由于天然氣和石油同屬埋藏地下的烴類資源,有時且為共生礦藏,其加工工藝及產(chǎn)品相互有密切的關(guān)系,故也可將天然氣化工歸屬于石油化工。天然氣化工一般包括天然氣的凈化分離、化學(xué)加工。凈化分離包括從地下采出的天然氣,在氣井現(xiàn)場,經(jīng)脫水、脫砂與分離凝析油后,根據(jù)氣體組成情況進(jìn)行進(jìn)一步的凈化分離加工。富含硫化物的天然氣,必須經(jīng)過脫硫處理,以達(dá)到輸送要求,副產(chǎn)品硫黃用以生產(chǎn)硫酸、二硫化碳等一系列硫化物。脫硫后,天然氣經(jīng)過深冷分離,可得到液化天然氣;若天然氣是富含乙烷以上烷烴的濕氣,則可同時得到天然氣凝析液,后者常采用精餾的方法,以回收乙烷、丙烷、丁烷,并且還有一部分凝析油?;瘜W(xué)加工包括在高溫下進(jìn)行的天然氣熱裂解,主要生產(chǎn)乙炔和炭黑;天然氣蒸氣轉(zhuǎn)化或天然氣的部分氧化,可制得合成氣;天然氣經(jīng)過氯化、硫化、硝化、氨化氧化、氧化可制得甲烷的各種衍生物;濕性天然氣中的乙烷、丙烷、丁烷和天然氣凝析液等,經(jīng)蒸氣裂解或熱裂解可生產(chǎn)乙烯、丙烯和丁二烯;丁烷脫氫或氧化可生產(chǎn)丁二烯或醋酸、甲基乙基酮、順丁烯二酸酐等。
1 天然氣的用途:
化工燃料,居民生活燃料,汽車燃料,聯(lián)合發(fā)電,熱泵、燃料電池等。nqP
2 液化天然氣::
天然氣的主要成分為甲烷,其臨界溫度為190.58K,LNG儲存溫度為112K(-161℃)、壓力為0.1MPa左右的低溫儲罐內(nèi),其密度為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下甲烷的600多倍,體積能量密度為汽油的72%。
3 LNG工廠主要可分為基本負(fù)荷型、調(diào)峰型兩類。液化流程以APCI(美國空氣液化公司)流程為主。(丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程)
4 我國天然氣僅占能源總耗的2.6%,到2010年,這一比值預(yù)期達(dá)到7%—8%
5 中國的LNG工廠:20世紀(jì)90年代末,東海天然氣早期開發(fā)利用,在上海建設(shè)了一座日處理為10萬立方米的天然氣事故調(diào)峰站。2001年,中原石油勘探局建造*座生產(chǎn)型的液化天然氣裝置,日處理量為15萬立方米。2002年新疆廣匯集團(tuán)開始建設(shè)一座處理量為150萬立方米的LNG工廠,儲罐設(shè)計容量為3萬立方米。.
6 LNG接收終端:深圳大鵬灣,福建湄州灣,浙江、上海等地。
7 天然氣的預(yù)處理:脫除天然氣中的硫化氫、二氧化碳、水分、重?zé)N和汞等雜質(zhì),以免這些雜質(zhì)腐蝕設(shè)備及在低溫下凍結(jié)而阻塞設(shè)備和管道。!,_&K=
8 脫水:若天然氣中含有水分,則在液化裝置中,水在低于零度時將以冰或霜的形式凍結(jié)在換熱器的表面和節(jié)流閥的工作部分,另外,天然氣和水會形成天然氣水合物,它是半穩(wěn)定的固態(tài)化合物,可以在零度以上形成,它不僅可能導(dǎo)致管線阻塞,也可以造成噴嘴合分離設(shè)備的堵塞。
9 目前常用的脫水方法有:冷卻法、吸收法、吸附法等。
10 冷卻脫水是利用當(dāng)壓力不變時,天然氣的含水量隨溫度降低而減少的原理實現(xiàn)天然氣脫水,此法只適用于大量水分的粗分離。
11 吸附脫水:利用吸濕液體(或活性固體)吸收的方法。三甘醇脫水,適用于大型天然氣液化裝置中脫出原料氣所含的大部分水分。
12 吸附脫水:主要適用的吸附劑有:活性氧化鋁、硅膠、分子篩等?,F(xiàn)代LNG工廠采用的吸附脫水方法大都是采用分子篩吸附。在實際使用中,可分子篩同硅膠或活性氧化鋁、串聯(lián)使用。
13 脫硫:酸性氣體不但對人體有害,對設(shè)備管道有腐蝕作用,而且因其沸點較高,在降溫過程中易呈固體析出,必須脫除。
14 在天然氣液體裝置中,常用的凈化方法有:醇胺法,熱鉀堿法,砜胺法。M@xZhT
15 天然氣液化流程: 級聯(lián)式液化流程、混合制冷劑液化流程、帶膨脹機(jī)的液化流程。
16 天然氣液化裝置有基本負(fù)荷型和調(diào)峰型,基本負(fù)荷型天然氣液化裝置是指生產(chǎn)供當(dāng)?shù)厥褂没蛲膺\的大型液化裝置,其液化單元常采用級聯(lián)式液化流程和混合制冷劑液化流程。調(diào)峰型液化裝置指為調(diào)峰負(fù)荷或補充冬季燃料供應(yīng)的天然氣液化裝置,通常將低峰負(fù)荷時過剩的天然氣液化儲存,在高峰時或緊急情況下在汽化使用。其液化單元常采用帶膨脹機(jī)的液化流程和混合制冷劑液化流程。
