李昱

（濰坊理工學(xué)院 山東濰坊 262500）

在可持續(xù)發(fā)展理念持續(xù)擴(kuò)展與推進(jìn)的背景下，石化能源長(zhǎng)期應(yīng)用不符合我國(guó)當(dāng)下社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，為此，在能源轉(zhuǎn)換發(fā)展過(guò)渡期內(nèi)，天然氣能源能夠有效彌補(bǔ)石化能源局限。為全面優(yōu)化天然氣加工效果，需要合理利用科學(xué)方法和有效處理措施，提升天然氣生產(chǎn)質(zhì)量，擴(kuò)大天然氣綜合產(chǎn)量，支持國(guó)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展。

1 天然氣處理分析

1.1 天然氣處理內(nèi)容

對(duì)于天然氣材料，廣大用戶(hù)實(shí)際上主要應(yīng)用的是乙烷和甲烷，而大部分氣田內(nèi)存儲(chǔ)的天然氣中除了涵蓋乙烷和甲烷等元素之外，同時(shí)還包含戊烷、丁烷、丙烷以及硫化氫等元素。在抽取天然氣后，如果沒(méi)有科學(xué)處理，直接將天然氣原料傳送到用戶(hù)手中，容易造成巨大的資源浪費(fèi)問(wèn)題，同時(shí)，天然氣材料中還含有大量的有害元素，會(huì)對(duì)人體健康造成不良影響。為此，需要做好天然氣原料的綜合處理，優(yōu)化天然氣品質(zhì)。

大多數(shù)民用天然氣對(duì)應(yīng)處理流程如下：采集到天然氣原料后，借助相應(yīng)的采氣傳輸管道輸入采氣模塊中，在管道中匯集天然氣后，借助清管發(fā)球撬流入采氣管道，隨后朝著下游集氣站流去。集氣站核心功能便是對(duì)采氣管線(xiàn)內(nèi)天然氣進(jìn)行全面接收，通過(guò)對(duì)天然氣原料實(shí)施分離計(jì)量后，借助長(zhǎng)輸管道，把所采集的天然氣原料傳輸至處理廠(chǎng)內(nèi)，隨后，通過(guò)處理廠(chǎng)對(duì)不同集氣站所采集氣體實(shí)施綜合脫硫、脫水處理，最后，把得到的高質(zhì)量天然氣借助專(zhuān)門(mén)傳輸管道傳送至用戶(hù)手中。對(duì)硫化氫等污染物質(zhì)實(shí)施集中處理后，轉(zhuǎn)化成其他化工生產(chǎn)材料，如此能夠進(jìn)一步提升天然氣材料的綜合利用率，同時(shí)取得社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益［1］。

1.2 天然氣處理原因

天然氣屬于混合性材料，其中涵蓋各種無(wú)機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)，從而降低天然氣的整體質(zhì)量，無(wú)法將其順利應(yīng)用到日常生產(chǎn)、生活中。系統(tǒng)分析在地層內(nèi)所開(kāi)采出來(lái)的天然氣原料，可以發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)部存在各種雜質(zhì)，為此，需要進(jìn)行有效處理。

首先，借助重力沉淀技術(shù)實(shí)施全面分離，消除雜質(zhì)，避免在天然氣加壓處理中對(duì)壓縮器裝置造成一定損傷，降低壓縮裝置整體應(yīng)用壽命。其次，針對(duì)天然氣原料內(nèi)各種酸性物質(zhì)進(jìn)行徹底處理，同時(shí)將天然氣原料內(nèi)的硫化氫及二氧化碳等污染物質(zhì)順利排除，避免因天然氣泄漏所導(dǎo)致的環(huán)境污染現(xiàn)象，保障環(huán)境質(zhì)量。再次，為了進(jìn)一步優(yōu)化天然氣綜合品質(zhì)，需要將天然氣原料內(nèi)各種游離液體順利消除，具體包含水分和液態(tài)烴類(lèi)等物質(zhì)，相關(guān)物質(zhì)的存在會(huì)從某種程度上影響天然氣的正常運(yùn)輸。最后，天然氣內(nèi)各種重組分元素也需要設(shè)施全面凈化分離，徹底去除各種雜質(zhì)，進(jìn)一步優(yōu)化提升天然氣綜合品質(zhì)，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，在最大程度上降低天然氣運(yùn)輸成本。通過(guò)科學(xué)處理天然氣，提升天然氣產(chǎn)品綜合品質(zhì)，達(dá)到商品天然氣基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)［2］。

