放空天然氣回收處理

吳洋(中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司重慶運(yùn)輸總公司，重慶 401420)

1 放空天然氣的回收利用技術(shù)

1.1 現(xiàn)階段我國常用的放空天然氣回收利用技術(shù)

當(dāng)前我國在進(jìn)行放空天然氣的回收利用時，通常會采用壓縮天然氣、液化天然氣、吸附天然氣、天然氣水合物、用于電力制造的天然氣、溴化鋰為能源的直燃機(jī)以及天然氣生產(chǎn)信息化技術(shù)等方面的手段來處理放空天然氣。

1.2 壓縮天然氣技術(shù)

壓縮天然氣技術(shù)具體來說就是指借助壓縮機(jī)來對天然氣進(jìn)行脫水以及壓縮處理，并將處理之后的壓縮天然氣放置于壓縮天然氣拖車內(nèi)，方便其進(jìn)行二次利用。利用壓縮天然氣拖車，能夠方便地將壓縮天然氣運(yùn)輸至城市內(nèi)的天然氣站，實現(xiàn)高壓天然氣的壓力釋放，便于將這些天然氣釋放到城市天然氣管道當(dāng)中，實現(xiàn)放空天然氣的二次回收利用；對于天然氣處理站場以及油田當(dāng)中的放空天然氣來說，在進(jìn)行處理時需要將天然氣壓縮至天然氣輸送的額定壓力后再將其置入下游的天然氣輸送管道當(dāng)中，實現(xiàn)天然氣資源的二次回收利用。

與其他技術(shù)手段相比，借助壓縮天然氣技術(shù)來處理放空天然氣具有以下幾個方面的優(yōu)點(diǎn)：首先，在處理放空天然氣時應(yīng)用到的設(shè)備簡單、壓縮天然氣技術(shù)成熟、回收效益更高，借助排量不同的壓縮機(jī)能夠?qū)⒎趴仗烊粴膺M(jìn)行一定范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)移，從而有效適應(yīng)區(qū)域范圍內(nèi)放空天然氣量的變化；其次，與其他類型的放空天然氣處理設(shè)備相比，該種處理方式使用到的設(shè)備質(zhì)量較輕，且其靈活性較高，因此十分容易進(jìn)行搬運(yùn)，所有壓縮天然氣技術(shù)可以在生產(chǎn)油田等管道無法輻射到的部位進(jìn)行使用，且其安全性較高；第三，現(xiàn)階段我國的壓縮天然氣技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，使用成本較低，無需向國外繳納大量的專利費(fèi)用。但是當(dāng)前壓縮天然氣技術(shù)也存在著一定的缺陷，具體來說，現(xiàn)階段我國適用的壓縮天然氣壓縮機(jī)排量普遍較小，在進(jìn)行單機(jī)處理時使用排量較低；同時，壓縮天然氣拖車運(yùn)量較低；且壓縮后的天然氣壓力較大，因此對于儲氣瓶的質(zhì)量要求極高，這些問題都有待我們進(jìn)一步解決。

1.3 液化天然氣技術(shù)

液化天然氣技術(shù)，顧名思義就是將處于氣體狀態(tài)的天然氣液化后再進(jìn)行二次處理，也就是說，對于放空天然氣，必須要將其進(jìn)行脫水、脫烴、脫酸等各項處理之后，在經(jīng)過一系列的低溫液化處理工藝來將其進(jìn)行液化處理，使之保持在液體狀態(tài)。現(xiàn)階段我國在進(jìn)行放空天然氣的液化處理時，經(jīng)常選擇的是丙烷預(yù)冷的混合制冷液化技術(shù)。在借助液化天然氣技術(shù)來對放空天然氣進(jìn)行二次處理時，其優(yōu)點(diǎn)是每次處理的天然氣總量較大，且在運(yùn)輸、儲存方面投入的資金量更小。但是與壓縮天然氣處理技術(shù)相比，液化天然氣由于涉及到的設(shè)備價格昂貴，因此在進(jìn)行初次投資時需要花費(fèi)大量的資金。

另外，液化天然氣技術(shù)目前還面臨著以下幾個方面的問題，具體來說，就是指由于組分之間存在溫度差異，因此液化天然氣會出現(xiàn)分層且產(chǎn)生渦旋，渦旋的存在會使得液化天然氣內(nèi)部重力勢能和動力勢能發(fā)生改變，從而造成液化天然氣儲存出現(xiàn)問題，造成極大的安全隱患。

