燃?xì)庑袠I(yè)從業(yè)人員培訓(xùn)：城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉渲R(shí)
燃?xì)庵R(shí)——城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉渲R(shí)
一、天然氣開采的基本過(guò)程
天然氣的開采過(guò)程包括鉆井、固井、完井。
(一)氣田的開采周期
氣田的開采一般分為采氣初期、采氣中期、采氣末期三個(gè)時(shí)期。
(二)天然氣的集輸系統(tǒng)組成
天然氣的集輸系統(tǒng)，是把氣田上各個(gè)氣井開采出來(lái)的天然氣聚集起來(lái)，并經(jīng)過(guò)加工處理送入輸氣干線，它主要由井場(chǎng)裝置、集氣站、礦場(chǎng)壓氣站、天然氣處理廠和干線首部站等部分組成。
二、天然氣的凈化流程
天然氣的凈化就是除去天然氣中的凝析油、水、硫及其他雜質(zhì)，以滿足管輸和用戶對(duì)天然氣質(zhì)量的要求。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)綜合利用，減少對(duì)環(huán)境的污染，應(yīng)對(duì)脫除的雜質(zhì)進(jìn)行回收和再加工，使之成為寶貴的化工原料。
(一)脫硫
從天然氣中脫除硫化氫和有機(jī)硫化物的工藝過(guò)程稱為脫硫。天然氣中的硫化物會(huì)造成設(shè)備和管道腐蝕，而且用作燃料時(shí)會(huì)污染環(huán)境，危害用戶健康等。
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外脫硫技術(shù)主要分為干法脫硫和濕法脫硫兩大類。
1.干法脫硫
采用固體脫硫劑脫硫的方法為干法脫硫。其主要方式有：海綿鐵法、分子篩法。燃?xì)庑袠I(yè)目前普遍采用干法脫硫。
2.濕法脫硫
采用液體脫硫劑脫硫的方法為濕法脫硫。其主要方式有：化學(xué)溶劑法、物理吸收法、聯(lián)合吸收法及直接轉(zhuǎn)化法。
(1)化學(xué)溶劑法。采用堿性溶液與天然氣中的酸性組分(主要是H₂S、CO₂)反應(yīng)生成某種化合物，故也稱化學(xué)吸收法。
(2)物理溶劑法。利用溶劑將氣體中的H₂S、CO₂等與烴類的溶解度差別很大的酸性組分脫除，故也稱物理吸收法。
(3)聯(lián)合吸收法。采用的溶液是醇胺、物理溶劑和水的混合物，兼有化學(xué)溶劑法和物理溶劑法的特點(diǎn)，故又稱化學(xué)物理溶劑。
(4)直接轉(zhuǎn)化法。使用含有氧載體的溶液將天然氣中的H₂S氧化為單質(zhì)硫，被還原的氧化劑經(jīng)空氣再生又恢復(fù)氧化能力的一類氣體的脫硫方法。
(二)脫水
天然氣脫水是指脫除天然氣中的水分。天然氣脫水的目的是防止天然氣中的水蒸氣與酸性組分結(jié)合腐蝕設(shè)備和管道，并預(yù)防處理和儲(chǔ)運(yùn)天然氣過(guò)程中出現(xiàn)的水合物和液態(tài)水降低管道的輸氣能力。
天然氣脫水方法有吸附法、吸收法、低溫分離法、膜分離法等。本節(jié)主要介紹吸附法脫水、吸收法脫水和低溫分離法脫水。
1.吸附法脫水
吸附法脫水就是采用固體吸附劑脫除氣體混合物中水蒸氣或液體中溶解水的工藝過(guò)程。根據(jù)氣體或液體與固體表面之間的作用不同，可將吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附兩類。
物理吸附是由流體中吸附質(zhì)分子與固體吸附劑分子表面之間的范德華力引起的，吸附過(guò)程類似氣體液化和蒸汽冷凝的物理過(guò)程。其特征是吸附質(zhì)與固體吸附劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，吸附速度很快，瞬間即可達(dá)到相平衡。
化學(xué)吸附是流體中吸附質(zhì)分子與固體吸附劑表面的分子起化學(xué)反應(yīng)，生成表面絡(luò)合物的過(guò)程。化學(xué)吸附具有選擇性，而且吸附速度較慢，需要較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡。
燃?xì)庑袠I(yè)大多采用物理吸附法，目前常用的天然氣吸附劑有活性氧化鋁、硅膠和分子篩三類。分子篩與活性氧化鋁、硅膠相比，用作吸附劑具有以下特點(diǎn)：
(1)吸附選擇性強(qiáng)，可以按物質(zhì)分子的大小和極性不同進(jìn)行選擇性吸附。
(2)雖然當(dāng)氣體中水蒸氣分壓(或相對(duì)濕度)高時(shí)其濕容量較小，但當(dāng)氣體中水蒸氣分壓(或相對(duì)濕度)較低，以及在高溫和高氣速等苛刻條件下，則具有較高的濕容量。
(3)由于可以選擇性的吸附水，可避免因重?zé)N共吸附而失活，故其使用壽命長(zhǎng)。
(4)再生時(shí)能耗高。
(5)價(jià)格較高。
