天然氣集輸及凈化處理工藝技術探討

鄭杰 成婷 于江

摘要：近年來隨著人們環保意識的加強，以及科技水平的提升，天然氣得到了較好的開發利用，越來越多的人開始使用天然氣，同時對其集輸和凈化也提出了更高的要求。通過不斷對天然氣集輸及凈化處理工藝進行優化，在一定程度上極大的降低了天然氣的生產成本，同時，進一步提升了天然氣的氣質、減小了天然氣對環境的污染，增強了天然氣企業的市場競爭力。所以，本文就天然氣集輸及凈化處理工藝技術分析。

關鍵詞：天然氣;集輸;凈化;處理工藝

在天然氣開采和應用中，集輸工藝發揮著重要作用，這種工藝是從井口開始，在天然氣開采中用管網將其收集起來，經過預處理，天然氣產品的質量得以提高，使其達到標準使用要求，再經外輸方式將其輸送到目的地。在天然氣集輸與處理中，天然氣凈化其中主要內容之一，當前在我國天然氣生產中，大量先進技術得以應用，相關施工人員和技術人員，要深刻掌握這些技術，以保證天然氣生產工作的順利進行。

一、天然氣集輸工藝分析

天然氣從氣井開采出地面后，通過管道運輸系統將天然氣輸送到集輸聯合站，首先，聯合站利用相關設備對天然氣雜質進行一定的處理，使其達到凈化的目的，提高天然氣的質量，以滿足人們日常生活和工業生產對天然氣的質量要求;最后，聯合站通過增壓設備對天然氣進行加壓處理，將天然氣壓入輸送管道輸送給相關用戶。通常，天然氣在集輸過程中使用環狀、放射狀、樹枝狀等多種管網布置形式，主要根據氣田產氣量、氣井分布情況和所處環境各異采取不同的集輸方式。對于氣井數量多、分布范圍廣的氣田，主要采用放射狀集氣系統開采天然氣;對于長條形、氣井分布零散的氣田，大多沿著其產氣量豐富區域設置干線，再利用支線將單井中的天然氣接入干線的枝狀系統中。另外，由于天然氣中含有二氧化碳、水、硫化氫或者凝析油等有害物質，容易造成輸氣管道腐蝕，嚴重時可能會發生安全事故，因此，在集輸系統中需要加設凈化設備，以去除原始天然氣中的有害物質，達到天然氣運輸的相關標準和要求。目前，天然氣集輸常用井下節流技術、采氣井口高低壓切斷保護技術、井間串聯和中低壓濕氣采氣工藝、集氣站常溫分離和增壓集氣工藝等關鍵技術，其中井下節流技術的應用對天然氣集輸系統具有非常重要的影響。首先井下節流技術降低了天然氣開采井筒的壓力，利用地層溫度對天然氣進行加熱，有效防止天然氣開采系統管道內水合物的生成;其次井下節流技術有效降低了氣井井口壓力，從而降低了天然氣集輸系統壓力;最后井下節流技術使得氣井井口不必設置加熱爐，而是采用短時間臨時加熱節流的方法防止水合物的形成，減少了加熱負荷，降低了生產成本，極大的提高了企業的經濟效益。另外，濕天然氣需要通過集氣干管進入集氣站進行凈化處理，集氣站通過對天然氣進行常溫分離、增壓等集中處理后，能夠充分利用氣井壓力降低相應壓縮機械設備的耗能量，從而節省天然氣的開采成本。進一步提升天然氣集輸系統的運營效率。

二、天然氣集輸基本要求

1.集氣管網的壓力和布局

要使天然氣實現正常輸送，就要保證集氣管網的壓力、氣田壓力和外輸天然氣壓力帶下合適，其中天然氣壓縮機在管網壓力中具有重要意義，通過將其加壓到設計的數值，再通過管道系統，將經過分離達到合格標準的天然氣輸送到戶。要根據集氣工藝特點、氣田地形等因素，合理確定天然氣輸送管網類型，合理布局其集氣管道，該過程中要根據便于管理的原則，來進行管網形狀的選擇。無論采用二級還是三級布站的模式，集氣站都要滿足氣田生產實際要求，以提高其集輸效率，降低其中的能量消耗。