1.3 天然氣處理原理

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)大部天然氣處理廠(chǎng)普遍借助冷凝分離技術(shù)來(lái)處理天然氣，具體操作原理是全面融合膨脹制冷劑和丙烷預(yù)冷等技術(shù)，順利形成全新制冷技術(shù)，針對(duì)冷凝分離環(huán)節(jié)特征，合理配置適合冷度，促進(jìn)天然氣逐步冷卻，密切聯(lián)系天然氣內(nèi)不同組分所存在的溫度差異，有效分離輕烴。傳統(tǒng)模式下的天然氣處理技術(shù)主要包括酸氣脫除、焚燒、脫硫、脫汞、脫水、硫回收等。天然氣處理主要包括物理脫酸、化學(xué)脫酸和融合脫酸等處理方法，其中，物理脫酸的原理是通過(guò)不同元素之間的接觸、反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)脫酸目標(biāo)；而融合脫酸處理是利用混合溶劑脫除酸氣，脫酸成效突出［3］。相關(guān)處理工藝流程如圖1所示。

圖 1 傳統(tǒng)模式下天然氣處理流程

天然氣原料在流入處理站后，通過(guò)離心壓縮裝置，實(shí)施干燥、脫水處理，天然氣經(jīng)過(guò)處理后，需要進(jìn)一步流入冷箱實(shí)施換熱處理，隨后，通過(guò)丙烷預(yù)冷，再次降溫后依然需要實(shí)施分離器操作，該種條件下，會(huì)使天然氣整體溫度降到最低，流入脫乙烷塔內(nèi)實(shí)施綜合分液，結(jié)束分液換熱后，會(huì)在脫乙烷中間部位進(jìn)料。將天然氣順利冷卻后，還需要借助增壓機(jī)實(shí)施增壓處理，并將部分氣體傳入分子篩干燥裝置內(nèi)，通過(guò)冷吹處理，實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，其他氣體可以充當(dāng)外輸干氣［4］。

2 天然氣處理流程優(yōu)化

2.1 氣相處理

天然氣處理中，擁有多樣的酸氣處理方法，而國(guó)內(nèi)當(dāng)下應(yīng)用較為頻繁的脫酸技術(shù)為濕式溶劑吸收處理技術(shù)，該種處理方法具有較強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性、適用性，同時(shí)整體操作十分簡(jiǎn)單。天然氣相關(guān)氣相處理環(huán)節(jié)主要包括以下幾部分。

2.1.1 酸氣脫除

在處理天然氣中，酸氣消除方式主要是以濕式溶劑吸收處理工藝為主，該種處理工藝方式具體可以分成3種技術(shù)方式。首先是物理吸收技術(shù)。即借助特定溶劑和酸氣內(nèi)某些元素產(chǎn)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)選擇性溶解，借助該種方法，可以順利實(shí)現(xiàn)天然氣脫酸目標(biāo)。其次是化學(xué)吸收處理技術(shù)。在具體實(shí)踐操作中，通常是應(yīng)用各種物質(zhì)和酸氣形成某種化學(xué)反應(yīng)，幫助天然氣順利清除內(nèi)部酸氣。最后是利用混合溶劑處理。通過(guò)添加該種溶劑，可以充分融合化學(xué)處理及物理處理雙重優(yōu)勢(shì)，屬于一種有效的脫酸處理技術(shù)［5］。

2.1.2 焚燒處理技術(shù)

在綜合處理天然氣過(guò)程中，容易釋放大量廢氣，相關(guān)廢氣內(nèi)含有硫化氫，盡管相關(guān)元素含量較少，但依然需要通過(guò)焚燒爐實(shí)施集中焚燒處理，如此能夠?qū)⑻烊粴鈨?nèi)各種硫化氫物質(zhì)順利排除，降低意外事故發(fā)生概率。借助焚燒處理環(huán)節(jié)，可以提升廢氣處理效果，確保相關(guān)排放廢氣滿(mǎn)足國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。除去再生氣處理環(huán)節(jié)，天然氣經(jīng)過(guò)克勞斯裝置處理環(huán)節(jié)中，同樣容易形成一定廢氣，為此，需要做好燃燒處理。

2.1.3 脫汞處理

引入天然氣原料實(shí)施綜合氣相處理中，需要針對(duì)天然氣做好脫汞處理。當(dāng)前所用脫汞處理技術(shù)具體可以分為下列兩種方式。第一是合理應(yīng)用固定床對(duì)汞元素進(jìn)行全面吸收，實(shí)現(xiàn)天然氣順利脫汞目標(biāo)。第二是借助分子篩技術(shù)，徹底清除天然氣內(nèi)殘留汞元素，借助該種處理技術(shù)，可以順利獲得理想的天然氣產(chǎn)品，提升天然氣質(zhì)量。

