蔣體健

【摘? 要】中國(guó)的空氣污染嚴(yán)重。天然氣作為一種清潔能源，可以滿(mǎn)足國(guó)家的節(jié)能減排需求。社會(huì)對(duì)天然氣的需求正在迅速增長(zhǎng)。但是，由于天然氣的來(lái)源不同，氣體質(zhì)量組成也不盡相同，C5以上的重?zé)N含量不同。在天然氣液化過(guò)程中，重?zé)N具有較低的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。如果未完全拆除，則管線(xiàn)和閥門(mén)可能會(huì)在低溫液化段中凍結(jié)，或者從經(jīng)濟(jì)損失到嚴(yán)重事故可能會(huì)發(fā)生安全事故?；诙嗄甑慕?jīng)驗(yàn)，作者分析和研究了液化天然氣工廠中重?zé)N去除工藝的選擇和使用。

【關(guān)鍵詞】液化天然氣;重?zé)N;脫除工藝

引言

在這個(gè)階段，隨著天然氣資源的日益廣泛使用，液化天然氣由于其便捷的運(yùn)輸和易于存儲(chǔ)的特點(diǎn)成為天然氣公司的首選。液化天然氣的使用，不僅可以有效地提高運(yùn)輸和儲(chǔ)存效率，還可以在一定程度上降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，盡可能避免能源浪費(fèi)，有效緩解能源危機(jī)。由于天然氣中的主要雜質(zhì)（例如CO2）也包含一定量的雜質(zhì)（例如苯和重?zé)N），因此必須采取某些措施去除雜質(zhì)，以最大程度地發(fā)揮液態(tài)天然氣的作用。

中國(guó)的空氣污染嚴(yán)重。天然氣是一種清潔能源，符合國(guó)家節(jié)能減排的要求。隨著社會(huì)對(duì)天然氣需求的增加，需要更先進(jìn)的天然氣處理方法。在天然氣液化過(guò)程中，由于天然氣的來(lái)源不同，所以氣體質(zhì)量成分中所含重?zé)N（C5或更高）的比重是不同的。重組分的熔點(diǎn)低，在甲烷之前會(huì)液化。如果不能完全清除，則會(huì)導(dǎo)致管道，閥門(mén)和設(shè)備因經(jīng)濟(jì)損失到安全事故而凍結(jié)和阻塞。因此，在液化天然氣工廠的凈化階段，重?zé)N的完全去除對(duì)于安全生產(chǎn)和操作很重要。

烴的沸點(diǎn)隨著分子量的增加而逐漸增加。因此，在天然氣的冷凝過(guò)程中，重?zé)N通常首先冷凝。重?zé)N不能在正確的時(shí)間或冷凝后首先分離，重?zé)N不能盡快分離。凍結(jié)重?zé)N會(huì)堵塞管道和設(shè)備。最近，中國(guó)科學(xué)技術(shù)取得了質(zhì)的飛躍，天然氣凈化工藝技術(shù)逐漸成熟。為了除去重?zé)N，有傳統(tǒng)的除去方法，例如吸附分離，異戊烷溶解，低溫分離，以及除去重?zé)N的新方法。

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，科學(xué)技術(shù)也有了質(zhì)的飛躍，市場(chǎng)體系逐步完善。這也加劇了中國(guó)工業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。作為一種清潔能源，它可以有效提高相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及天然氣的廣泛應(yīng)用，并在一定程度上緩解了人與自然之間的矛盾，使中國(guó)各行各業(yè)的發(fā)展走可持續(xù)的道路。同時(shí)，對(duì)液化天然氣的投資具有快速的效果。在長(zhǎng)途運(yùn)輸過(guò)程中，液化天然氣不需要大型的儲(chǔ)氣設(shè)備，可以通過(guò)低溫罐車(chē)運(yùn)輸。這也大大降低了液化天然氣的運(yùn)輸成本，并在一定程度上得到了推廣液化天然氣的應(yīng)用。

1.技術(shù)概述

現(xiàn)有的重?zé)N去除工藝技術(shù)主要包括三種方法：溶劑吸收，固體吸附和低溫分離。隨著節(jié)能高效天然氣處理技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)工藝的轉(zhuǎn)化和優(yōu)化已逐步實(shí)現(xiàn)，節(jié)流分離法，超音速分離技術(shù)等一系列新的脫烴技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

1.1傳統(tǒng)脫烴技術(shù)

溶劑吸收法主要是增加吸收塔，該吸收塔使用特殊的吸收溶劑并使用相似的混溶原理來(lái)洗滌和吸收天然氣中的苯和重?zé)N成分。這種方法需要大量投資。固體吸附法一般采用活性炭吸附天然氣中的碳?xì)浠衔?，主要包括溫度波?dòng)吸附（TSA），壓力波動(dòng)吸附（PSA）和模擬移動(dòng)床（SAM），這三種吸附方式分別是吸附，加熱再生和冷卻。步驟是分開(kāi)的（SMB）。當(dāng)重?zé)N含量不高且規(guī)模較小時(shí)，適合采用固體吸附法。這種方法的過(guò)程很簡(jiǎn)單，但是運(yùn)行成本和能耗很高。低溫分離法也稱(chēng)為低溫精餾法，其熔點(diǎn)差主要用于氣液分離。將天然氣冷卻至碳?xì)浠衔锫饵c(diǎn)溫度所需的低溫，獲得一部分富含碳?xì)浠衔锏睦淠?，碳含量高于C5，反洗含碳?xì)浠衔锏倪M(jìn)料氣，需要分離和去除重質(zhì)碳?xì)浠衔?。該方法通常用于液化天然氣生產(chǎn)過(guò)程中的脫烴。

