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天然气(油田气)的脱硫、脱酸、脱水及LPG等烃类回收

从地层中开采出来的天然气往往含有砂和混入的铁锈等固体杂质,以及水、水蒸气、硫化物和二氧化碳等有害物质,必须经过净化处理才能使用。


砂、铁锈等尘粒随气流运动,磨损压缩机、管道和仪表的部件,甚至造成破坏。有时还会积聚在某些部位,影响输气的正常进行。 


水积聚在管道低洼处,减少管道输气截面,增加输气阻力。水又能在管壁内壁上形成一层水膜,遇酸性气体(H2S,CO2等)形成酸性水溶液,对管内壁腐蚀极为严重,是造成输气管道破坏的重要原因之一。水在一定温度和压力条件下还能和天然气中的某些组分生成冰雪状水合物(CH4·nH2O等),造成管路冰堵。


天然气中的硫化物分为无机的和有机的两种。无机的主要是硫化氢,有机的主要是二硫化碳(CS2)、硫氧化碳(COS)等。硫化氢及其燃烧产物二氧化硫(SO2)都具有强烈刺鼻气味,对眼黏膜和呼吸道又破坏作用。空气中硫化氢含量大于910mg/m3(体积分数约0.06%)时,人呼吸1小时就会严重中毒。当空气中含有0.05%(体积分数)二氧化硫时,人呼吸短时间就会有生命危险。


硫化氢和二氧化碳还是一种腐蚀剂,尤其在有水存在时更是如此。含有硫化物的天然气作为化工原料很容易使催化剂中毒,生产无法进行,生产的产品质量也不好。另一方面,天然气中硫化氢又是制造硫、硫酸、化肥的重要原料,不应让它混在天然气中白白浪费掉。


CO2遇水生成碳酸,除腐蚀管壁外,还影响天然气热值。 因此,天然气进入输气干管之前必须净化,除去尘粒、凝析液、水及其他有害组分。



天然气净化的常用物理方法有:


1. 分离和过滤。

        是除去固体尘粒和气体中夹带液体的主要方法。如重力或旋转式分离器都是根据气固、气液两相存在密度差原理工作的。 

2. 冷凝分离。

        利用低温操作使水和重烃凝析成液体,从气流中分出。

3. 吸附法。

        气相或液相中某一部分在固体吸附剂表面浓聚的现象称为吸附。若被吸附物质和吸附剂间无化学反应,称物理吸附;否则,称化学吸附。吸附剂只对气流中的某种组分吸附,使该组分和气流分离。物理吸附时,随工况改变(如温度升高)会使被吸附物质脱离吸附剂表面,使吸附剂恢复吸附能力,这一过程称为再生。

4. 吸收法。

        某种液体能选择性地吸收气体中的某种组分,使它与气流分离,这种液体称吸收剂。按两者是否能发生化学反应,也可分为物理吸收和化学吸收两种。物理吸收时,也可采取措施使被吸收物质和吸收剂分开,这一过程称为解析。解析能使吸收剂再生并重复使用。

5. 直接转化法。

        通过某种化学反应,使杂质转化为无害化合物或易于除去的化合物。

6. 综合法。

        以上方法的综合利用。



天然气脱水

在长距离输送过程中,含水量较多的天然气常常会发生下列问题:

1. 水汽与天然气的某些组分生成冰雪状的水合物,堵塞管道和仪表;

2. 凝结水积聚在管道的低洼部位,降低管道的输气能力,增加动力消耗;

3. 酸性气体,如H2S、CO2溶于水中,造成内壁腐蚀。 


因此,天然气长距离输送前必须有效地脱出其中水分。所谓有效地脱出,就是指在输送的最高压力和最低温度下,天然气中的水分尚处于不饱和状态,相对湿度为60%~70%,或者在输送压力下天然气的露点比最低输送温度低5~10℃。  随采用的天然气净化处理工艺的不同,脱水要求的深度也不同。


常见的脱水方法如下:  (1) 低温脱水。 (2) 吸附法。(3) 甘醇脱水。


脱硫脱二氧化碳 


天然气按H2S和CO2的多少可分为4类:

1. 无硫或微含硫天然气,H2S和CO2含量符合管输要求,不需净化。

2. 低含硫天然气,H2S体积分数为0.0001%~0.5%。

3. 中含硫天然气,H2S体积分数为1%~1.5%,CO2体积分数为6%~8%。

4. 高含硫天然气,H2S体积分数一般为4%~8%。


针对不同原料气提出的脱硫和二氧化碳方法不下数十种,大致可分为六大类:

1. 化学溶剂法

2. 物理溶剂法

3. 直接转化

4. 干式床层法

5. 膜分离法

6. 变压吸附法


液化石油气(Liquefied Petroleum Gas ,简称LPG)的回收


LPG是石油产品之一,是由炼厂气或天然气(包括油田伴生气)加压、降温、液化而得到的。它是以三个或四个碳原子的烃类(如丙烷、丙烯、丁烷、丁烯)为主的混合物,常温常压下是无毒、无色、无味的气体,具有辛烷值高、抗爆性能好、热值高、储运压力低等优点,是一种性能优良的汽车代用燃料。 它具有如下优点:①比汽油便宜;②国际国内丰富的储量;③丁烷和丙烷混合可以形成一定量的辛烷,使液化气有较好的抗爆性。


炼油厂的生产工艺可分为蒸馏气、热裂化气、催化裂化气、催化重整气和焦化气等5种。这5种气体含有C1-C5组分,利用分离吸收装置将其中的C3、C4组分分离提炼出来,就获得液化石油气。

在石油开采过程中,石油和油田伴生气同时喷出,利用装设在油井上面的油气分离装置,将石油与油田伴生气分离。油田伴生气中含有5%左右的丙烷、丁烷组分,再利用吸收法把它们提取出来,可得到丙烷纯度很高而含硫量很低的高质量液化石油气。

天然气分为干气和湿气两种。湿气中的甲烷含量在90%以下,乙烷、丙烷、丁烷等烷烃含量在10%以上,若将湿气中的丙烷、丁烷等组分分离出来,就得到所需的液化石油气。

此外,还可在燃料加氢和半焦化制取人造石油的工厂中获取液化石油气。从水煤气生产合成汽油的工厂中,也能回收液化石油气。

液化石油气的质量与其来源和提取方法有关,一般从油田伴生气中获取的液化石油气的质量优于从炼油厂石油气中获取的液化石油气。


新能联拥有天然气脱水、脱硫和脱酸,以及LPG回收的核心技术、系统设备集成及丰富的项目经验,可为客户提供定制化的解决方案。