论文部分内容阅读
[摘 要]现如今，天然气的应用越来越广泛，但由于开采出的天然气中含有部分二氧化碳和硫元素，在使用中极易产生危险，因此，我国对天然气中的C和S元素的脱离提出了许多要求，也研发了许多脱硫工艺和脱碳工艺，希望帮助降低天然气中的碳元素和硫元素，减少危险，本文在此主要分析C元素的脱离工艺。我国的《天然气质量标准》中要求，二氧化碳的含量最大不能超过总体积量的3%，因为二氧化碳一旦与水相融合，就会产生极强的腐蚀性，对开采天然气的设备和运输管道等钢材料产生腐蚀，影响设备使用，甚至造成设备损坏，使天然气泄漏，产生浪费。另外，与相同pH值的酸性液体相比，二氧化碳的酸液浓度较大，对含有钢材的设备产生的腐蚀性也更大，因此，天然气必须经过脱碳处理后方可使用和运输。
[关键词]天然气 脱碳工艺 探讨
中图分类号：TE644 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0054-01
1 国内外脱碳工艺技术现状
自80年代初期开始，国内外已陆续开发出各种天然气脱碳工艺，例如：MDEA脱碳工艺，自研究伊始，MDEA的实用性较强，其应用原理是：在天然气中放入吸附剂，此种吸附剂对二氧化碳的吸附作用极强，但对其他气体无吸附作用或较小，因此，可以达到脱碳的目的，也是目前各种脱碳技术中效果最好的。国内外的技术人员根据此种原理，现已开发出了以此为基础的溶剂代替吸附剂，即MDEA溶剂，此种溶剂具有目的性极强的吸附特性，并在吸附容量和扩散速度上远超普通的吸附剂。
MDEA技术主要实质是以水溶液为基础，再将相同吸附性的硅胶型吸附剂溶于其中，将混合液放置于天然气开采的必经之路中，达到脱碳的目的。
另外，还有一种较为普遍的脱碳工艺随着科学技术的发展而逐渐推广应用，即湿法脱碳工艺和干法脱碳工艺，目前，在我国应用较多。
湿法脱碳工艺简而言之可以理解为是通过可再生溶剂来吸收二氧化碳， 并加入多种所需添加剂，由于碳分子的吸附性较弱，因此，需要加压进行吸附，即变压吸附脱碳工艺（简称PSA技术），另外，湿法脱碳工艺中还可细分为化学吸收法、物理吸收法等。
干法脱碳工艺主要的思路是：在天然气中加入一定量的二氧化碳吸附剂，但此吸附剂不需加入水溶液进行混合，而是让天然气中的二氧化碳来选择分离隔膜进行自行脱离，从而达到脱碳的目的。此种方法简单易行，在许多天然气开采中得到了应用。
2 天然气脱碳工艺的原理与选择
根据近年来的研究发展，总结出了天然气的脱碳工艺的各自的工作原理与适用条件，以便不同地区和设备在进行天燃气开采时进行选择。由于天然气在进行脱碳处理过程中的技术还不够发达，仍在不断发展中，目前，还仍然没有单一用于脱碳的溶剂配方，因此，无法保证只滤除碳元素，這样一来，就无法扩大溶剂的使用范围，只能一次性对少许太难燃气进行处理，大大提高了脱碳的处理成本。
因此，针对不同地区对天然气脱碳工艺的要求，就会选择不同的脱碳技术，例如：在湿法脱碳工艺进行的过程中会产生较强的热效应，这就会导致在经过加湿处理后的天然气不合适作为脱碳处理的原料，因此必须有烘干设备，不具有此类设备的天然气开采工厂就不能够选择此类工艺。再例如：如果开采工厂对天然气脱碳处理后的产品质量没有把握好，而贸然采用了低温分离的脱碳方法，这样就会影响和阻碍天然气脱碳处理的效率。
对于目前广泛应用的MDEA技术，它也具有自身的特点，即在使用该技术进行天然气脱碳的过程中，需要采用一些再生工艺，例如：天然气要想进入处理环节，就必须采用由底层进入吸收塔的固定方法，并在吸收塔中接触到自上而下进入的MDEA溶液，再与之混合，由此达到脱碳的目的。
