我国长输天然气管道气质标准现状及改进建议

2020-09-24王栋张凯灵黄晓波于剑虹路阳孔朝金

石油和化工设备 2020年9期

关键词：长输露点硫含量

王栋，张凯灵，黄晓波，于剑虹，路阳，孔朝金

（1.中国石油天然气股份有限公司天然气销售广东分公司，广东广州 510200）

（2.中国石油西南油气田分公司输气管理处，四川成都 610000）

（3.中国石油管道局工程有限公司质量安全环保部，河北廊坊 065000）

（4.中国石油天然气股份有限公司西南管道贵阳输油气分公司，贵州贵阳550001）

（5.中国石油吐哈油田分公司技术监测中心，新疆鄯善 838202）

（6.中国石油西南管道南宁输油气分公司，广西南宁 530022）

天然气作为清洁能源，与国民经济发展和人民生活密切相关。随着中亚、中缅和中俄天然气管道工程建设运营，天然气在我国能源结构将发挥更重要的作用。天然气的开发、输送和销售过程中需进行分析、测试和计量等操作。天然气作为一种多种组分的气体混合物，应对有害物质和杂质组分进行严格限制。随着天然气气源的多样化，国家政策、用户需求都对天然气质量提出更高要求[1]。管道输送企业应对天然气管道气质质量技术标准予以重视，统筹考虑安全运行、环境保护和经济成本三者间的关系，并提出可行的应对措施。

1 我国天然气管道气质标准现状

国标GB 17820-2018《天然气》是强制性标准，规定天然气按照高位发热量、总硫、硫化氢和二氧化碳含量分为一类和二类。进入长输管道的天然气应符合一类气的质量要求。GB/T 37124-2018《进入天然气长输管道的气体质量要求》是推荐性标准，未对天然气进行分类。GB 17820和GB/T 37124规定进入长输管道的天然气，对高位发热量、总硫、硫化氢和二氧化碳引入过渡期的要求，过渡期至2020年12月31日。GB/T 37124规定的天然气气质质量指标较低，数值等同于GB 17820中二类天然气的气质质量指标。

石油行业标准SY/T 5922-2012《天然气管道运行规范》和中石油企业标准Q/SY 30-2002《天然气长输管道气质要求》规定的数值与GB/T 37124一致。国内标准在天然气气质质量存在差异，不能有效规范气田从源头开始控制进入长输管道的天然气质量，特别是杂质含量，也不利于长输管道安全运行。管道企业在天然气标准制定方面话语权弱，指标偏低[2]。

表1 天然气质量标准要求

2 国内外天然气气质质量标准比较

国内外天然气气质质量关键参数对比见表2。我国一类天然气气质质量基本达到国外平均水平，二类天然气存在差距。针对高位发热量和二氧化碳，国内外标准差异不大；针对总硫和硫化氢，我国与国外发达国家还存在差距。

表2 国内外天然气气质质量指标对比

2.1 发热量

在跨国天然气贸易中执行按质论价的基本原则。我国天然气计量未采用能量计量，发热量的重要性难以体现。随着我国天然气消费量的快速增加，能量计量势在必行，并开展天然气互换性研究。

2.2 总硫

总硫是有机硫化物的总称，包括硫氧碳（COS）、低级硫醇、甲硫醚、二硫化碳等。研究表明总硫含量对管道腐蚀存在影响，特别是低级硫醇。发达国家严格限制天然气的总硫含量，俄罗斯国家标准ГОСТ 5542-1987《工业与民用天然气》规定天然气中硫醇含量超过36mg/m3只能用于发电燃料，应用特殊管道输送；加拿大阿尔伯塔省商品天然气总硫含量不超过115mg/m3，但通过长输管道输往美国的天然气总硫含量必须降至23mg/m3。中国国家标准GB 17820指出我国致力于逐渐降低天然气中总硫含量，控制在8mg/m3。这充分体现了天然气作为绿色优势能源的特点，也反映了我国改善生态环境和能源结构的需求。

2.3 硫化氢

硫化氢可能造成长输管道内腐蚀问题。发达国家对长输管道输送天然气的硫化氢含量指标为不大于6mg/m3。中国国家标准GB 17820一类天然气的硫化氢指标适合管道系统，二类天然气的硫化氢指标对管道系统明显偏高。为达到6mg/m3的目标，天然气田应改进天然气处理装置，研发深度脱硫处理工艺技术。管道企业应对硫化氢进行在线连续监测（在线分析仪），特别是气质容易超标的进气点应进行实时监测。

2.4 二氧化碳

天然气中二氧化碳含量，我国标准与国际水平基本一致。二氧化碳含量过高，可能影响天然气管道输送效率，增加压缩机运行能耗。从技术层面，通过调节天然气脱硫脱碳装置工艺参数，可较好地控制二氧化碳含量。

2.5 水露点

水露点的物理意义是预防管道输送过程中产生液态水，造成硫化氢对管道的内腐蚀。仅从水露点数值看，我国与国际水平差别不大。但我国国土辽阔，各地气候条件差别悬殊。对于温暖地区输气管道系统要求偏严，增加了脱水装置成本。目前我国天然气管网输配压力等级还无统一规定。俄罗斯按照不同地区和季节规定了4种不同的水露点指标，指标差别达到23℃，科学合理地解决了天然气水露点和生产成本的关系，具有借鉴意义。

2.6 烃含量/烃露点

烃露点的物理意义是判定管道中是否存在液态烃，液态烃影响管道计量的准确性，增加摩阻损失。国外对天然气烃露点限制不多。但在天然气处理中遵循基本原则，从保障天然气管道安全运行角度，在经济条件允许情况下，尽可能回收天然气中的重组分（天然气中的重烃对发热量影响大）。

2.7 机械杂质（固体颗粒）

中国国家标准GB 17820规定天然气中固体颗粒应不影响天然气的输送和利用。由于国标未规定机械杂质的具体指标，我国天然气管道的固体杂质含量普遍偏高，严重影响输气站过滤器等设备运行。建议参考俄罗斯国家标准ГОСТ 5542规定为小于1mg/m3。应指出，固体杂质指标还应限制其粒径，Q/SY 30规定天然气中固体颗粒直径应小于5μm。