我國天然氣凈化工藝的現(xiàn)狀與展望

王桂玉

摘要：目前，天然氣已經(jīng)作為主要燃料在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中被大量使用，天然氣凈化工藝也愈來愈受到研究者的重視。目前，天然氣的凈化工藝主要是脫硫工藝和脫水工藝，通過對現(xiàn)狀凈化工藝的概述和分析，展望了未來我國天然氣的凈化工藝的發(fā)展方向。天然氣的凈化工藝設(shè)計方案的改進、模擬計算機程序的應用、凈化廢物的回收和利用是未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：天然氣;凈化工藝;現(xiàn)狀;展望

引言：不同于污染嚴重的煤炭等傳統(tǒng)燃料，天然氣具有綠色、環(huán)保、利用率高的特點。隨著生產(chǎn)生活對天然氣需求量的增加，對天然氣的保障已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略地位。天然氣中含有硫化氫（H2S）、有機硫化合物、單質(zhì)硫，這就對天然氣的凈化工藝提出了較高的要求。保障天然氣的凈化效果與社會的發(fā)展和人民的生活息息相關(guān)。隨著時代的發(fā)展，對天然氣的凈化工藝又有著新的更加環(huán)保，更加低耗等需求，新的需求使得對天然氣凈化工藝的研究和討論也迫在眉睫。

一、我國天然氣凈化工藝的現(xiàn)狀

我國天然氣的凈化工藝主要以脫硫工藝和脫水工藝為主。下面分別簡單概述這兩種凈化工藝的現(xiàn)狀情況。

1、天然氣脫硫工藝的方法

硫化氫（H2S）、有機硫化合物、單質(zhì)硫等雜質(zhì)存在于天然氣中，會對運輸天然氣的管道造成腐蝕。含有這些雜質(zhì)的天然氣在燃燒時會產(chǎn)生一氧化硫等物質(zhì)，不僅對污染環(huán)境，而且會導致催化劑中毒、由于不充分燃燒影響氣體熱值等問題。目前脫硫工藝常用的方法主要是用化學或者物理溶劑進行吸收。

采用化學溶劑吸收法進行天然氣的脫硫時，通常采用醇胺法。一乙醇胺、二乙醇胺等這類含有胺基和羥基（-OH）的醇胺物常常被作為脫硫劑。其中醇胺物含有的胺基可以使得溶液的堿度提高，從而使得酸性成分更好的被溶液吸收，醇胺物中的羥基（-OH）不僅可以使化合物更多的溶解在水中，而且可以降低化合物的蒸汽壓[1]。

采用物理溶劑吸收法進行天然氣的脫硫時，主要是利用酸性氣體的溶解度、吸收率隨著壓力的升高而增加，隨著壓力的降低而減少的原理。在高壓下，酸性氣體被吸收，壓力降低時，發(fā)生解吸現(xiàn)象，溶液得到再生，可循環(huán)使用。

物理化學溶劑吸收法則兼顧了物理溶劑吸收法和化學溶劑吸收法的優(yōu)勢。將醇胺物和物理溶劑相混合，形成混合溶劑，具有凈化效率高，凈化效果好的優(yōu)點[2]。

2、天然氣脫水工藝的方法

水以游離態(tài)的形式存在于天然氣中，在壓力升高溫度降低后會生成水合物，這種物質(zhì)容易造成管道和設(shè)備的堵塞，造成設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)，管道流動能力下降。目前天然氣脫水工藝主要有溶劑吸收法和固體吸附法[3]。

甘醇常常作為溶劑吸收法的溶劑，這主要是由于甘醇溶劑具有很好的吸水性能。甘醇分子中存在兩個羥基（-OH），完全溶解在水中，天然氣中的水蒸氣被甘醇溶液吸收，從而使天然氣達到脫水的效果。

固體吸附法主要是通過物理吸附的方法達到天然氣脫水的目標。將天然氣在連續(xù)的吸附床中通過，天然氣中的水蒸氣會被吸收，不過這種方法適用于天然氣量不大的情況。為了保證脫水效果，在實際的工藝中，往往采用交替吸附床的形式，即幾個吸附塔交替進行吸附、干燥、再生的循環(huán)使用。

