我国天然气净化工艺的现状与展望

王桂玉

摘要：目前，天然气已经作为主要燃料在日常生活和工业生产中被大量使用，天然气净化工艺也愈来愈受到研究者的重视。目前，天然气的净化工艺主要是脱硫工艺和脱水工艺，通过对现状净化工艺的概述和分析，展望了未来我国天然气的净化工艺的发展方向。天然气的净化工艺设计方案的改进、模拟计算机程序的应用、净化废物的回收和利用是未来的发展趋势。

关键词：天然气;净化工艺;现状;展望

引言：不同于污染严重的煤炭等传统燃料，天然气具有绿色、环保、利用率高的特点。随着生产生活对天然气需求量的增加，对天然气的保障已经上升为国家战略地位。天然气中含有硫化氢（H2S）、有机硫化合物、单质硫，这就对天然气的净化工艺提出了较高的要求。保障天然气的净化效果与社会的发展和人民的生活息息相关。随着时代的发展，对天然气的净化工艺又有着新的更加环保，更加低耗等需求，新的需求使得对天然气净化工艺的研究和讨论也迫在眉睫。

一、我国天然气净化工艺的现状

我国天然气的净化工艺主要以脱硫工艺和脱水工艺为主。下面分别简单概述这两种净化工艺的现状情况。

1、天然气脱硫工艺的方法

硫化氫（H2S）、有机硫化合物、单质硫等杂质存在于天然气中，会对运输天然气的管道造成腐蚀。含有这些杂质的天然气在燃烧时会产生一氧化硫等物质，不仅对污染环境，而且会导致催化剂中毒、由于不充分燃烧影响气体热值等问题。目前脱硫工艺常用的方法主要是用化学或者物理溶剂进行吸收。

采用化学溶剂吸收法进行天然气的脱硫时，通常采用醇胺法。一乙醇胺、二乙醇胺等这类含有胺基和羟基（-OH）的醇胺物常常被作为脱硫剂。其中醇胺物含有的胺基可以使得溶液的碱度提高，从而使得酸性成分更好的被溶液吸收，醇胺物中的羟基（-OH）不仅可以使化合物更多的溶解在水中，而且可以降低化合物的蒸汽压[1]。

采用物理溶剂吸收法进行天然气的脱硫时，主要是利用酸性气体的溶解度、吸收率随着压力的升高而增加，随着压力的降低而减少的原理。在高压下，酸性气体被吸收，压力降低时，发生解吸现象，溶液得到再生，可循环使用。

物理化学溶剂吸收法则兼顾了物理溶剂吸收法和化学溶剂吸收法的优势。将醇胺物和物理溶剂相混合，形成混合溶剂，具有净化效率高，净化效果好的优点[2]。

2、天然气脱水工艺的方法

水以游离态的形式存在于天然气中，在压力升高温度降低后会生成水合物，这种物质容易造成管道和设备的堵塞，造成设备无法正常运转，管道流动能力下降。目前天然气脱水工艺主要有溶剂吸收法和固体吸附法[3]。

甘醇常常作为溶剂吸收法的溶剂，这主要是由于甘醇溶剂具有很好的吸水性能。甘醇分子中存在两个羟基（-OH），完全溶解在水中，天然气中的水蒸气被甘醇溶液吸收，从而使天然气达到脱水的效果。

固体吸附法主要是通过物理吸附的方法达到天然气脱水的目标。将天然气在连续的吸附床中通过，天然气中的水蒸气会被吸收，不过这种方法适用于天然气量不大的情况。为了保证脱水效果，在实际的工艺中，往往采用交替吸附床的形式，即几个吸附塔交替进行吸附、干燥、再生的循环使用。

二、我国天然气净化工艺的发展方向

1、改进天然气净化工艺的设计方案

对天然气净化工艺的设计方案的改进一直是重点研究的对象。一方面，新的净化溶剂和净化方法不断的被应用，大大提高了天然气的净化的效果。比如，利用微生物把天然气中的酸性气体消耗掉。在天然气脱水工艺中，新兴技术不断涌现。比如，超音速脱水。即利用收缩扩张管将天然气隔绝温度，膨胀到超音速状态，由于温度和压力的骤然降低，天然气中的水蒸气迅速冷凝成水滴，进而进行气体液体的分离。这种方法不需要设置再生塔，具有成本低的优点。另一方面，传统净化工艺和设施设备也不断的被改进，随着进料方式的改变，反应接触面积的增加，大大提高了反应效果。对天然气净化工艺的设计方案将不断被改进，低耗高效是未来设计改进的方向[4]。

2、天然气净化工艺的计算机模拟程序的研发

溶剂加入的时间点、投加量、配比浓度等是天然气净化工艺的关键，这些参数随着进气量的不同而发生改变。依据长时间的运行状况才能掌握准确、合适的参数，这个过程不仅耗时，而且消耗大量的人力和物力，计算机模拟程序的研发无疑为其提供了科学的指导和依据。研发计算机程序对天然气净化工艺进行模拟，观测不同参数下的模拟净化效果，为实际工艺的运行和操作提供了有力的指导。

3、安全控制技术的改进

天然气净化工艺采用的设施设备复杂多样，各种大型机械设备联合运行，其中一台或者几台设备出现问题都会影响整个净化工艺的运行。所以每个天然气净化厂应建立自己的毅力预案，实时监测和控制天然气净化工艺的运行数据。关于这个方向的研究还需要不断的完善，确保天然气净化过程中的安全性。

4、对天然气净化工艺环保性的新要求

新时代背景下，对天然气净化工艺的绿色环保性有着更高的要求。天然气经过净化后产生的废物主要由二氧化碳（CO2）、水和含硫物质组成。净化废物的回收和利用是未来的发展趋势，产生的二氧化碳（CO2）、水可以用于注入地下，有驱油的作用，含硫物质经过提纯工艺后可以用于硫磺的生产。这些废物的回收和二次利用可以大大减少能源的损耗，符合环保性的新要求，也是未来的发展方向。

三、结束语

天然气因为绿色、环保、安全、经济的特点而取代传统煤炭等原料，被广泛应用到生产生活中去。天然气的净化的现状工艺主要是脱硫工艺和脱水工艺为主，通过化学、物理、物理化学，甚至是生物的方法使其完成净化目标。目前，然气的净化的工艺已经比较完备，有完整的工艺设计方案和其对应的机械设施设备。

但是，在新时代下，生态环境的敏感性和社会效益的高效性，使得我们对天然气净化工艺提出了新的要求，天然气的净化工艺也愈来愈被更多的学者研究，更加环保、更加节能、更加经济是发展的方向。随着我国经济的发展，天然气的需求也日益增加，保障天然气的净化能力和净化效率，既是保障社会效益和经济效益，也是满足人民生活生产需求的重要保障。

参考文献：

[1]唐慧，王泰人.油田气净化脱酸技术探讨[J].现代化工，2019，39（S1）：85-88.

[2]赵一桦，赵俊翔，曹莉洁.高含硫天然气净化技术现状及研究方向[J].化工设计通讯，2019，45（04）：199.

[3]李静.天然气净化工艺设计要点分析[J].化工管理，2019（25）：206.

[4]赵俊翔，曹莉洁，赵一桦.天然气净化工艺技术的优化[J].化工设计通讯，2019，45（03）：183.