1.2新型脫烴技術(shù)

節(jié)流分離的原理是，當(dāng)氣體從高壓節(jié)流到低壓時(shí)，實(shí)際氣體的溫度在節(jié)流前后會(huì)發(fā)生變化。利用含烴進(jìn)料氣中每種烴組分的冷凝溫度的性質(zhì)，在降溫分離過(guò)程中分離出不同的基團(tuán)。超音速分離器是一種新型設(shè)備，可冷凝水和液態(tài)碳?xì)浠衔锊⑵渑c天然氣分離。主要由旋風(fēng)分離器，拉瓦爾噴嘴，旋渦分離葉片和擴(kuò)散器組成。注入氣體時(shí)，溫度降低，速度提高。此時(shí)，天然氣中的水和重鏈烷烴以液態(tài)冷凝，從而達(dá)到分離的目的。

2.應(yīng)用

2.1低溫分離法

該技術(shù)是去除重?zé)N最常用的方法。天然氣在冷箱中冷卻至一定溫度，然后直接從冷箱中抽出。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是投資成本低，閃蒸天然氣中重?zé)N組分的操作簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是對(duì)原料氣中重?zé)N含量的適應(yīng)性差。重?zé)N未完全分離，導(dǎo)致冷箱凍結(jié)。通常的對(duì)策是減輕工廠的負(fù)荷。還可以通過(guò)降低冷箱提取點(diǎn)的溫度或降低提取點(diǎn)的天然氣壓力來(lái)分離更多重?zé)N。這樣可以在一定范圍內(nèi)減少重?zé)N含量，避免冷箱結(jié)冰，但可以提前液化輕組分，降低液化天然氣產(chǎn)量，增加對(duì)冷水的需求，并增加工廠運(yùn)營(yíng)的成本。

2.2吸附法

當(dāng)通過(guò)活性炭床時(shí)，進(jìn)料氣中的重?zé)N被選擇性地吸附，而其他天然氣組分未被吸附。吸附方法主要分為三個(gè)階段：吸附，再生和冷空氣。可以使用2塔或3塔過(guò)程。我們提供的液化天然氣廠主要采用兩塔吸附工藝。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，如果氣源中的重?zé)N含量較低且不需要進(jìn)行處理，則可以切換相關(guān)閥門(mén)以繞過(guò)重?zé)N去除裝置。僅使用低溫分離器。如果氣源中的重?zé)N含量較高，則進(jìn)入重?zé)N去除裝置進(jìn)行重?zé)N去除處理。根據(jù)氣源組分的情況，選擇是否進(jìn)行重?zé)N加工，選擇性和柔韌性極好，為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量和穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)提供了保證。缺點(diǎn)是，仍然需要將冷箱的中點(diǎn)降低到一定溫度，以便在低溫下分離出部分重?zé)N，并且消耗了一定量的電能。

2.3低溫洗滌法

原料氣在冷箱中被冷卻到一定溫度并從冷箱中排出。進(jìn)一步降低壓力后，它進(jìn)入重?zé)N分離塔，以除去重?zé)N組分。來(lái)自重?zé)N分離塔頂部的原料氣返回到冷箱中進(jìn)行液化，而液化天然氣流則作為上部回流泵送至重?zé)N分離塔的頂部，并使進(jìn)料氣與提取的物料回流。這樣可以將重質(zhì)碳?xì)浠衔锶コ剿桩a(chǎn)品中。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是它完全適用于原料氣。在重?zé)N條件下，分離塔具有出色的操作靈活性和廣泛的原料氣適應(yīng)性。缺點(diǎn)是設(shè)備投資成本高以及需要液化天然氣產(chǎn)品進(jìn)入重?zé)N分離塔作為洗滌介質(zhì)來(lái)影響液化天然氣生產(chǎn)，并且系統(tǒng)的能耗較高。

3.結(jié)論

綜上所述，在能源資源中， 液化天然氣有著諸多優(yōu)勢(shì)而被日益廣泛應(yīng)用。然而，液化天然氣中含有熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較低的重?zé)N雜質(zhì)而嚴(yán)重影響了天然氣的品質(zhì)。因此，必須采取某些措施去除雜質(zhì)，以最大程度地發(fā)揮液態(tài)天然氣的作用。本研究就針對(duì)液化天然氣工廠中重?zé)N去除工藝的選擇和使用展開(kāi)論述， 首先對(duì)重?zé)N去除工藝技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，并對(duì)低溫分離法、吸附法與低溫洗滌法三種除重?zé)N最常用的方法進(jìn)行了分析探討。在未來(lái)的發(fā)展中，需要相關(guān)研究學(xué)者不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并將其與新技術(shù)結(jié)合起來(lái)，探索更有效、更科學(xué)的液化天然氣去除過(guò)程。

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