天然气集输工艺与处理措施研究

张皓翔 黄新刚

摘 要：在现代化社会当中，我国经常使用的气体主要是天然气。在当前天然气实际开发与采集过程当中，要使用科学合理的集输工艺，保证开采之后的天然气能够实现输送标准。基于此，本文就天然气集输工艺及处理措施展开了全面以及深入的探究分析，期望经过本研究为将来的有关研究提供科学合理的参考。

关键词：天然气;集輸工艺;处理措施

在现阶段的天然气生产过程当中，集输工艺占据着十分重要的位置，需要对单井当中生产出来的天然气展开处理。只有这样，才可以保证天然气外输的合理性与可靠性，为企业创造更多的经济效益以及实际价值。不断提升其管理能力以及水平，与气田的现代化管理需求相满足。因此，加强天然气集输工艺及处理措施研究具备现实方面的意义。

1 天然气集输工艺意义

当前天然气集输工艺需要与其性能要求满足，经过最为理想的输送手段，保障天然气实际输送的质量与水平，为相关企业创造更多的经济效益。所以该流程应该具备密闭性特征，避免天然气出现蒸发耗损现象，导致其损失增加。

广泛运用天然气井当中的压力，尽量减少其能量耗损，减少其中间环节，防止锁着压缩机的增加，导致其耗损增多。在对输气管展开保温处理的时候，避免热能丧失，导致其输送质量与成效降低。在对集输工艺程序进行设计的时候，尽量运用先进的智能化管理系统，保证设施设备的实际运用质量，实现节能降耗的重要目的。

由于天然气集输工艺的全面合理有话，让其与气田开发的有关要求相满足，并且与井网布局实际情况相符合。经过科学合理的规划，逐步提高该系统的自动化水平与能力，减少其安全方面的风险问题，保证集输质量与实际成效。集输过程需要与销售情况相满足，避免安全隐患问题的出现，防止出现天然气泄漏现象。

2 天然气集输工艺与处理措施

2.1 化学吸收法

化学吸收法是CO2通过与吸收的化学溶剂相互作用来实现的，能够有效吸收烟气中的酸性成分，CO2被吸收剂吸收后，借助其与化学溶剂的逆反应放出CO2，同时使溶液再生。化学吸收法分离CO2因为具有吸收效率高、工艺较为简单、产品纯度高等优点，近年来被研究人员深入研究并得到广泛应用，目前，主要应用于烟道气、天然气、炼厂气的提纯工艺过程，在合成氨工业中也有所应用。常用的吸收剂种类有氨水、钾碱溶液、醇胺溶液等。

除了利用氨水、热钾碱溶液等吸收CO2，以醇胺类溶液为主的吸收剂在酸性气体吸收方面的应用最为广泛。

醇胺法脱硫脱碳技术是1930年由R.R.Bottoms发明，自问世以来经过80余年的发展至今，醇胺法中最早以三乙醇胺（TEA）作为吸收剂，实践发现一乙醇胺（MEA）具有更好的化学反应活性，且吸收CO2速率更快的优点，但MEA在与CO2反应时会部分降解变质，丧失脱硫脱碳能力。我国在上世纪60年代实现了MEA法的工业化应用。

由于近年来大量高含H2S与CO2的天然气被开采，因此

净化此类天然气的技术要求也随之提高，研究人员开发了一种以二乙醇胺（DEA）作为吸附剂吸收酸性气体的新工艺。

目前醇胺法工艺的发展趋势是根据各种溶剂不同的特性，结合各自的优点，使用不同的溶剂进行配比，从而改善对CO2的吸收效率。以LVIEA-MDEA，DEA-MDEA，DGA-MDEA和DIPA-MDEA，对二元复配醇胺溶液的反应特性进行了模拟研究，对比分析了不同成分和配比的醇胺溶液在不同温度下对CO2的吸收量和吸收速率。

2.2 变压吸附法

变压吸附（PSA）法的基本原理是采用固体吸附剂对待捕集气体进行吸附。该方法属于一种物理气体吸附分离技术，基于固体吸附材料对不同气体组分的吸附特性差异和吸附材料对气体的吸附量根据压力的变化而改变的特点，利用周期性循环压力变化这一操作实现气体组分之间的分离，变压吸附的特点是：吸附过程不进行化学反应，吸附材料对气体的吸附较快，各气相物质间的动态平衡在瞬间就能完成，且吸附过程是可逆的。

