■ 瑞 健

石化與生活

甲烷的“混搭”生活

■ 瑞 健

標準狀態(tài)下，甲烷（Methane，化學分子式為CH4）是無色、無味、無毒、無腐蝕性、比空氣還要輕的氣體，既看不到更摸不著。結(jié)構(gòu)簡單的它頭銜卻不簡單：自然界最簡單的有機物；含碳量最小、含氫量最大的烷烴；自然界最穩(wěn)定的有機小分子；在創(chuàng)造適合生命存在的條件中扮演重要角色；它的選擇活化和定向轉(zhuǎn)化被譽為化學催化領(lǐng)域的“圣杯”；它不僅在地球上分布很廣，而且在天王星的大氣層中也有它的身影，這一發(fā)現(xiàn)增加了確認太陽系外存在生命的希望。

當然，天文學方面的知識離我們似乎太遙遠了。在人們的現(xiàn)實生活中，甲烷又扮演著什么樣的角色呢？

甲烷生性平穩(wěn)但又不甘寂寞，明明是一種簡簡單單的有機物，卻硬是拉來幾個“兄弟”混搭，闖蕩江湖。

天然氣（Natural Gas）

廣義上，天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體。不過，人們常說的天然氣指的是天然蘊藏于地層中、主要由氣態(tài)低分子烴和非烴氣體組成的混合物，如油田氣、氣田氣、煤層氣等。天然氣主要存在于油田和天然氣田，一般采用自噴式、排水式采氣方式，技術(shù)較為簡單。

天然氣中甲烷約占87%，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，有的還含有硫化氫、氮、水氣以及微量惰性氣體，燃燒后釋放的熱量大、污染小，是一種比較清潔的能源。通常情況下，天然氣無色、無味，人們家中所用天然氣的特殊味道，其實是為了警示天然氣泄漏而添加的人工氣味，如甲硫醇或乙硫醇等。

生活中，人們經(jīng)常接觸的燃料還有液化天然氣（Liquefied Natural Gas，簡稱LNG）。它是天然氣經(jīng)凈化、壓縮、冷卻和超低溫液化等處理后的液體，體積約為同量態(tài)天然氣的1/625。液化天然氣可以儲存在-161.5℃、0.1MPa左右的儲存罐內(nèi)，可用專用船或油罐車運輸，使用時需重新氣化。

液化石油氣（Liquefied Petroleum Gas，簡稱LPG）

與液化天然氣很容易混淆的產(chǎn)品是液化石油氣。液化石油氣是由煉廠氣或天然氣（包括油田伴生氣）加壓、降溫、液化得到的一種無色、揮發(fā)性氣體，主要成分為丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，有的含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物雜質(zhì)，組成不固定。

從地下開采出的天然氣中，90%是甲烷，其余是各種液化石油氣，一般可提煉出1%～3%的液化石油氣。原油的分離精煉過程也會產(chǎn)生約3%的液化石油氣，如果對煉油廠設(shè)備進行優(yōu)化集中提煉液化石油氣，產(chǎn)量可以達到30%～40%。大多數(shù)能源企業(yè)或煉油廠都不專門生產(chǎn)液化石油氣，但因為它是其他燃料提煉過程中的副產(chǎn)品，所以都會有一定的產(chǎn)量。

現(xiàn)在居民家中用的燃氣多是液化石油氣，雖然人們通常把它叫做“煤氣”。煤氣又稱水煤氣，是煤在高溫下與水蒸氣作用生成的一種混合氣體，主要成分是一氧化碳和氫氣。它們的共同點是都是潔凈燃料，不同點是煤氣有高毒性，一旦中毒后果非常嚴重，而液化石油氣的毒性很小。當然，如果液化石油氣使用不當，如燃燒時通風不好、氧氣不足等也會造成一氧化碳中毒。

和天然氣一樣，為了安全起見，液化石油氣中一般會添加有警示作用的氣體。

煤層氣（Coalbed Methane，簡稱CBM）

同樣與煤有關(guān)，但煤層氣與煤氣的成分很不相同。煤層氣俗稱“瓦斯”，是指儲存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附或游離方式存在、溶解于煤層水中的烴類氣體。