當(dāng)前，隨著國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)工藝持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，脫汞技術(shù)在天然氣處理中也越加成熟，通過(guò)持續(xù)創(chuàng)新完善，對(duì)應(yīng)檢測(cè)范圍初步實(shí)現(xiàn)0.002～0.003mg/m3［6］。

2.2 脫硫處理

天然氣處理技術(shù)中的脫硫環(huán)節(jié)主要包括以下幾部分。

2.2.1 膜分離技術(shù)

在對(duì)天然氣原材料實(shí)施脫硫處理中，可以借助膜分離技術(shù)實(shí)施綜合處理。膜分離技術(shù)，即應(yīng)用膜分離裝置，綜合處理去除天然氣原料內(nèi)硫元素，同時(shí)可以保障安全處理，提升處理效率，改善處理效果，預(yù)防處理后形成多余廢棄物，威脅污染周?chē)鷳B(tài)環(huán)境。天然氣處理中所用脫硫裝置不會(huì)遇到折舊問(wèn)題。除此之外，在天然氣處理中應(yīng)用膜分離工藝，可以發(fā)揮出相應(yīng)的脫水作用，盡管無(wú)法將天然氣材料內(nèi)所有水分徹底清除，但能夠進(jìn)一步優(yōu)化材料整體脫水成效。

2.2.2 生化處理工藝

在對(duì)天然氣材料實(shí)施綜合脫硫處理中，可以進(jìn)一步選擇生化處理工藝，發(fā)揮出微生物自身吸附功能。部分微生物在硫化氫和二氧化碳等物質(zhì)中存在較強(qiáng)的吸附能力，而相關(guān)微生物在吸收了天然氣原料內(nèi)各種硫元素后，可以利用自身內(nèi)部新陳代謝進(jìn)行全面消除，順利形成全新物質(zhì)。生化處理工藝作為某種節(jié)能型綠色處理工藝和技術(shù)手段，廣泛應(yīng)用于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中，具有廣闊發(fā)展前景。

2.2.3 吸附分離工藝

在天然氣脫硫中，選擇吸附分離處理，無(wú)需投入過(guò)高成本，操作便捷，但擁有較高的脫硫處理效率和脫硫效果，能夠提升天然氣綜合品質(zhì)。結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)于吸附技術(shù)的實(shí)際操作狀況分析，相關(guān)技術(shù)存在一定缺陷，未能得到全面應(yīng)用推廣，為此，需要進(jìn)行深入研究、補(bǔ)充完善和全面改進(jìn)。

2.2.4 微波處理和電子束照射

天然氣處理方面，微波處理技術(shù)及電子束照射技術(shù)是在全面融合化學(xué)技術(shù)原理和物理技術(shù)原理基礎(chǔ)上實(shí)施的相關(guān)操作。該種技術(shù)方法需要在天然氣內(nèi)投入電子束或是高能量粒子束，作用于硫化氫氣體，對(duì)其組織結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成實(shí)施全面改變，可以把其進(jìn)一步分解成硫元素，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)理想的脫硫效果，形成合格的天然氣產(chǎn)品。具體操作中，該種技術(shù)全面融合物理和化學(xué)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可以將天然氣內(nèi)各種氮元素和硫元素順利去除，在處理后，不會(huì)威脅生態(tài)環(huán)境。

2.3 脫水處理

天然氣材料中主要是由液體及水分等元素構(gòu)成，促進(jìn)天然氣形成某種水合物，普遍是以固體形態(tài)呈現(xiàn)出來(lái)，會(huì)影響天然氣傳輸管道穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致管道內(nèi)部輸氣效率進(jìn)一步降低。天然氣內(nèi)相關(guān)原料內(nèi)部水分和酸性氣體融合后，轉(zhuǎn)化為酸液，在管道內(nèi)部運(yùn)輸中會(huì)腐蝕基礎(chǔ)設(shè)備，縮減管道設(shè)備綜合應(yīng)用壽命。管道內(nèi)水溶液全面凝結(jié)，轉(zhuǎn)變成氣液，從而將整個(gè)管道徹底堵塞，阻礙管道內(nèi)部天然氣的正常運(yùn)輸。