1.4 吸附天然氣

吸附天然氣技術(shù)，就是指在天然氣儲存罐中加入表面具有大量孔洞的吸附劑，這種吸附劑由于孔洞的存在，其表面積更大，同時在處于常溫以及高壓情況下都能夠?qū)崿F(xiàn)天然氣的吸附，從而實現(xiàn)放空天然氣的有效儲存。與天然氣的壓縮技術(shù)相比，吸附天然氣技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)是能夠在常溫以及低壓狀態(tài)下實現(xiàn)對放空天然氣的回收及儲存處理。有相關(guān)研究表明，吸附天然氣在環(huán)境壓力為3.5MPa的情況下，其所處理的放空天然氣密度與20MPa壓縮天然氣技術(shù)處理的放空天然氣密度是相同的，因此吸附天然氣技術(shù)在壓力設(shè)備投資以及操作方面花費(fèi)的資金數(shù)量較少，且由于壓力要求不高的緣故，可以根據(jù)運(yùn)輸及儲存的情況對儲存罐的形態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。一般情況下，可以選擇安全系數(shù)高、質(zhì)地較輕的儲存設(shè)備來實行吸附天然氣技術(shù)處理后的放空天然氣儲存，并將其投入到二次利用當(dāng)中。

但是俗話說有利必有弊。吸附天然氣技術(shù)就目前的發(fā)展情況來看，還存在著以下幾個方面的問題：首先，從天然氣儲存密度方面分析可以發(fā)現(xiàn)，在同樣的存儲容積下，吸附天然氣技術(shù)僅能儲存壓縮天然氣技術(shù)處理后放空天然氣的60%；其次，在應(yīng)用吸附天然氣技術(shù)來對放空天然氣進(jìn)行處理時，產(chǎn)生的熱效應(yīng)問題目前還沒有得到實質(zhì)性的進(jìn)展和突破；另外，對于放空天然氣來說，其內(nèi)部的重組分在釋放時容易出現(xiàn)滯留，這種滯留會造成天然氣處理不到位，同樣造成環(huán)境污染，這與處理放空天然氣的理念不符合。

1.5 天然氣水合物

天然氣水合物，實質(zhì)上就是指創(chuàng)造一個高壓低溫的狀態(tài)，讓天然氣和水充分的融合形成一種新的物質(zhì)，在顯微鏡下，這種物質(zhì)是具有燈籠狀的形態(tài)的。有相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，通過將放空天然氣和水有效融合，可以確保在1m3水中儲存約200m3的天然氣。在借助天然氣水合物技術(shù)來對放空天然氣處理時，可以確保在低儲存空間的情況下進(jìn)行儲存。但是天然氣水合物技術(shù)同樣是有一定缺陷的，其面臨的問題便是水合物的集裝以及運(yùn)輸，如何設(shè)計出一條經(jīng)濟(jì)可行的天然氣水合物處理線尚待進(jìn)一步解決。

2 放空天然氣回收應(yīng)用實例

青海油田采油四廠屬地的南翼山放空天然氣回收項目，始建于2016年8月，已安全平穩(wěn)生產(chǎn)運(yùn)行3年，主要就是將放空的天然氣通過各支管線匯集至撬裝整合，然后集輸進(jìn)站采取分離、增壓、脫水、脫烴工藝，經(jīng)調(diào)壓、外輸進(jìn)入主管網(wǎng)，充分做到了對放空天然氣的回收再利用。

在進(jìn)行放空天然氣的處理時，采用的工藝流程是：單井匯集于撬裝整合—管輸原料氣濕氣進(jìn)處理站場—計量—三相分離器分離液相—緩沖罐緩沖—壓縮機(jī)增壓—脫水裝置脫水—脫烴裝置脫烴—調(diào)壓—干氣—主管網(wǎng)，而其中的重點(diǎn)技術(shù)則為增壓—脫水—脫烴。具體來說，就是指將放空天然氣從撬裝至集輸，濕氣來氣進(jìn)站后先進(jìn)行計量，然后進(jìn)入緩沖罐緩沖，壓縮機(jī)增壓，增壓后進(jìn)入脫水撬脫水，脫水后進(jìn)入脫烴裝置對組分中的重?zé)N、輕烴分離，分離后混烴進(jìn)入混烴儲罐，采取車輛拉運(yùn)至煉化廠；處理后的成品干氣則通過調(diào)壓直接進(jìn)入天然氣主管網(wǎng)外輸供民用，從而實現(xiàn)了放空天然氣的有效回收利用。

3 結(jié)語

綜合全文，當(dāng)前世界范圍內(nèi)能源格局不斷發(fā)生著新的變化，石油以及煤炭作為傳統(tǒng)的不可再生資源，近年來由于損耗嚴(yán)重、儲量較少，因此呈現(xiàn)出價格飛速上漲的趨勢，在這種情況下，推行天然氣是大勢所趨。對于放空天然氣來說，現(xiàn)階段我國已經(jīng)形成了多種處理手段來對其進(jìn)行處理，但是針對偏遠(yuǎn)地區(qū)的天然氣，仍然有必要積極開展新的處理技術(shù)來對其進(jìn)行處理，切實提升天然氣的回收率，從而實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的提升以及環(huán)境的保護(hù)。