煤層氣是一種非常規(guī)天然氣，95%以上是甲烷組分，其余組分是二氧化碳或氮氣。煤層氣熱值與天然氣相當，可以與天然氣混輸混用，用作民用、工業(yè)、發(fā)電、汽車燃料和化工原料。1立方米純煤層氣的熱值相當于0.8千克液化石油氣。

煤層氣在空氣中的濃度達到5%～16%時遇明火會爆炸，這也是煤礦瓦斯爆炸事故的根源。采煤之前，如果先開采煤層氣，煤礦瓦斯爆炸率將降低70%～85%；如果不先開采煤層氣，采煤過程中煤層氣就會排放到大氣當中，其溫室效應約為二氧化碳的21倍，對生態(tài)環(huán)境破壞性極強。所以，煤層氣的開發(fā)利用有一舉多得的功效。

我國煤層氣資源豐富，居世界第三，如用于發(fā)電每年可發(fā)電近300億千瓦時。中國工程院編制《我國煤層氣開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》顯示，到2030年，我國煤層氣產(chǎn)量有望達到900億立方米。這一產(chǎn)量與1個新的億噸級原煤產(chǎn)量、1.5個三峽水電站的年發(fā)電量和1個大慶油田的原油當量相當。

頁巖氣（Shale Gas）

從頁巖層中開采出來的天然氣即頁巖氣，是一種主要以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質(zhì)巖類夾層中的天然氣。一般頁巖儲層厚幾百米，發(fā)育地區(qū)常伴生有常規(guī)油氣資源。在不發(fā)育具有工業(yè)價值的油氣資源的區(qū)域，也可能存在頁巖氣。

頁巖氣是當前十分活躍的一種能源，但人類對它們的認識可以追溯到很久以前，只是因為采集比天然氣困難等原因而沒有被開發(fā)利用。頁巖氣成分與常規(guī)天然氣一樣，以甲烷為主，所以可以用天然氣管道輸送。

頁巖的性質(zhì)比較致密，因此開發(fā)過程需要采取增產(chǎn)措施，如水力壓裂等。與天然氣相比，頁巖氣有開采壽命長、生產(chǎn)周期長的優(yōu)點，頁巖氣井能夠長期穩(wěn)定地產(chǎn)氣。目前，它與煤層氣、致密氣共同構(gòu)成當今世界三大非常規(guī)天然氣。

致密氣（Tight Gas）

致密氣即致密砂巖氣，是指滲透率小于0.1毫達西的砂巖地層天然氣，還有孔隙度低（＜12%）、含氣飽和度低（＜60%）、含水飽和度高（40%）、一般無自然產(chǎn)能或自然產(chǎn)能低于工業(yè)油氣流下限等特點。

致密氣和頁巖氣作為兩種重要的非常規(guī)天然氣資源，已經(jīng)逐漸成為天然氣產(chǎn)量的主要增長點。但實際上，頁巖氣層是致密氣層的一種形式：前者為1微達西以下，后者的滲透率為0.1毫達西以下，兩者相差一般在100～500倍。所以，非常規(guī)儲層開采出來結(jié)果的可能3種：如果高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，是常規(guī)天然氣；衰減較慢，是致密氣；衰減很快是頁巖氣。

近幾年，我國致密氣地質(zhì)儲量年增約3000億立方米，致密氣正在改變著我國的天然氣生產(chǎn)格局，將成為我國擴大非常規(guī)天然氣生產(chǎn)的主力。

可燃冰（Natural Gas Hydrates）

甲烷可以形成籠狀的水合物，即甲烷被包裹在“籠”里。甲烷含量超過99%的天然氣水合物又稱為甲烷水合物?？捎胢CH4·nH2O來表示，m代表水合物中的氣體分子，n為水合指數(shù)（即水分子數(shù)）。天然氣水合物是天然氣的主要成分甲烷與水在高壓低溫條件下結(jié)晶形成的冰狀物，通常存在于永久凍土帶或大陸邊緣的海域，因其點火就著，俗稱“可燃冰”。