從長(zhǎng)輸管道層面分析，在長(zhǎng)時(shí)間的天然運(yùn)輸中，因?yàn)楣艿纼?nèi)部水分含量持續(xù)擴(kuò)大，導(dǎo)致管道內(nèi)傳輸天然氣中遇到更大阻力，使天然氣傳輸成本進(jìn)一步擴(kuò)大，降低整體發(fā)熱值。為此，需要做好天然氣產(chǎn)品的檢測(cè)工作，保障天然氣綜合質(zhì)量，滿(mǎn)足商品天然氣標(biāo)準(zhǔn)含水指標(biāo)，順利傳輸達(dá)標(biāo)產(chǎn)品。針對(duì)天然氣原料實(shí)施整體脫水處理后，處于一種深冷條件下，設(shè)備保持穩(wěn)定運(yùn)行，有助于天然氣后續(xù)的凈化處理，提升整個(gè)處理過(guò)程便利性，優(yōu)化天然氣產(chǎn)品質(zhì)量，順利去除天然氣原料內(nèi)各種水分，提升天然氣整體凈化效果，改善天然氣產(chǎn)品質(zhì)量，確保天然氣材料滿(mǎn)足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

天然氣原料相關(guān)處理工藝內(nèi)存在多種脫水方法，借助冷卻處理技術(shù)，可以幫助材料順利去除各種殘留水分。借助三甘醇溶液，同樣可以針對(duì)天然氣實(shí)施脫水處理，順利吸收天然氣內(nèi)各種殘留水分，實(shí)現(xiàn)水分去除目標(biāo)，優(yōu)化天然氣綜合品質(zhì)，保證天然氣內(nèi)部含水量滿(mǎn)足天然氣材料的傳輸規(guī)范和指標(biāo)要求。

2.4 凈化處理

天然氣原料相關(guān)凈化處理技術(shù)包括以下幾種形式。

2.4.1 胺法處理

利用該種技術(shù)工藝進(jìn)行加工處理中，能夠進(jìn)一步提升材料處理效率。胺法處理技術(shù)作為一種較為常用的處理手段，需要以化學(xué)反應(yīng)技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)開(kāi)采得到的天然氣原始材料實(shí)施綜合處理，將氣體內(nèi)的二氧化碳及硫化氫等元素徹底消除。對(duì)天然氣材料實(shí)施胺法處理中，能夠?qū)μ烊粴鈨?nèi)各種酸性氣體進(jìn)行順利去除，提高天然氣處理效率，優(yōu)化天然氣綜合處理品質(zhì)，達(dá)到事半功倍的成效。

在天然氣初期開(kāi)采后，對(duì)應(yīng)原料內(nèi)含有大量酸性氣體，容易影響天然氣的后續(xù)處理和加工，降低天然氣綜合質(zhì)量，同時(shí)還會(huì)威脅天然氣材料的正常應(yīng)用，無(wú)法充分發(fā)揮出天然氣的價(jià)值作用。

應(yīng)用胺法技術(shù)處理天然氣，需要對(duì)天然氣性能特征進(jìn)行準(zhǔn)確把握。天然氣處理中應(yīng)用胺法處理技術(shù)，相關(guān)操作原理和處理流程如下，即利用一乙醇胺作為基礎(chǔ)原料，一乙醇胺也是眾多可選擇有機(jī)物類(lèi)型之一。而選擇該種材料充當(dāng)反應(yīng)原料的主要原因是：一乙醇胺能夠順利提出二氧化碳及硫化氫等惡性氣體，發(fā)揮出良好的處理效果，優(yōu)化天然氣綜合質(zhì)量；同時(shí)，應(yīng)用一乙醇胺對(duì)天然氣原料進(jìn)行綜合處理，不會(huì)威脅周?chē)h(huán)境，在將天然氣原料內(nèi)各種酸性氣體徹底去除后，也不會(huì)形成各種新型污染物質(zhì)。為此，在對(duì)天然氣實(shí)施全面凈化處理中，該種技術(shù)方法得到了全面推廣應(yīng)用。

處于全新發(fā)展背景下，需要對(duì)現(xiàn)有胺法處理技術(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，改善技術(shù)處理流程，密切聯(lián)系天然氣原料的現(xiàn)實(shí)處理要求，綜合考慮內(nèi)外環(huán)境波動(dòng)變化和天然氣的加工處理現(xiàn)實(shí)需求，實(shí)施進(jìn)一步創(chuàng)新和完善，優(yōu)化天然氣綜合處理成效，提升天然氣產(chǎn)品質(zhì)量。

2.4.2 冷凝分離處理技術(shù)

