天然气集输及净化处理工艺技术探讨

郑杰 成婷 于江

摘要：近年来随着人们环保意识的加强，以及科技水平的提升，天然气得到了较好的开发利用，越来越多的人开始使用天然气，同时对其集输和净化也提出了更高的要求。通过不断对天然气集输及净化处理工艺进行优化，在一定程度上极大的降低了天然气的生产成本，同时，进一步提升了天然气的气质、减小了天然气对环境的污染，增强了天然气企业的市场竞争力。所以，本文就天然气集输及净化处理工艺技术分析。

关键词：天然气;集输;净化;处理工艺

在天然气开采和应用中，集输工艺发挥着重要作用，这种工艺是从井口开始，在天然气开采中用管网将其收集起来，经过预处理，天然气产品的质量得以提高，使其达到标准使用要求，再经外输方式将其输送到目的地。在天然气集输与处理中，天然气净化其中主要内容之一，当前在我国天然气生产中，大量先进技术得以应用，相关施工人员和技术人员，要深刻掌握这些技术，以保证天然气生产工作的顺利进行。

一、天然气集输工艺分析

天然气从气井开采出地面后，通过管道运输系统将天然气输送到集输联合站，首先，联合站利用相关设备对天然气杂质进行一定的处理，使其达到净化的目的，提高天然气的质量，以满足人们日常生活和工业生产对天然气的质量要求;最后，联合站通过增压设备对天然气进行加压处理，将天然气压入输送管道输送给相关用户。通常，天然气在集输过程中使用环状、放射状、树枝状等多种管网布置形式，主要根据气田产气量、气井分布情况和所处环境各异采取不同的集输方式。对于气井数量多、分布范围广的气田，主要采用放射状集气系统开采天然气;对于长条形、气井分布零散的气田，大多沿着其产气量丰富区域设置干线，再利用支线将单井中的天然气接入干线的枝状系统中。另外，由于天然气中含有二氧化碳、水、硫化氢或者凝析油等有害物质，容易造成输气管道腐蚀，严重时可能会发生安全事故，因此，在集输系统中需要加设净化设备，以去除原始天然气中的有害物质，达到天然气运输的相关标准和要求。目前，天然气集输常用井下节流技术、采气井口高低压切断保护技术、井间串联和中低压湿气采气工艺、集气站常温分离和增压集气工艺等关键技术，其中井下节流技术的应用对天然气集输系统具有非常重要的影响。首先井下节流技术降低了天然气开采井筒的压力，利用地层温度对天然气进行加热，有效防止天然气开采系统管道内水合物的生成;其次井下节流技术有效降低了气井井口压力，从而降低了天然气集输系统压力;最后井下节流技术使得气井井口不必设置加热炉，而是采用短时间临时加热节流的方法防止水合物的形成，减少了加热负荷，降低了生产成本，极大的提高了企业的经济效益。另外，湿天然气需要通过集气干管进入集气站进行净化处理，集气站通过对天然气进行常温分离、增压等集中处理后，能够充分利用气井压力降低相应压缩机械设备的耗能量，从而节省天然气的开采成本。进一步提升天然气集输系统的运营效率。

二、天然气集输基本要求

1.集气管网的压力和布局

要使天然气实现正常输送，就要保证集气管网的压力、气田压力和外输天然气压力带下合适，其中天然气压缩机在管网压力中具有重要意义，通过将其加压到设计的数值，再通过管道系统，将经过分离达到合格标准的天然气输送到户。要根据集气工艺特点、气田地形等因素，合理确定天然气输送管网类型，合理布局其集气管道，该过程中要根据便于管理的原则，来进行管网形状的选择。无论采用二级还是三级布站的模式，集气站都要满足气田生产实际要求，以提高其集输效率，降低其中的能量消耗。