1立方米可燃冰相當于164立方米天然氣，燃燒時產(chǎn)生的二氧化碳僅為煤炭的一半，可有效減少地球溫室效應，因此成為備受矚目的新能源。但可燃冰主要儲存于海底或寒冷地區(qū)的永久凍土帶，較難尋找和勘探，開采利用難度大、成本高，稍有泄漏都會帶來災難性后果。目前，世界上還沒有找到一種安全可行的開采方法。

沼氣（Marsh gas，Biogas）

沼氣是有機物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，在一定的溫度、濕度、酸堿度的條件下，通過微生物發(fā)酵作用產(chǎn)生的一種可燃氣體。由于它最初是在沼澤、湖泊、池塘中發(fā)現(xiàn)的，所以人們叫它“沼氣”。

沼氣的可燃成分包括甲烷、硫化氫、一氧化碳和重烴等，不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等氣體。在沼氣中，甲烷含量為55%～70%，熱值較低、利用價值不高，但當它被提純到93%以上時就可以成為生物天然氣。

目前，沼氣的燃氣經(jīng)濟價值不菲。歐洲為了擺脫對俄羅斯的天然氣依賴，已經(jīng)形成了可觀的沼氣—生物天然氣產(chǎn)業(yè)，在2009年歐盟25國生物天然氣產(chǎn)量達到300億立方米。在我國，綜合利用沼氣池是改變農(nóng)村環(huán)境的一個重要途徑。

除了上述幾種形式，甲烷還以油田伴生氣、凝析氣、坑氣、煤制氣等“身份”出現(xiàn)?？梢?，甲烷的結(jié)構(gòu)雖然簡單，但其外在包裝形式卻是多樣的。但是，不管是以什么樣的形式出現(xiàn)，甲烷有一個特點是需要時時刻刻牢記的：甲烷與空氣混合后遇火能引起爆炸的極限濃度為4.9%～16%（體積分數(shù)）——低于下限不燃燒，高于上限安靜燃燒，5%～15%的范圍內(nèi)遇明火即可發(fā)生爆炸。爆炸在瞬間產(chǎn)生高壓、高溫，其破壞力和危險性都很大，俄羅斯科學家葉利佐夫甚至認為甲烷是導致百慕達三角船只沉沒、飛機毀亡的主要原因。所以在，處理甲烷產(chǎn)品時需非常謹慎，注意安全操作。

新疆石油：數(shù)據(jù)公司喜獲國家新型專利證書

本刊訊 新疆石油數(shù)據(jù)公司申報的“具有多點自組網(wǎng)功能的衛(wèi)星通訊集成終端和系統(tǒng)”，于今年5月獲得國家知識產(chǎn)權(quán)局實用新型專利授權(quán)。目前，數(shù)據(jù)公司已獲授權(quán)專利2項，均為實用新型專利。

據(jù)悉，“具有多點自組網(wǎng)功能的衛(wèi)星通訊集成終端和系統(tǒng)”實用新型的目的在于提供一種具有多點自組網(wǎng)功能的衛(wèi)星通訊集成終端和系統(tǒng)，以達到通訊傳輸不受復雜地形影響和提高通訊傳輸?shù)姆€(wěn)定性及成功率的效果。本專利充分利用衛(wèi)星通訊技術(shù)，將無線中遠距離傳輸與衛(wèi)星通信相結(jié)合，完成了移動網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的部分偏遠地區(qū)的復雜環(huán)境下的傳輸要求，特別適合環(huán)境惡劣、位置偏遠但急需快速布網(wǎng)的應急現(xiàn)場、工業(yè)現(xiàn)場和施工作業(yè)區(qū)。具有快速部署、易于安裝、傳輸穩(wěn)定、支持高速移動和快速切換、信道效率高、多信道同時解調(diào)的特點，可有效地降低網(wǎng)絡(luò)運營成本，延伸網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。

東北煉化：國內(nèi)首臺大直徑聚乙烯離心機研制成功

日前，由東北煉化工程公司吉林機械分公司研發(fā)的國內(nèi)首臺大直徑聚乙烯離心機設(shè)備通過中國石油天然氣集團公司科技部驗收，各項指標達到國際先進水平。

這種型號為LWF-1000的聚乙烯離心機，轉(zhuǎn)鼓直徑1000毫米，長度與直徑比為2.5，是目前國內(nèi)首臺大直徑、大長徑比聚乙烯離心機，擁有5項創(chuàng)新、4項專利。

