽油(即凝析油)一般状况下，油田气和局部凝析气田气可能全是湿气3) 依据自然气中的含硫量差异，自然气可分为洁气和酸性自然气①洁气通常是指不含硫或含硫量低于 20mg/m³的自然气，洁气不需要脱硫净化处理，即可以进展管道输送和供一般用户使用②酸性自然气通常是指含硫量高于 20mg/m³的自然气酸性自然气中含硫化氢以及其他硫化物组分一般具有腐蚀性和毒性，影响用户使用酸性自然气必需经过脱硫处理后才能进入输气管线，否则会造成金属腐蚀在供用户使用前一般应予脱除〔二〕、自然气处理与加工的缘由1、全部的酸气(H2S、CO2)必需脱除，从经济和环境上考虑，H2S 通常转换成元素硫；2、全部的游离液体(液烃、水)必需脱除，由于液烃和水的存在对自然气的输送影响很大；3、全部比丙烷重的烃类也应当除去，一方面可以增加经济效益，另一方面可满足管输标准另外，从地层中开采出来的自然气可能携带有固体杂质，也必需除去从以上几方面考虑，井口气必需经过加工和处理以后才能成商品气。

〔三〕、自然气处理与加工的范畴自然气处理与加工指从井口到输气管网的全部过程包括采气管线、井场分别、集气管线、净化处理、脱水、轻烃回收、输气管网等，如以以下图节流阀井场处理液体分别自然气脱硫水、烃露 外输气点把握井口装置烃回收地面H2OLPG凝液2脱硫再生 CO2H S硫回收硫气藏单元过程：节流、闪蒸、吸取、解吸、精馏、换热、反响、吸附等〔四〕、自然气产品质量指标1、自然气产品：商品气(sales gas)、液化石油气(LPG)、稳定轻烃等2、产品技术指标(1) 热值(heat value)(2) 含硫量(sulfur content)(3) 烃露点(hydrocarbon dew point) (4)水露点(water dew point)(5)含水量(moisture content)热值〔heat value〕单位体积或质量自然气的高发热量或低发热量为使自然气用户能恰当地确定其加热设备，确定热值是必要的自然气质量的一个重要指标就是沃泊数〔Wobbe number〕，它是自然气最高热值与相对密度的平方根的比值含硫量〔sulfur content 〕常以H2S 含量或总硫〔H2S 及其它形态的硫〕含量来表示。

为了把握自然的腐蚀性和出于对人类自身安康和安全的考虑，一般而言，H2S 含量不高于 6～24mg/m³油田气由于往往不含硫，故一般不进展脱硫处理烃露点〔hydrocarbon dew point〕在确定压力下从自然气中开头分散出第一滴液烃时的温度，它与自然气的压力和组成有关为防止自然气在输配管线中有液烃分散并在管道低洼处积液，影响正常输气甚至堵塞管线，目前很多国家都对商品自然气规定了脱油除尘的要求，规定了确定压力条件下自然气的最高允许烃露点水露点〔water dew point〕水露点指在确定压力条件下，自然气与液态水平衡时〔此时，自然气的含水量为最大含水量，即饱和含水量〕所对应的温度一般要求自然气水露点比输气管线可能到达的最低温度低5～6℃含水量〔(moisture content)〕在地层温度和压力条件下，水在自然气中通常以饱和水蒸气的形式存在，水蒸气的存在往往给自然气的集输和加工带来一系列的危害，因此，规定自然气的水蒸气含量是格外重要的自然气的含水量以单位体积自然气中所含水蒸气量的多少来表示，有时也用自然气的水露点来表示质 量 标 准项目试 验 方 法Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ高发热值MJ/m³A 组B 组>31.414.65~31.4GB11062-89总硫〔以硫计〕含量mg/Sm³〔CHN〕 H2S 含量mg/Sm³〔CHN〕CO2 含量，％〔V〕≤150≤270≤480>480GB11061-89≤6≤20GB110602-89实测实测GB110601-89≤3.0－SY7506-89自然气气质标准水 分无游离水机械分别目测氢氰酸CO2干冰合成烃N液氮二硫化碳乙炔氦气硝基甲烷2化肥 氯化甲烷天H S甲醛MTBE2硫磺自然气综合利用然合成氨尿素醋酸气合成气甲醇氯甲烷C1～C6 醇混甲胺光气MMA甲酰胺DMT乙烷乙烯二甲基甲酰胺醋酸乙烯丙烷丙烯甲酸甲醇蛋白丁烷C5+馏分丁二烯芳烃乙烯自然气处理工艺技术〔一〕、自然气脱水的主要缘由1、自然气会与其中所带的液体或水形成固体化合物，造成堵塞阀门，设备甚至是整个管线。