2.吸收法脫水
吸收法脫水是用吸濕性液體吸收的方法脫除氣流中的水蒸氣。用來(lái)脫水的吸濕性液體稱為脫水吸收劑或液體干燥劑，也簡(jiǎn)稱干燥劑。由于三甘醇脫水后露點(diǎn)低、成本低、運(yùn)行可靠以及經(jīng)濟(jì)效益好，故廣泛采用三甘醇作為吸收劑。通常將再生后提濃的甘醇溶液稱為貧甘醇，吸收氣體中水蒸氣后濃度降低的甘醇溶液稱為富甘醇。
3.低溫分離法脫水
低溫分離法脫水是利用當(dāng)壓力不變時(shí)，天然氣的飽和含水量隨溫度降低而減少的原理實(shí)現(xiàn)天然氣脫水。此法只適用于大量水分的粗分離。
(三)脫烴
天然氣中的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷以及更重?zé)N類，除乙烷有時(shí)是以氣體形式回收外，其他烴類均以液體形式存在，在管輸過(guò)程中影響輸氣能力，因此，將天然氣冷卻至烴露點(diǎn)以下某一低溫，得到一部分富含較重?zé)N類的液烴(即天然氣凝液或凝析油),并在此低溫下使其與氣體分離，這個(gè)工藝過(guò)程為脫烴。天然氣脫烴一般采用低溫分離法，按提供冷量的制冷系統(tǒng)不同，低溫法可以分為膨脹制冷(節(jié)流膨脹制冷和透平膨脹機(jī)制冷)、冷劑制冷和聯(lián)合制冷法三種。節(jié)流膨脹制冷法是目前較為普遍采用的脫烴方法。
氣體管道中經(jīng)過(guò)突然縮小的斷面(如管道上的針形閥，孔板等)產(chǎn)生強(qiáng)烈的渦流，使壓力下降，這種現(xiàn)象稱節(jié)流。節(jié)流過(guò)程是不可逆的絕熱過(guò)程。節(jié)流以后，造成溫度下降的稱節(jié)流的正效應(yīng)(正節(jié)流效應(yīng));節(jié)流以后，造成溫度上升的稱節(jié)流的負(fù)效應(yīng)(負(fù)節(jié)流效應(yīng));節(jié)流效應(yīng)又稱焦耳—湯姆遜效應(yīng)。
在天然氣脫烴過(guò)程中，會(huì)采用深度制冷，深度制冷又稱“深度冷凍”、"低溫制冷”,分為內(nèi)冷和外冷。內(nèi)冷是高壓原料氣經(jīng)節(jié)流裝置，氣體膨脹做功吸收熱量由于此過(guò)程流體與外界既無(wú)熱交換和軸功交換(即不對(duì)外做功),又無(wú)宏觀位能和動(dòng)能變化，所以節(jié)流氣體只能吸收自身的熱量，使溫度降低。外冷是借助介質(zhì)制冷劑(如氨、氮等)與原料氣進(jìn)行熱質(zhì)交換的冷卻過(guò)程。
三、燃?xì)鈨?chǔ)氣設(shè)施的形式
燃?xì)鈨?chǔ)氣設(shè)施的形式有：
(1)低壓儲(chǔ)存；
(2)高壓儲(chǔ)存；
(3)長(zhǎng)輸管線末段儲(chǔ)氣；
(4)地下儲(chǔ)氣；
(5)液化儲(chǔ)存。
地下儲(chǔ)氣、液化儲(chǔ)存具有存儲(chǔ)量大，停啟方便迅速，經(jīng)濟(jì)性、調(diào)度性好，能作為補(bǔ)充氣源的優(yōu)點(diǎn)。液化儲(chǔ)存是利用天然氣或烴類氣體液化后體積縮小數(shù)百倍的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存的。
四、燃?xì)饧映魟┑倪x擇
城鎮(zhèn)燃?xì)馐蔷哂卸拘曰蛑舷⑿缘囊兹家妆臍怏w，一般在壓力狀態(tài)下儲(chǔ)存、輸送和使用，會(huì)對(duì)社會(huì)穩(wěn)定和公共安全有直接影響。因此，城鎮(zhèn)燃?xì)鈶?yīng)具有可以察覺(jué)的臭味，無(wú)臭味或臭味不足的燃?xì)鈶?yīng)使用加臭劑，城鎮(zhèn)燃?xì)饧映魟┑倪x擇原則如下：
(1)與燃?xì)饣旌虾缶哂刑厥獾某粑�，且與一般氣體氣味有明顯的區(qū)別，如汽油味、廚房散發(fā)的油味和化妝品散發(fā)的氣味等。
(2)不應(yīng)對(duì)人體、管道或與其接觸的材料有害。
(3)燃燒產(chǎn)物不應(yīng)對(duì)人體呼吸有害，并不應(yīng)腐蝕或傷害與此燃燒產(chǎn)物經(jīng)常接觸的材料。
(4)溶解于水的程度不應(yīng)大于2.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。
(5)應(yīng)有在空氣中能察覺(jué)的含量指標(biāo)。
五、天然氣的加臭裝置
天然氣的加臭通常采用滴人式或吸收式裝置進(jìn)行。
(1)滴入式加臭裝置：是將液體加臭劑以單獨(dú)的液滴或細(xì)液流的狀態(tài)加入燃?xì)夤艿乐�，在此蒸發(fā)并與燃?xì)饬骰旌�。由于液滴或�?xì)液流的蒸發(fā)表面很小，因此所采用的加臭劑應(yīng)具有較大的蒸氣壓。
(2)吸收式加臭裝置：是使部分燃?xì)膺M(jìn)入加臭器，在其中被蒸發(fā)的加臭劑飽和，然后再使這部分含有飽和加臭劑的燃?xì)膺M(jìn)入主管道，與未加臭的燃?xì)饣旌稀?/span>
