常規(guī)和非常規(guī)天然氣的凈化工藝技術(shù)與應(yīng)用

1、常規(guī)和非常規(guī)天然氣的凈化工藝技術(shù)與應(yīng)用常規(guī)和非常規(guī)天然氣的凈化工藝技術(shù)與應(yīng)用蘭治淮劉清源陳理（四川省達(dá)科特能源科技有限公司，成都610041）摘要：隨著我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改善以及巨大市場(chǎng)需求的刺激，常規(guī)與非常規(guī)天然氣的開采量將進(jìn)入高峰期，與之息息相關(guān)的凈化工藝技術(shù)也將走上新的臺(tái)階。本文介紹了四川省達(dá)科特能源科技有限公司在常規(guī)與非常規(guī)天然氣凈化方面（脫硫、脫水、變壓吸附脫碳、脫汞、變壓吸附脫除與回收C2及C3以上烴類、煤層氣變壓吸附脫氧及

2、脫氮等）的一系列工藝技術(shù)，說明了各工藝技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用情況，最后提出了將這些凈化工藝技術(shù)大規(guī)模推廣應(yīng)用的建議。1前言前言天然氣作為世界公認(rèn)的最清潔的化石能源，在各國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中扮演著越來越重要的角色。據(jù)BP世界能源統(tǒng)計(jì)2011資料，天然氣在美國(guó)2010年能源總消費(fèi)所占比例已高達(dá)27.17%，而我國(guó)僅占4.03%。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)以及節(jié)能減排、低碳環(huán)保的動(dòng)力驅(qū)使下，天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展將進(jìn)入一個(gè)前所未有的持續(xù)高峰期，而與天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)

3、展息息相關(guān)的是天然氣的凈化工藝技術(shù)的發(fā)展。根據(jù)生成原因的不同，天然氣可分為常規(guī)天然氣和非常規(guī)天然氣。常規(guī)天然氣指采自氣田的天然氣（常規(guī)非伴生氣）和采自油田的天然氣（常規(guī)伴生氣），而非常規(guī)天然氣可分為致密氣（Tightsgas）、煤層氣（Coalbedmethane）、頁(yè)巖氣（Shalegas）和天然氣水合物（Gashydrates）。針對(duì)常規(guī)天然氣的凈化工藝技術(shù)，如脫硫、脫碳、脫水、硫磺回收及尾氣處理工藝技術(shù)已相對(duì)較為成熟，但是對(duì)于天然

4、氣中的其它微量雜質(zhì)如汞等，國(guó)內(nèi)多數(shù)天然氣廠還未加以凈化處理。此外，可作為常規(guī)天然氣有力補(bǔ)充的非常規(guī)天然氣的凈化工藝技術(shù)，特別是煤層氣的凈化，仍處于從研究到工業(yè)應(yīng)用的階段，極大限制了對(duì)其的大規(guī)模開發(fā)利用。四川省達(dá)科特能源科技有限公司結(jié)合自身豐富的氣體分離吸附劑研究、生產(chǎn)與工藝設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過多年的技術(shù)開發(fā)，形成了一系列的常規(guī)和非常規(guī)天然氣的完整凈化工藝技術(shù)體系，并已進(jìn)行了或正在進(jìn)行相應(yīng)的工業(yè)示范。本文即是對(duì)該凈化工藝技術(shù)體系做一詳細(xì)的

5、介紹。2常規(guī)天然氣凈化工藝技術(shù)與應(yīng)用常規(guī)天然氣凈化工藝技術(shù)與應(yīng)用2.1常規(guī)凈化工藝技術(shù)常規(guī)凈化工藝技術(shù)常規(guī)天然氣的常規(guī)凈化工藝主要包括脫硫脫碳、脫水、硫磺回收及尾氣處理工藝[1]，目前國(guó)內(nèi)在引進(jìn)國(guó)外工藝技術(shù)、設(shè)備及工藝包的基礎(chǔ)上進(jìn)行了消化吸收并加以總結(jié)創(chuàng)新，取得了較大的發(fā)展。四川東北部普光氣田天然氣含硫含3%，達(dá)到國(guó)家天然氣管輸標(biāo)準(zhǔn)，抽真空解吸氣為富CO2氣，含量大于98%。若在抽真空之前增加沖洗步驟，解吸氣中CO2含量可大于99.5%

6、，該氣既可直接用于三次采油，也可作液化使用。利用該技術(shù)，達(dá)科特公司已在國(guó)內(nèi)多家企業(yè)建設(shè)了天然氣脫碳裝置并已投產(chǎn)，目前正在某油田進(jìn)行油田伴生氣分離回收CO2用于三次采油的相關(guān)工作。CO2＞98%預(yù)處理預(yù)處理變壓吸附變壓吸附脫碳脫碳真空泵真空泵穩(wěn)壓穩(wěn)壓氣田天然氣氣田天然氣油田伴生氣油田伴生氣干燥凈化天然氣干燥凈化天然氣CO2＜3%富CO2氣圖1天然氣脫碳工藝技術(shù)流程示意圖2.3天然氣脫汞工藝技術(shù)天然氣脫汞工藝技術(shù)國(guó)內(nèi)外大多數(shù)氣田天然氣中均不

7、同程度的含有微量的汞，由于地質(zhì)條件的不同，含量一般為1~200μgm3，也有少部分可達(dá)1000μgm3以上。天然氣中的汞主要以單質(zhì)形態(tài)存在，僅含少量有機(jī)汞[3]。天然氣中微量汞的存在對(duì)后續(xù)加工裝置特別是天然氣凝液回收、液化以及脫氮工藝的低溫設(shè)備存在嚴(yán)重腐蝕。其腐蝕機(jī)理大致有溶解腐蝕、化學(xué)反應(yīng)腐蝕、液體金屬脆（斷）三種，汞腐蝕輕則造成天然氣停產(chǎn)，重則可能造成嚴(yán)重安全事故。在天然氣燃燒使用過程中，汞由燃燒廢氣帶入環(huán)境大氣，對(duì)人體是一極大威脅

8、。因此，從安全生產(chǎn)、環(huán)保的角度而言，將天然氣中的微量汞有效脫除勢(shì)在必行。目前天然氣脫汞工藝技術(shù)分為不可再生和可再生工藝兩種。不可再生工藝較可再生工藝的投資及操作費(fèi)用相對(duì)更小，因而其應(yīng)用也更為廣泛。達(dá)科特公司針對(duì)天然氣中的汞研發(fā)了可回收處理專用脫汞吸附劑DKT618，該吸附劑以特殊載硫方式制得，硫在吸附劑上的分布均勻，載硫量10%~15%，其吸汞速度和吸汞量與國(guó)外載硫脫汞吸附劑相當(dāng)。DKT618的脫汞原理為利用吸附劑上的硫與汞反應(yīng)生成穩(wěn)定