二、我國天然氣凈化工藝的發(fā)展方向

1、改進天然氣凈化工藝的設(shè)計方案

對天然氣凈化工藝的設(shè)計方案的改進一直是重點研究的對象。一方面，新的凈化溶劑和凈化方法不斷的被應用，大大提高了天然氣的凈化的效果。比如，利用微生物把天然氣中的酸性氣體消耗掉。在天然氣脫水工藝中，新興技術(shù)不斷涌現(xiàn)。比如，超音速脫水。即利用收縮擴張管將天然氣隔絕溫度，膨脹到超音速狀態(tài)，由于溫度和壓力的驟然降低，天然氣中的水蒸氣迅速冷凝成水滴，進而進行氣體液體的分離。這種方法不需要設(shè)置再生塔，具有成本低的優(yōu)點。另一方面，傳統(tǒng)凈化工藝和設(shè)施設(shè)備也不斷的被改進，隨著進料方式的改變，反應接觸面積的增加，大大提高了反應效果。對天然氣凈化工藝的設(shè)計方案將不斷被改進，低耗高效是未來設(shè)計改進的方向[4]。

2、天然氣凈化工藝的計算機模擬程序的研發(fā)

溶劑加入的時間點、投加量、配比濃度等是天然氣凈化工藝的關(guān)鍵，這些參數(shù)隨著進氣量的不同而發(fā)生改變。依據(jù)長時間的運行狀況才能掌握準確、合適的參數(shù)，這個過程不僅耗時，而且消耗大量的人力和物力，計算機模擬程序的研發(fā)無疑為其提供了科學的指導和依據(jù)。研發(fā)計算機程序?qū)μ烊粴鈨艋に囘M行模擬，觀測不同參數(shù)下的模擬凈化效果，為實際工藝的運行和操作提供了有力的指導。

3、安全控制技術(shù)的改進

天然氣凈化工藝采用的設(shè)施設(shè)備復雜多樣，各種大型機械設(shè)備聯(lián)合運行，其中一臺或者幾臺設(shè)備出現(xiàn)問題都會影響整個凈化工藝的運行。所以每個天然氣凈化廠應建立自己的毅力預案，實時監(jiān)測和控制天然氣凈化工藝的運行數(shù)據(jù)。關(guān)于這個方向的研究還需要不斷的完善，確保天然氣凈化過程中的安全性。

4、對天然氣凈化工藝環(huán)保性的新要求

新時代背景下，對天然氣凈化工藝的綠色環(huán)保性有著更高的要求。天然氣經(jīng)過凈化后產(chǎn)生的廢物主要由二氧化碳（CO2）、水和含硫物質(zhì)組成。凈化廢物的回收和利用是未來的發(fā)展趨勢，產(chǎn)生的二氧化碳（CO2）、水可以用于注入地下，有驅(qū)油的作用，含硫物質(zhì)經(jīng)過提純工藝后可以用于硫磺的生產(chǎn)。這些廢物的回收和二次利用可以大大減少能源的損耗，符合環(huán)保性的新要求，也是未來的發(fā)展方向。

三、結(jié)束語

天然氣因為綠色、環(huán)保、安全、經(jīng)濟的特點而取代傳統(tǒng)煤炭等原料，被廣泛應用到生產(chǎn)生活中去。天然氣的凈化的現(xiàn)狀工藝主要是脫硫工藝和脫水工藝為主，通過化學、物理、物理化學，甚至是生物的方法使其完成凈化目標。目前，然氣的凈化的工藝已經(jīng)比較完備，有完整的工藝設(shè)計方案和其對應的機械設(shè)施設(shè)備。

但是，在新時代下，生態(tài)環(huán)境的敏感性和社會效益的高效性，使得我們對天然氣凈化工藝提出了新的要求，天然氣的凈化工藝也愈來愈被更多的學者研究，更加環(huán)保、更加節(jié)能、更加經(jīng)濟是發(fā)展的方向。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，天然氣的需求也日益增加，保障天然氣的凈化能力和凈化效率，既是保障社會效益和經(jīng)濟效益，也是滿足人民生活生產(chǎn)需求的重要保障。

參考文獻：

[1]唐慧，王泰人.油田氣凈化脫酸技術(shù)探討[J].現(xiàn)代化工，2019，39（S1）：85-88.

[2]趙一樺，趙俊翔，曹莉潔.高含硫天然氣凈化技術(shù)現(xiàn)狀及研究方向[J].化工設(shè)計通訊，2019，45（04）：199.

[3]李靜.天然氣凈化工藝設(shè)計要點分析[J].化工管理，2019（25）：206.

[4]趙俊翔，曹莉潔，趙一樺.天然氣凈化工藝技術(shù)的優(yōu)化[J].化工設(shè)計通訊，2019，45（03）：183.