变压吸附法工艺在工程实践过程中不断改进，由一阶变压吸附发展为带循环的二阶变压吸附，还发展出多层变压吸附，真空变压吸附等工艺过程，使变压吸附分离气体组分的处理量更大，回收率和纯度更高。

吸附剂自身的特性决定了吸附剂的吸附能力，吸附剂的比表面积与其吸附容量成正比，吸附材料的研究和应用不断发展，目前除了常规沸石分子筛、活性炭和活性氧化铝，研究人员还研制出金属有机骨架材料（MOFS）和硅基分子筛等新型吸附材料，使变压吸附法效率大幅提高，更能适用用于捕集湿气中组分等复杂工况。

吸附作业包括两个重要过程，吸附和解吸，解吸和吸附互为逆过程。当固体吸附剂表面有大量空间时，吸附质在不同的作用力方式的作用下被聚集在吸附剂的表面。依据被吸附质和吸附剂相互作用的方式，可以将吸附作用分为物理与化学吸附。物理吸附主要依靠分子间的范德华力，其作用力较小，且对分子没有选择性，因此能够进行多分子层吸附，吸附过程中的吸附热较低。化学吸附过程利用被吸附质和吸附剂之间的化学键连接，如电子对的共用，其相互作用力很强，通常为单分子层吸附，具有对分子的选择性且一般为不可逆过程。而物理吸附过程可以通过对温度和压力条件的操作变化较为轻易的使吸附有吸附质的吸附剂再生，这是物理吸附最明显的优势。利用这一特点可以在较低能耗下高效的进行燃烧后碳捕集。

2.3 薄膜分离法

气体薄膜分离技术基于混合气体中的待捕集组分与薄膜材料之间的化学或物理反应，将待分离组分在膜两侧分压不同和浓度差异作为平衡驱动力，使得待分离组分通过薄膜，在薄膜另外一侧捕集。

薄膜分离CO2的方式主要有气体膜分离法和膜接触器法。气体膜分离法是基于薄膜材料对各气体组分滤过性的差异来分离混合气体的方法。目前气体膜分离法存在的主要技术障碍是在确保薄膜材料具有较高渗透性的同时，又可以对特定组分具有更好的选择滤过性。而膜接触器法是由化学吸收法发展形成的气体分离方法，其原理是使用微孔疏水膜作为分离界面，将待分离的混合气体和化学吸收剂隔离开来，疏水膜透气不透水，利用这一特性使混合气中的待分离组分穿过疏水膜孔到达到吸收液中，实现气体分离。

2.4 低温分馏法

低温分馏法是一种物理分离方法，该方法利用不同组分的露点差异通过低温冷凝液化分离CO2。低温分馏法只能用于CO2组分含量较高的混合气体分离场景，如伴生气分离。低温分馏法用于FOR伴生气分离CO2的最典型工艺过程是美国KochProcess（KPS）公司研发的助anHolms工艺，但是该工艺有很多缺点：操作压力高，温度低，流程运行能耗高，能耗随产品纯度的提高大幅增加;低温分馏工艺流程包括原料气预处理工艺、制冷系统、添加剂系统等部分，工艺流程较为复杂。

2.5 化学吸收法

化学吸收法通常使用碱性溶液作为吸收剂，其被广泛应用在天然气、炼厂气和电厂烟道气的净化过程。被吸收气体中的酸性组分（H2S，CO2等）与碱性溶液发生化学反应生成化合物，从而捕集酸性气体中的酸性组分，化学反应溶解了酸性组分的吸收液（富液），对其通过加热发生再生反应，从溶剂中释放出捕集到的酸性气体组分。化学吸收法中最具有代表性的吸收剂种类是醇胺溶液，为了增加溶剂对CO2的吸附和再生能力，通常会在溶液中加入活化剂或促进剂，同时回收气体热量以降低能耗。

3 结语

随着社会进步与经济快速发展，我国天然气事业不断发展，加强其集输工艺与处理措施方面的探究与分析，能够保证其处理系统的质量与实际成效，加强智能化管理，避免在集输的时候出现安全事故问题，对各个环节进行实时性的监测，加强监控管理，逐步提升天然气企业的控制水平与能力。保证集输程序的最为理想化。

参考文献：

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[2]张亚.天然气采输技术措施探讨[J].数字化用户，2018，24 （21）：108.