在此过程中，天然气要经过从吸收塔顶端流出，再冷却，然后进行分离，最后再进行天然气的脱水处理后才能完成的复杂过程，其中，吸收塔底端进入的MEDA溶剂需要经过加压才能进入脱水处理环节，再从吸收塔上部进入，经过减压后，分离出吸收的二氧化碳，并由再生塔进行蒸汽高温加热，只有经过复杂的脱碳流程，才能维持MDEA溶剂的温度，保持其吸附性能。由于MDEA溶剂是自上而下进入吸收塔的，因此，由塔底流出的MDEA溶液经过冷却后，由加压器进行加压，使溶剂进入吸收塔的顶部，再次与进入吸收塔的天然级进行接触，由此达到MDEA溶剂的重复利用，并完成整个脱碳工艺。除此之外，为了保证MDEA溶剂能够进行再次的循环利用，就需要将15%的MDEA溶剂进行青姐后再投入使用，但由于溶剂减少，无法保证进入吸收塔中的天然气完全脱碳，因此，为了维持整个MDEA脱碳工艺的正常进行，系统就需要配备MDEA溶剂再生设备，来补充进行清洁的15%的溶剂空缺。这样看来，若想使用MDEA技术进行脱碳，就必须具备以上提到的各种设备和运输管道，因此，对天然气的开采工厂的科技设备要求较高，并对操作人员的技术水平提出了高要求，但其成果斐然，效果显著，这也对天然气开采工厂具有极大的吸引力，因此，工厂能否选择MDEA天然气脱碳技术需要工厂自身量力而行。
4 结束语
近年来，天然气的使用越来越多，但开采出的天然气中含有部分二氧化碳和硫元素，在使用中极易产生危险，因此，我国对天然气中的C和S元素的脱离提出了许多要求，也研发了许多脱硫工艺和脱碳工艺，希望帮助降低天然气中的碳元素和硫元素，减少危险。本文对国内外的脱碳技术，和天然气脱碳工艺原理与选择进行详解，并重点对不同的天然气脱碳工艺进行详细解释和探讨，希望对我国的天然气脱碳工艺提供帮助。
参考文献
[1]何龙；天然气脱碳工艺选择；《科学咨询（科技·管理）》；2012年04期
[2]姜宁；李春福；王远江；郭庆生；天然气脱二氧化碳工艺方法综述[J]；化学工程与装备；2011年07期
[3]沈乾坤；刘妍俊；天然气脱碳工艺技术的研究[J]；中国石油和化工标准与质量；2011年04期
[4]刘露；段振红；贺高红；天然气脱除CO_2方法的比较与进展[A]；中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集（上）[C]；2009年
[关键词]天然气 脱碳工艺 探讨
中图分类号：TE644 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0054-01
1 国内外脱碳工艺技术现状
自80年代初期开始，国内外已陆续开发出各种天然气脱碳工艺，例如：MDEA脱碳工艺，自研究伊始，MDEA的实用性较强，其应用原理是：在天然气中放入吸附剂，此种吸附剂对二氧化碳的吸附作用极强，但对其他气体无吸附作用或较小，因此，可以达到脱碳的目的，也是目前各种脱碳技术中效果最好的。国内外的技术人员根据此种原理，现已开发出了以此为基础的溶剂代替吸附剂，即MDEA溶剂，此种溶剂具有目的性极强的吸附特性，并在吸附容量和扩散速度上远超普通的吸附剂。
MDEA技术主要实质是以水溶液为基础，再将相同吸附性的硅胶型吸附剂溶于其中，将混合液放置于天然气开采的必经之路中，达到脱碳的目的。
另外，还有一种较为普遍的脱碳工艺随着科学技术的发展而逐渐推广应用，即湿法脱碳工艺和干法脱碳工艺，目前，在我国应用较多。
湿法脱碳工艺简而言之可以理解为是通过可再生溶剂来吸收二氧化碳， 并加入多种所需添加剂，由于碳分子的吸附性较弱，因此，需要加压进行吸附，即变压吸附脱碳工艺（简称PSA技术），另外，湿法脱碳工艺中还可细分为化学吸收法、物理吸收法等。
干法脱碳工艺主要的思路是：在天然气中加入一定量的二氧化碳吸附剂，但此吸附剂不需加入水溶液进行混合，而是让天然气中的二氧化碳来选择分离隔膜进行自行脱离，从而达到脱碳的目的。此种方法简单易行，在许多天然气开采中得到了应用。