2.優化氣井井口壓力降低后的集輸管網

為保證氣田生產經濟性交易，在氣井井口壓力降低之后，需重新設計改造原先的集氣管網，以確保達到輸送天然氣的要求，使其符合低壓設計。具體在改造中，要進行合理設計，將不必要的閥門、設備拆除，使輸送過程中的節流損失得以減少，避免降低氣井壓力，且要注意經常性清洗輸送管道，使輸送過程中天然氣的摩擦阻力得以減小。還要合理應用低壓氣剩余壓力，完善其低壓工期系統，實現壓力的平衡，順利將其輸送到用戶。如果需長距離輸送，則可能出現壓力不足的問題，因此需進行增壓處理，就是在輸送中加設壓縮機，將天然氣加壓后先輸送到輸送管網，然后再進行外輸，這樣一來加大了成本的同時也會加大能耗。

3.加強凈化處理

在氣井生產出的天然氣中，含有不少雜質會對其使用產生影響，因此在其輸送到用戶使用前，需進行必要的凈化處理保證質量。該過程中，要采取良好的分離技術分離出其中的二氧化碳和水汽等，使天然氣滿足使用標準。

三、天然氣集輸及凈化處理工藝技術

1. 三甘醇脫水工藝

首先是無硫甘醇脫水工藝流程，主要是處理井口無硫天然氣，以及來自醇氨法脫硫裝置中后的凈化氣。其脫水裝置組成主要是吸收塔、再生塔，前者負責逆流吸收含水天然氣和三甘醇貧液，后者主要是將三甘醇富液解吸轉化，使其再生為天然氣貧液;其次是含硫天然氣的甘醇脫水工藝，主要是對其進行脫水后再輸送，避免對管線產生腐蝕損害。其脫水裝置運行中，TEG中的硫化氫會降低溶液pH值而使其變質，如果天然氣中硫化氫含量較低，則再生的氣體可采取灼燒排放方式，如果其含量較高則應利用甘醇脫水裝置在再生塔前設置汽提塔，將其中的硫化氫解吸，并返送到吸收塔。要注意在不含硫天然氣中，一般不采用富液汽提塔，如果將含硫天然氣作為汽提氣，則會導致汽提硫化氫效果變差，因此不可在高含硫天然氣處理中采用TEG法。

2. 天然氣凈化溶液的實際應用

在天然氣凈化處理的實際操作中，應該依據實際情況選擇最為適應的溶液。例如，若天然氣雜質中硫含量高，操作人員應該選擇二乙醇胺與甲基二乙醇胺的組合型溶液，配合專用于清除二氧化碳的裝置。使用此類溶液的天然氣凈化裝置較其他類溶液的不同點在于：①此裝置配備可以使不同液進料口的吸收塔，可以在天然氣質量以及二氧化碳需求量不同時進行相應操作，保證了操作的靈活性。②二乙醇胺與甲基二乙醇胺的組合型溶液擁有良好的熱穩定、較低的蒸汽壓需求、較小的溶液消耗、較少的化學講解等優點。這些長處保證了溶液可以長時間的反復使用，降低了天然氣凈化的成本。③在這種容溶液循環系統中，一方面可以相應的設置機械過濾器，對天然氣中的相關雜質進行過濾。經過過濾器過濾的天然氣中減少了可能破壞溶液的雜質，保障了溶液發揮其應有的作用。另一方面也可以設置活性炭過濾器，去除溶液的降解雜質。為了預防溶液與空氣中的氧氣發生化學反應而變質，溶液在儲藏時使用氮氣保護方式。這些設施將提高溶液的消除雜質的工作效率。④為了降低用水量，在裝置中貧富液換熱器后部安裝了貧液空冷器。同時，為了提高資源利用率，在再生塔尖設置了換熱面積比較大的空冷氣，用來進行酸氣冷卻。這樣做的目的充分利用了自然環境的冷卻，在天氣比較嚴寒時，可以選擇關停空冷氣風機，降低不必要的損耗。⑤該裝置設有緊急關閉及調節排空系統，在突發情況發生后可以緊急關停，將含硫量大的天然氣排空的幾率降到最低。防止了意外事件發生。⑥該裝置可以將冷卻水回收利用，降低了成本。

結束語：

隨著社會經濟的不斷發展，天然氣的應用面臨井噴式的增長，天然氣凈化的問題也受到越來越多人的關注及研究。所以，在進行天然氣集輸與凈化處理時，需要根據實際情況進行合理的選擇，防止天然氣生產運輸過程中安全事故的發生，有效提升天然氣輸送的安全性和可靠性，從而促進天然氣工業的進一步發展。

參考文獻：

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