在得到天然氣原料后實(shí)施綜合處理加工中，冷凝分離作為重要的處理技術(shù)，從某種層面分析，該項(xiàng)技術(shù)屬于天然氣處理中的階段性成果。相關(guān)處理技術(shù)的具體操作原理是徹底去除天然氣原料內(nèi)各種污染物質(zhì)和多余雜質(zhì)，因?yàn)橄嚓P(guān)雜質(zhì)從化學(xué)特性和物理特性方面存在一定差異，其中的典型代表便是沸點(diǎn)差異，借助冷凝分離技術(shù)實(shí)施加工處理。

開(kāi)采后的天然氣原料普遍存在各種雜質(zhì)，而這種原料無(wú)法直接用于正常生產(chǎn)、生活，為此，可以聯(lián)系原料內(nèi)不同物質(zhì)的沸點(diǎn)差異和性能特征，借助分梯度及分層次等措施，對(duì)天然氣原始材料實(shí)施全面凈化，通過(guò)處理后的天然氣能夠有效用于正常生產(chǎn)、生活當(dāng)中。

大部分條件下，選擇冷凝分離技術(shù)對(duì)天然氣實(shí)施加工處理，需要在-162℃條件下對(duì)所需處理天然氣實(shí)施冷凝加壓，借助該種手段，可以促進(jìn)天然氣順利轉(zhuǎn)化為液化狀態(tài)。天然氣內(nèi)其他雜質(zhì)沸點(diǎn)全部超出天然氣自身雜質(zhì)，在應(yīng)用冷凝分離技術(shù)實(shí)施綜合處理后，能夠順利得到純凈天然氣液體。而在具體實(shí)踐操作中，選擇利用冷凝分離技術(shù)對(duì)天然氣實(shí)施全面加工處理，需要技術(shù)人員進(jìn)一步聯(lián)系天然氣原料各種組成成分特征和氣體理化特點(diǎn)，對(duì)相關(guān)處理技術(shù)實(shí)施不斷創(chuàng)新調(diào)整和優(yōu)化完善，促進(jìn)天然氣處理技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，提升天然氣處理穩(wěn)定性、安全性，優(yōu)化天然氣處理效果。

2.4.3 低溫甲醇技術(shù)

借助低溫甲醇技術(shù)對(duì)天然氣原料實(shí)施全面加工處理中，需要對(duì)相關(guān)處理技術(shù)進(jìn)行合理選擇。除了需要將天然氣原料內(nèi)的各種硫化氫、二氧化碳及水分雜質(zhì)全面去除之外，還需要及時(shí)去除天然氣內(nèi)各種不存在普遍意義的雜質(zhì)，全面優(yōu)化天然氣處理純度，提升天然氣產(chǎn)品質(zhì)量，保障天然氣良好品質(zhì)。在具體實(shí)踐操作中，應(yīng)用低溫甲醇技術(shù)處理時(shí)，需要嚴(yán)格按照國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求實(shí)施各項(xiàng)操作，準(zhǔn)確把握各個(gè)處理細(xì)節(jié)，制定完善的操作處理流程，按照安全第一、效率優(yōu)化的基礎(chǔ)原則，實(shí)施天然氣處理凈化，對(duì)天然氣現(xiàn)實(shí)狀況和天然氣處理技術(shù)兩者關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧，準(zhǔn)確把握天然氣預(yù)處理環(huán)節(jié)的各項(xiàng)操作細(xì)節(jié)，實(shí)時(shí)關(guān)注我國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展變化趨勢(shì)。

我國(guó)近幾年的天然氣開(kāi)采工作呈現(xiàn)出一種多元化的發(fā)展趨勢(shì)，單純利用低溫甲醇技術(shù)進(jìn)行天然氣凈化處理，無(wú)法達(dá)到理想效果，容易進(jìn)一步降低天然氣處理成效。為此，需要聯(lián)系現(xiàn)實(shí)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行綜合考慮，促進(jìn)低溫甲醇技術(shù)和其他處理工藝全面融合，充分發(fā)揮不同技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如此才能達(dá)到理想效果。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)天然氣相關(guān)處理技術(shù)開(kāi)展深入研究，能夠全面優(yōu)化天然氣處理效果，使天然氣在凈化后達(dá)到一種理想效果，提升天然氣產(chǎn)品綜合質(zhì)量，為廣大人民群眾提供清潔安全的天然氣產(chǎn)品，促進(jìn)天然氣產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。對(duì)天然氣產(chǎn)品實(shí)施綜合處理中，需要確保相關(guān)處理技術(shù)滿(mǎn)足工業(yè)級(jí)水準(zhǔn)，控制生產(chǎn)成本，優(yōu)化天然氣處理成效，擴(kuò)大天然氣生產(chǎn)效益。