LWF-1000聚乙烯離心機首次修正了傳統(tǒng)離心機離心分離沉降模型，提出“上浮臨界粒度”模型；首次應用上浮臨界理論，利用專業(yè)軟件進行離心機流場分析；樣機設(shè)計在整體布局上全面優(yōu)化；在離心機設(shè)計基礎(chǔ)上，在國內(nèi)首創(chuàng)橇裝離心機測試平臺，可適用多物料種類分離性能測試；首次將自動化控制系統(tǒng)和實時監(jiān)控預警系統(tǒng)技術(shù)安裝在離心機上。

LWF-1000聚乙烯離心機的成功研制，使集團公司在聚乙烯離心機產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)制造等技術(shù)方面達到國內(nèi)領(lǐng)先、世界先進水平，可全面替代國外設(shè)備，形成設(shè)計、制造、檢驗驗收的成套完整技術(shù)。

（摘自中國石油網(wǎng)）

管道科技研究中心：成功研發(fā)閥門內(nèi)漏檢測儀

6月27日，借助自主研發(fā)的閥門內(nèi)漏檢測儀，中國石油管道科技研究中心國產(chǎn)化項目組首次對天然氣站場40英寸球閥的內(nèi)漏情況進行了檢測。檢測結(jié)果顯示，自主研發(fā)的閥門內(nèi)漏檢測儀相對進口儀器，可更加快速、準確地對天然氣大口徑球閥的內(nèi)漏情況進行判定。

全焊接大口徑球閥主要用于長輸油氣管道干線、進出站及收發(fā)球筒等重要部位，對輸油氣站場的安全運行影響很大，而內(nèi)漏一直是管道閥門運行過程中暴露最突出的問題。傳統(tǒng)的閥門內(nèi)漏檢測主要是通過人工觀測閥門壓力或閥門中腔放空進行內(nèi)漏判定，無法定量檢測、及時性差。

借助油氣管道關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化項目，管道科技研究中心成功自主研發(fā)出閥門內(nèi)漏檢測儀，可檢測出的閥門泄漏下限為每小時0.04立方米。首次將內(nèi)漏檢定的最大閥門尺寸由20英寸拓展到40英寸，并將閥門內(nèi)漏的檢測種類由單一的球閥擴展到強制密封閥、旋塞閥等領(lǐng)域，實現(xiàn)了閥門內(nèi)漏檢測的定制化和專業(yè)化，為站場維檢修人員的日常維護提供了良好的技術(shù)支撐。

（摘自中國石油網(wǎng)）

東方物探：軟件應用推廣續(xù)寫新篇章

6月下旬，東方物探首個GeoEast技術(shù)支持站點落戶大慶油田，標志著東方物探軟件應用推廣力度持續(xù)加大。

物探軟件是石油物探技術(shù)服務公司增強核心競爭力的重要標志，也是助推勘探生產(chǎn)提質(zhì)增效的利器。近年來，東方物探始終把自主研發(fā)的GeoEast、KLSeisII等軟件的應用推廣作為技術(shù)拉動市場的重要工作來抓。根據(jù)當前物探行業(yè)發(fā)展需求，東方物探集中優(yōu)勢力量開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，針對實際應用需求不斷研發(fā)提升GeoEast、KLSeisII等軟件的水平和功能，在滿足基本應用的同時向高、精、尖方向發(fā)展。

圍繞中國石油股份公司提出的“3年時間GeoEast在各油田的處理解釋應用率要分別達到50%、70%”的目標，東方物探加強與各油氣田溝通，深入了解各油氣田的需求和目標，積極制定技術(shù)支持站點建設(shè)方案；緊密圍繞各油田生產(chǎn)進行長期技術(shù)支持，保障油田用戶會用軟件、用好軟件，使GeoEast軟件成為油氣田增儲上產(chǎn)的有力工具和技術(shù)保障。