2 天然气脱碳工艺的原理与选择
根据近年来的研究发展，总结出了天然气的脱碳工艺的各自的工作原理与适用条件，以便不同地区和设备在进行天燃气开采时进行选择。由于天然气在进行脱碳处理过程中的技术还不够发达，仍在不断发展中，目前，还仍然没有单一用于脱碳的溶剂配方，因此，无法保证只滤除碳元素，這样一来，就无法扩大溶剂的使用范围，只能一次性对少许太难燃气进行处理，大大提高了脱碳的处理成本。
因此，针对不同地区对天然气脱碳工艺的要求，就会选择不同的脱碳技术，例如：在湿法脱碳工艺进行的过程中会产生较强的热效应，这就会导致在经过加湿处理后的天然气不合适作为脱碳处理的原料，因此必须有烘干设备，不具有此类设备的天然气开采工厂就不能够选择此类工艺。再例如：如果开采工厂对天然气脱碳处理后的产品质量没有把握好，而贸然采用了低温分离的脱碳方法，这样就会影响和阻碍天然气脱碳处理的效率。
对于目前广泛应用的MDEA技术，它也具有自身的特点，即在使用该技术进行天然气脱碳的过程中，需要采用一些再生工艺，例如：天然气要想进入处理环节，就必须采用由底层进入吸收塔的固定方法，并在吸收塔中接触到自上而下进入的MDEA溶液，再与之混合，由此达到脱碳的目的。
在此过程中，天然气要经过从吸收塔顶端流出，再冷却，然后进行分离，最后再进行天然气的脱水处理后才能完成的复杂过程，其中，吸收塔底端进入的MEDA溶剂需要经过加压才能进入脱水处理环节，再从吸收塔上部进入，经过减压后，分离出吸收的二氧化碳，并由再生塔进行蒸汽高温加热，只有经过复杂的脱碳流程，才能维持MDEA溶剂的温度，保持其吸附性能。由于MDEA溶剂是自上而下进入吸收塔的，因此，由塔底流出的MDEA溶液经过冷却后，由加压器进行加压，使溶剂进入吸收塔的顶部，再次与进入吸收塔的天然级进行接触，由此达到MDEA溶剂的重复利用，并完成整个脱碳工艺。除此之外，为了保证MDEA溶剂能够进行再次的循环利用，就需要将15%的MDEA溶剂进行青姐后再投入使用，但由于溶剂减少，无法保证进入吸收塔中的天然气完全脱碳，因此，为了维持整个MDEA脱碳工艺的正常进行，系统就需要配备MDEA溶剂再生设备，来补充进行清洁的15%的溶剂空缺。这样看来，若想使用MDEA技术进行脱碳，就必须具备以上提到的各种设备和运输管道，因此，对天然气的开采工厂的科技设备要求较高，并对操作人员的技术水平提出了高要求，但其成果斐然，效果显著，这也对天然气开采工厂具有极大的吸引力，因此，工厂能否选择MDEA天然气脱碳技术需要工厂自身量力而行。
4 结束语
近年来，天然气的使用越来越多，但开采出的天然气中含有部分二氧化碳和硫元素，在使用中极易产生危险，因此，我国对天然气中的C和S元素的脱离提出了许多要求，也研发了许多脱硫工艺和脱碳工艺，希望帮助降低天然气中的碳元素和硫元素，减少危险。本文对国内外的脱碳技术，和天然气脱碳工艺原理与选择进行详解，并重点对不同的天然气脱碳工艺进行详细解释和探讨，希望对我国的天然气脱碳工艺提供帮助。
参考文献
[1]何龙；天然气脱碳工艺选择；《科学咨询（科技·管理）》；2012年04期
[2]姜宁；李春福；王远江；郭庆生；天然气脱二氧化碳工艺方法综述[J]；化学工程与装备；2011年07期
[3]沈乾坤；刘妍俊；天然气脱碳工艺技术的研究[J]；中国石油和化工标准与质量；2011年04期
[4]刘露；段振红；贺高红；天然气脱除CO_2方法的比较与进展[A]；中国化工学会2009年年会暨第三届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛会议论文集（上）[C]；2009年