2.优化气井井口压力降低后的集输管网

为保证气田生产经济性交易，在气井井口压力降低之后，需重新设计改造原先的集气管网，以确保达到输送天然气的要求，使其符合低压设计。具体在改造中，要进行合理设计，将不必要的阀门、设备拆除，使输送过程中的节流损失得以减少，避免降低气井压力，且要注意经常性清洗输送管道，使输送过程中天然气的摩擦阻力得以减小。还要合理应用低压气剩余压力，完善其低压工期系统，实现压力的平衡，顺利将其输送到用户。如果需长距离输送，则可能出现压力不足的问题，因此需进行增压处理，就是在输送中加设压缩机，将天然气加压后先输送到输送管网，然后再进行外输，这样一来加大了成本的同时也会加大能耗。

3.加强净化处理

在气井生产出的天然气中，含有不少杂质会对其使用产生影响，因此在其输送到用户使用前，需进行必要的净化处理保证质量。该过程中，要采取良好的分离技术分离出其中的二氧化碳和水汽等，使天然气满足使用标准。

三、天然气集输及净化处理工艺技术

1. 三甘醇脱水工艺

首先是无硫甘醇脱水工艺流程，主要是处理井口无硫天然气，以及来自醇氨法脱硫装置中后的净化气。其脱水装置组成主要是吸收塔、再生塔，前者负责逆流吸收含水天然气和三甘醇贫液，后者主要是将三甘醇富液解吸转化，使其再生为天然气贫液;其次是含硫天然气的甘醇脱水工艺，主要是对其进行脱水后再输送，避免对管线产生腐蚀损害。其脱水装置运行中，TEG中的硫化氢会降低溶液pH值而使其变质，如果天然气中硫化氢含量较低，则再生的气体可采取灼烧排放方式，如果其含量较高则应利用甘醇脱水装置在再生塔前设置汽提塔，将其中的硫化氢解吸，并返送到吸收塔。要注意在不含硫天然气中，一般不采用富液汽提塔，如果将含硫天然气作为汽提气，则会导致汽提硫化氢效果变差，因此不可在高含硫天然气处理中采用TEG法。

2. 天然气净化溶液的实际应用

在天然气净化处理的实际操作中，应该依据实际情况选择最为适应的溶液。例如，若天然气杂质中硫含量高，操作人员应该选择二乙醇胺与甲基二乙醇胺的组合型溶液，配合专用于清除二氧化碳的装置。使用此类溶液的天然气净化装置较其他类溶液的不同点在于：①此装置配备可以使不同液进料口的吸收塔，可以在天然气质量以及二氧化碳需求量不同时进行相应操作，保证了操作的灵活性。②二乙醇胺与甲基二乙醇胺的组合型溶液拥有良好的热稳定、较低的蒸汽压需求、较小的溶液消耗、较少的化学讲解等优点。这些长处保证了溶液可以长时间的反复使用，降低了天然气净化的成本。③在这种容溶液循环系统中，一方面可以相应的设置机械过滤器，对天然氣中的相关杂质进行过滤。经过过滤器过滤的天然气中减少了可能破坏溶液的杂质，保障了溶液发挥其应有的作用。另一方面也可以设置活性炭过滤器，去除溶液的降解杂质。为了预防溶液与空气中的氧气发生化学反应而变质，溶液在储藏时使用氮气保护方式。这些设施将提高溶液的消除杂质的工作效率。④为了降低用水量，在装置中贫富液换热器后部安装了贫液空冷器。同时，为了提高资源利用率，在再生塔尖设置了换热面积比较大的空冷气，用来进行酸气冷却。这样做的目的充分利用了自然环境的冷却，在天气比较严寒时，可以选择关停空冷气风机，降低不必要的损耗。⑤该装置设有紧急关闭及调节排空系统，在突发情况发生后可以紧急关停，将含硫量大的天然气排空的几率降到最低。防止了意外事件发生。⑥该装置可以将冷却水回收利用，降低了成本。

结束语：

随着社会经济的不断发展，天然气的应用面临井喷式的增长，天然气净化的问题也受到越来越多人的关注及研究。所以，在进行天然气集输与净化处理时，需要根据实际情况进行合理的选择，防止天然气生产运输过程中安全事故的发生，有效提升天然气输送的安全性和可靠性，从而促进天然气工业的进一步发展。

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.