（摘自中國石油網(wǎng)）

寧夏石化：推出新牌號聚丙烯產(chǎn)品

近日，寧夏石化新牌號聚丙烯產(chǎn)品NX40S試生產(chǎn)成功，共生產(chǎn)高熔融指數(shù)聚丙烯纖維樹脂產(chǎn)品653噸，有力提升了聚丙烯產(chǎn)品市場競爭力，為開發(fā)更高熔融指數(shù)的高端聚丙烯產(chǎn)品積累生產(chǎn)經(jīng)驗。

新牌號高熔指聚丙烯產(chǎn)品NX40S與舊牌號低熔指聚丙烯T30S相比有很多優(yōu)勢，可生成無紡布、丙綸制品，廣泛應用于口罩、尿不濕、高級包裝等生活用品。目前西北地區(qū)具備高熔指聚丙烯生產(chǎn)能力的企業(yè)屈指可數(shù)，寧夏石化新牌號聚丙烯的面世，不僅可以填補陜甘寧、西南地區(qū)生產(chǎn)空白，滿足國內(nèi)市場對聚丙烯纖維樹脂的需求，同時還可替代進口產(chǎn)品，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

（摘自中國石油報）

西北油田：脫硫新技術(shù)實現(xiàn)效益雙豐環(huán)保

近日，西北油田采油二廠二號聯(lián)合站油氣脫硫提標提質(zhì)工程，經(jīng)過半年多的緊張施工，全面實現(xiàn)投產(chǎn)。這項擴建工程是中國石化“碧水藍天”環(huán)保工程的重點項目，也是西北油田今年“提質(zhì)增效升級”的重點項目。

西北油田采油二廠年產(chǎn)原油300多萬噸，是中國石化原油生產(chǎn)第一大廠。但其一半油井所含硫化氫濃度在500ppm以上，含量超過1 0000ppm的就有1 00多口。2009年，該廠在二號聯(lián)合站先后建成4座脫硫塔，設(shè)計規(guī)模為每臺每年為200萬噸原油脫硫，采取的是正壓式氣提法原油脫硫技術(shù)。前幾年4座塔為西北油田共完成了2000萬多噸原油的脫硫任務，但存在對混烴凝液回收不徹底、能源浪費嚴重的情況。

為此，該廠經(jīng)過科學的環(huán)保評估和精確的效益評價，決定引用新型的脫硫技術(shù)，并擴大后期深度脫硫、液化氣和輕烴的生產(chǎn)規(guī)模。即把4座脫硫塔的正壓式氣提法原油脫硫技術(shù)，改造成負壓穩(wěn)定氣提法原油脫硫技術(shù)；新增的6座1 00方液化氣儲罐、2臺液化氣裝車泵和各一座堿洗罐、堿液罐、堿渣罐、混烴分水緩沖罐等。項目分兩期進行施工：先拆卸兩座脫硫塔進行改造，已于201 5年年底運行成功；今年又成功改造另外兩座脫硫塔。新增的生產(chǎn)裝置和設(shè)備也緊鑼密鼓的進行施工和安裝，截止5月底已全面實現(xiàn)投產(chǎn)。

此次擴建還新增加了堿洗脫硫和MDEA濕法脫硫技術(shù)，采用了創(chuàng)新水封罐生產(chǎn)工藝和分離器補氣增壓技術(shù)。不但使脫硫規(guī)模達到1 1 1 57.6噸/天，每年還可將硫化氫變害為寶，回收硫磺2000噸。

（摘自中國能源報）

延長石油：煤油氣綜合利用項目通過技術(shù)鑒定

延長石油集團煤油氣綜合利用項目科技成果于6月16日在北京通過中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的技術(shù)鑒定。專家鑒定認為，這一成果突破了單一煤制甲醇或天然氣制甲醇的傳統(tǒng)生產(chǎn)理念和工程模式，開辟了油煤氣資源綜合利用新模式，解決了傳統(tǒng)煤制甲醇能效低、水耗高、排放高的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，節(jié)能減排效果顯著，創(chuàng)新性強，整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。

據(jù)悉，201 4年7月延長石油集團在靖邊縣建成投產(chǎn)了全球首個煤油氣資源綜合利用制甲醇項目，生產(chǎn)出聚乙烯、聚丙烯等終端產(chǎn)品，代表著陜西省能源化工產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、高端化發(fā)展的方向。

（摘自陜西新聞網(wǎng)）