17 目前世界上80%以上的基本負(fù)荷型天然氣液化裝置中,采用了丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程。流程由三部分組成:混合制冷劑循環(huán),丙烷預(yù)冷循環(huán),天然氣液化回路。在此液化流程中,丙烷預(yù)冷循環(huán)用于預(yù)冷混合制冷劑和天然氣,而混合制冷劑循環(huán)用于深冷和液化天然氣。
18 法國燃?xì)夤鹃_發(fā)的整體結(jié)合式級聯(lián)型液化流程(CII流程)代表天然氣液化技術(shù)的發(fā)展趨勢。在上海建造的CII液化流程是我國*座調(diào)峰型天然氣液化裝置中所采用的流程。
19 帶膨脹機(jī)的液化流程:利用高壓制冷劑通過透平膨脹機(jī)絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷實現(xiàn)天然氣液化的流程。氣體在膨脹機(jī)中膨脹降溫的同時,能輸出功,可用于驅(qū)動流程中的壓縮機(jī)。投資適中,適合用于液化能力較小的調(diào)峰型天然氣液化裝置。
20 典型級聯(lián)式液化流程的比功耗為0.33KW•h/kg。丙烷預(yù)冷單級混合制冷劑液化流程為其1.15倍。
21 天然氣液化裝置由天然氣預(yù)處理流程、液化流程、儲存系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及消防系統(tǒng)等組成。
我國天然氣開采有著悠久的歷史。據(jù)《史記》載,在公元前三世紀(jì),當(dāng)時擔(dān)任蜀郡太守的水利專家李冰就曾在今天的四川邛崍一帶鑿井汲鹵,并利用開采鹽井過程中取得的天然氣煮鹵熬鹽。到了距今一千七百多年前的東漢時期,四川的鹽井已遍及臨邛、成都、南充等地十多個縣,利用天然氣做飯熬鹽隨著也普及到上述地區(qū)。
從公元13世紀(jì)開始,我國古代勞動人民已能夠?qū)λ拇ㄗ载暋⒏豁樅蜆s縣一帶的淺層天然氣進(jìn)行大規(guī)模的開發(fā)和利用。為了克服天然氣運輸?shù)睦щy,并且嚴(yán)防泄漏而造成的危害,在缺少金屬材料的情況下,我國古代勞動人民發(fā)揮了聰明才智,因地制宜,利用當(dāng)?shù)赝偈挚傻玫闹褡雍湍静?,?chuàng)造性地制造出一種叫做“筧”的運輸管線。“筧”能翻山越嶺,還能穿河過湖,把天然氣和鹽水輸送到一二十公里以外的地方。到明朝中期,自流井天然氣的開發(fā)規(guī)模已相當(dāng)龐大,地面的輸送管線已能形成比較完善的集輸系統(tǒng)。這不僅在當(dāng)時是一項令人驚嘆的工程,今天看來,仍然閃爍著智慧的光芒。
從歷史回到今天的現(xiàn)實,我們不能不說我國的天然氣還是弱小的,在能源中只是一個不起眼的小弟弟。近年來,我國天然氣雖然在不斷加速發(fā)展,但無論是在產(chǎn)量、速度增長,還是在能源構(gòu)成中的比例,都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。這與我們這樣一個人口眾多的資源大國的地位極不相稱。為此,有人說中國是一個石油大國,但是一個天然氣小國。不過我們應(yīng)該在這句話后邊加上一行注腳:這只是一種暫時性的現(xiàn)象。到21世紀(jì)中葉,我國將成為一個發(fā)達(dá)的天然氣大國。
1949年新中國成立以前,我國只有3個小氣田,年產(chǎn)量僅為1000萬立方米。開采方法落后簡陋,在能源生產(chǎn)和消費中所占比重微乎其微,不具備工業(yè)規(guī)模,根本談不上有什么天然氣工業(yè)。
新中國成立以來,隨著石油工業(yè)的發(fā)展,我國天然氣獲得了相應(yīng)的發(fā)展。到2003年底,已發(fā)現(xiàn)天然氣田380個,已探明天然氣儲量38735億立方米。2004年我國的天然氣產(chǎn)量已達(dá)到408億立方米。
隨著天然氣工業(yè)的快速發(fā)展,產(chǎn)量和消費量不斷增長,它們在我國一次能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)中所占的比重將會發(fā)生變化。2003年我國天然氣的產(chǎn)量在一次能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中占2.8%,消費量在一次能源消費結(jié)構(gòu)中占2.7%。預(yù)計劃2020年產(chǎn)量在一次能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中所占比重上升至6.1%,消費量在一次能源消費結(jié)構(gòu)中所占比重上升至8.7%。這將導(dǎo)致我國的能源結(jié)構(gòu)逐步得到改善。