天然气脱碳技术在油田运用

秦强 彭威（中国石油化工股份有限公司东北油气分公司，吉林 长春130000）

冀东油田在具体的生产环节，油田伴生气的处理措施比较先进，可以将内部碳全部清除改进，可以保证其质量达标。而天然气内的二氧化碳也必须要进行处理，采取必要的净化措施，否则酸性气体和水接触后会形成碳酸，导致管道与设备的腐蚀加剧，不仅造成经济损失，甚至还会导致事故的发生，所以需要采取必要的应对措施。

1 天然气脱碳技术概述

天然气脱碳处理技术的应用，主要含有脱碳设备和二氧化碳回收系统，将已经全部脱离出来的二氧化碳进行回收再利用，可以应用到驱油过程中，从而可以提升油田生产效率，提高资源利用，经济效益明显。

脱碳处理环节，主要是将油田生产中的天然气再次通入到吸收塔下部的位置上，可以和塔内的MDEA贫液进行泥流冲刷影响，通过贫液把二氧化碳有效的回收，可以消除不良的影响。脱除二氧化碳中的湿气，在传输到吸收塔，经过塔顶流出，实施脱水处理，可以达到净化处理的目标。吸收二氧化碳之后的富液再次经过吸收塔，然后从塔底流出，进入到闷蒸罐中，这样可以使得烃类从塔顶进入，其余的二氧化碳再次进行处理，做好后续原料使用。

为了能够大幅提升脱碳的处理效果，要结合具体的情况选择最佳方式，以较低成本获取更高的经济效益。在开始脱碳前，应该掌握天然气内二氧化碳的含量，再选择合适的脱碳工艺。研究净化质量标准，保证脱碳处理好达到规定标准。对于经济效益等方面，要考虑多个方面来进行，选择合适脱碳工艺，以达到较高的效果。对于二氧化碳的净化处理来说，优选膜分离技术措施、MDEA活化分离方法等等。

2 高含二氧化碳天然气分类

油气田开采阶段，一般会有四种含有二氧化碳的天然气，这就要根据不同的成分做出必要的脱碳处理，具体如下所示。

2.1 Ⅰ类天然气

该类天然气中的二氧化碳含量能够达到98%，在进行处理的过程中不进行脱烃或者去除二氧化碳的处理方式，在进行预处理之后就要直接注入到油液内。

2.2 Ⅱ类天然气

该类天然气一般会含有3%左右的二氧化碳，甲烷则达到93%，此时并不需要进行脱碳处理，仅需要进行水露点后就能直接用于商业天然气供应中。

2.3 Ⅲ类天然气

该类天然气内含有二氧化碳均值为26%，甲烷则达到65%，此时要进行脱碳处理，同时还应该控制水露点，合格后方能作为商业天然气供应。

2.4 Ⅳ类天然气

该类天然气属于伴生气，其含有的二氧化碳比例较高，也不固定，一般会在0%～90%范围内波动，原料气体组成成分比较复杂，在进行脱碳处理时有着比较高的难度。

3 高含二氧化碳天然气脱碳技术分析

3.1 低温分离技术

该项技术在应用开始前，要综合分析不同原料气内的组分挥发程度差异，根据工艺标准来使用冷冻装置制作冷凝气体，并且要进行蒸馏处理，根据温度不同来进行物体的分离处理。当前我国应用极为普遍的是低温分离技术，也是借鉴国外技术逐步发展而来。

3.2 活化MDEA工艺

胺基在水溶液中会表现出碱性，所以此时可以通过注入硫化氢、二氧化碳等酸性气体进行中和反应，能够达到脱氨基的效果。如果应用醇胺法来处理，要应用活化MDEA 工艺。

3.3 醇胺法联合膜处理技术

这种联合处理方式主要包含醇胺法与膜分离单元，其中膜分离就是在根据高分子聚合物的方式来控制扩散速度等方面，通过使用膜两侧分压差所存在的不同膜渗透率来达到分离的效果。膜分离技术应用的效果直接受到膜的面积、推动力等方面的影响，所以需要根据实际情况选择合适的处理技术。