2、造成腐蚀，特别是在CO2 和H2S 存在的状况下3、水会在管线中冷凝，从而造成段塞流4、对于长输管线，会降低管线的输气力气削减自然气的热值5、外输气必需满足气体质量标准6、脱水能保证自然气在深冷的条件下装置能正常运行因此必需把大局部水脱除在确定温度和压力条件下、自然气的某些组分与液态水生成的一种外形像冰、但晶体构造与冰不同的笼形化合物称为自然气水合物1、物理性质①白色固体结晶，外观类似压实的冰雪；②轻于水、重于液烃 ，相对密度为 0.96 0.98；③半稳定性，在大气环境下很快分解自然气水合物2、构造承受X 射线衍射法对水合物进展构造测定觉察，气体水合物是由多个填充气体分子的笼状晶格构成的晶体，晶体构造有三种类型：I、II、H 型3、生成条件（1） 气体处于水蒸汽的过饱和状态或者有液态水，即气体和液态水共存；（2） 确定的压力温度条件——高压、低温；（3） 气体处于紊流脉动状态，如：压力波动或流向突变产生搅动，或有晶种(固体腐蚀产物 、水垢等)存在都会促进产生水合物 因此，在孔板、弯头、阀门、管线上计量气体温度的温度计井等处极易产生水合物4、防止水合物生成的方法破坏水合物的生成条件即可防止水合物的生成。

主要有三种方法（1） 加热气流，使气体温度高于气体水露点；（2） 对自然气进展枯燥剂脱水，使其露点降至操作温度以下；（3） 向气流中注入抑制剂目前广泛承受的抑制剂是水合物抑制剂，90 年月以后开发的动力学抑制剂和防聚剂也日益受到重视和使用动力学抑制剂和防聚剂的共同特点是不转变生成水合物的压力、温度条件，而是通过延缓水合物成核和晶体生长或阻挡水合物聚结和生长，从而防止水合物堵塞管道〔二〕、自然气脱水方法自然气脱水可以承受的方法有：甘醇吸取脱水、固体枯燥剂吸附脱水、冷凝脱水以及国内外正在研发的膜分别脱水等其中甘醇脱水和固体枯燥剂脱水是油气田最常用的自然气脱水方法液体吸取法固体吸取法冷冻法1、液体吸取法甘醇脱水原理流程甘醇脱水工艺主要由甘醇高压吸取和常压加热再生两局部组成2、固体吸取法1） 、吸附剂种类用于自然气脱水的吸附剂主要有三种：硅胶、活性氧化铝和分子筛1） 、硅胶主要成分为SiO2，含微量 Al2O3 和水用于脱水的硅胶有粉状、圆柱条状和球状三种， 并有细孔〔20～40Å，600～700m2／g〕和粗孔〔80～100 Å ，300～500 m2／g〕之分缺点：①与液态水接触易炸裂，因此除尽量防止液态水外，通常需要在气体进口处加一层不易为液态水破坏的吸附剂。

②假设气流内存在防腐剂，由于硅胶的再生温度缺乏以使防腐剂脱附，造成防腐剂在硅胶上结焦，影响脱水效果③易于为液态烃堵塞2） 、活性氧化铝主要成分为 Al2O3，并含有少量其他金属化合物〔Na2O、Fe2O3 等〕和水活性氧化铝也有细孔〔约72 Å 〕和粗孔〔120～130 Å〕之分，商用活性氧化铝做成粒径3～7 mm 的球状和圆柱条状活性氧化铝的比外表积210～350m2／g缺点：①处理酸性自然气时，氧化铝能促使H2S 与气体生成 COS吸附剂加热再生时，吸附床内残留固态硫，造成堵塞，影响正常脱水②易于为液态烃堵塞3） 、分子筛分子筛是一种人工合成的碱金属或碱土金属的硅铝酸盐晶体其分子式的通式为：SiO2 分子数与Al2O3 分子数之比称为硅铝比，在数值上等于x〔Ⅰ〕分子筛的类型依据。