3.4 变压吸附技术

该技术具体就是使用吸附剂来进行气体的吸收，主要的工作原理就是不同气体的吸附效果不同，因此，在选择吸附剂时应该综合考虑到气体的组分，同时也要分析杂质含量等，再应用减压解吸作用可以将吸附的气体进行分离，达到最终效果。如果二氧化碳含量比较高，在分离气体时，也能给选择可以吸附二氧化碳的吸附剂，具备非常强的吸附效果才能达到使用的要求。

3.5 膜处理技术联合变压吸附技术

该联合技术的使用可以利用变压吸附单元和膜分离单元来实现分离，膜分离主要包含预处理、膜分离两个方面，前者主要是应用除雾器、过滤器等设备来进行；根据不同纯度要求，考虑到天然气的回收率方面，要进行膜操作系数的必要调整，从而可以更好的降低天然气的含量，并且能够有效的改变非渗透流量系数。

3.6 对比分析脱碳技术的优势与不足

第一，醇胺联合膜分离技术：该技术的主要特点就是通过膜分离技术能够实现深度去除二氧化碳，利用醇安技术能够实现精细化的脱除，从而可以保证天然气中不会存在任何的二氧化碳等杂质，而该技术联合膜分离技术有着明显的缺陷，所以需要联合两种技术应用。

如此一来，导致处理难度较高且操作更为复杂，并且在处理的过程中还要应用膜分离装置，而我国并没有掌握该项技术的专利，还要进行脱水装置来控制水露点。

第二，活化MDEA 技术：该技术的主要特点就是其存在比较低的蒸气压、烃类溶解度，同时其酸气溶解度会比较高，整体稳定性比较高，并不存在腐蚀和毒害性。富液通过降压闪蒸的操作技术来进行二氧化碳脱除处理，其能耗非常低。但是应用活化MDEA 技术还存在明显缺陷，设备成本高、专用MDEA 溶剂价格高，并且整个流程相对复杂，还应该做好水露点控制，以更好的保证最终的处理效果。

第三，变压吸附技术：该项技术并不会对外部环境要求很高，同时能够针对于任何的腐蚀性介质来进行二氧化碳脱除处理，并且其应用到管道、设备等方面的寿命可以达到20年左右，所以整体的经济效益比较高。

此外，低温分离技术可以达到自动化处理效果，并且能够把故障塔中的系统自动切断，然后就能够满足系统的运行稳定要求。其次，低温分离技术在处理环节，甲烷损失不足1%，并且二氧化碳回收在94.8%以上。但是应用变压技术也有着比较大的缺陷，就是烃类气体回收率较低，如果要想获取纯度比较高的二氧化碳，就需要设置吸附塔装置，且数量比较多，所以导致整个系统的成本非常高。

第四，低温分离技术：该技术应用之下，可以获取浓度非常高的二氧化碳，脱碳效果非常的明显，同时还能够脱除流量、含量都比较高的二氧化碳。采用低温分离技术来获取二氧化碳气体，主要的优势就是高压、干燥等特性，可以达到压缩使用的要求。但是也存在缺陷问题，那就是脱碳处理阶段的能耗相对较高，并且需要投入更多的资金来建设系统设备。

第五，膜分离技术联合变压吸附工艺技术：该该技术的应用主要是就是为了能够获取比较高浓度的二氧化碳，甲烷损失量也比较小，水露点能够达到-50℃，同时也并不需要配置脱水系统，操作也比较方便，整个系统安全性比较高。但是该技术的应用也有着缺陷，设备成本高，且没有相关的经验，处理效果还有待研究。

4 我国天然气脱碳技术发展方向

天然气脱碳技术应用到实践中，可以更好的进行原料气体的脱碳使用需要，上文中已经具体讲述了目前应用最为普遍的集中脱碳技术，也了解几种技术的优势和缺陷，能够发挥出重要的作用。在未来发展中，应该加强天然气脱碳工艺的研发和应用，要注重催化剂与配套溶剂的研发使用，从而可以更好的促进天然气脱碳技术的提升，满足石油天然气的开采应用。

5 结语

综上所述，天然气中二氧化碳如果含量不同，就会导致其效果影响比较大，这就要根据实际的处理要求来采用不同的脱碳处理技术，以保证天然气的纯度和使用效果。上文中分析了几种常见脱碳处理技术，基本可以满足目前的使用需要，但是还应该加强技术研发，应用先进处理工艺，以更好的促进天然气开采领域的发展，推动社会不断进步。