天然氣氣質(zhì)對LNG與CNG生產(chǎn)的影響

于濤

摘 要：隨著社會的進(jìn)步和科技的不斷研發(fā)與應(yīng)用，國家逐漸認(rèn)識到節(jié)能與環(huán)保的重要性，因此更加方便、快捷、環(huán)保、安全的天然氣被廣泛的應(yīng)用在各個領(lǐng)域當(dāng)中。基于此，本文以天然氣氣質(zhì)方面存在的差異為主要的研究對象，并對天然氣氣質(zhì)對LNG與CNG所帶來的影響進(jìn)行了深刻的分析與探討，通過長期不斷的研究，證明了優(yōu)質(zhì)的天然氣氣質(zhì)能夠有效的使LNG與CNG的生產(chǎn)流程簡化，并可以縮小一定的生產(chǎn)使用成本，最大程度的提高生產(chǎn)效益。

關(guān)鍵詞：天然氣;氣質(zhì);LNG;CNG;生產(chǎn)的影響

當(dāng)前我國天然氣工業(yè)正在緊跟時代發(fā)展的步伐一同前進(jìn)共同發(fā)展，力求向現(xiàn)代化、科學(xué)化生產(chǎn)發(fā)展。目前我國大部分城市的交通與供熱等多個領(lǐng)域，都已經(jīng)將天然氣作為主要清潔能源與優(yōu)質(zhì)能源進(jìn)行使用。當(dāng)前天然氣資源供不應(yīng)求，并且應(yīng)用的范圍與來源也越加廣泛，而其氣質(zhì)方面勢必存在一定的差異，因此其帶來的問題也隨之顯現(xiàn)，也必將會對LNG與CNG帶來一定影響?；诖?，相關(guān)部門應(yīng)重視天然氣氣質(zhì)對LNG與CNG帶來的影響進(jìn)行分析，以求各個領(lǐng)域更加方便的、安全的使用天然氣。

1 LNG與CNG的概述

1.1 LNG

天然氣是埋藏在地下的一種天然其他，并具有可燃性，其主要成分是甲烷。當(dāng)LNG符合運輸管道運輸天然氣的標(biāo)準(zhǔn)后，通過管道將其運輸至LNG液化廠，然后進(jìn)行提純?nèi)コ渌s質(zhì)，再進(jìn)行預(yù)冷與深冷等工序使其達(dá)到零下163℃左右，就會使天然氣從氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，便可稱其為液化天然氣，其名字全稱是Liquefied Natural Gas，被簡稱為LNG。該天然氣無色、無味，并且無毒無腐蝕性。

1.2 CNG

CNG是經(jīng)過壓縮后的壓縮天然氣，其名字全稱是Compressed Natural Gas，被簡稱為CNG，CNG由井口開采出后，通過脫酸和脫水等環(huán)節(jié)達(dá)到管道運輸天然氣的標(biāo)準(zhǔn)后，便可以得到CNG，然后將氣體形態(tài)的天然氣存儲在容器當(dāng)中，在經(jīng)過管道將其運輸至加氣母站，最終進(jìn)行銷售。CNG可以用于車輛的助力燃料，并且是十分優(yōu)質(zhì)的代替燃料。

在自然資源與生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞的背景下，為了改善當(dāng)今的能源消耗與生活環(huán)境，并積極響應(yīng)國家提出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的政策，使天然氣這種能夠高效清潔并可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃料的能源，充分的得到了國民的廣泛認(rèn)可與喜愛，不僅在工業(yè)當(dāng)中被廣泛的使用，在民用方面的應(yīng)用范圍也正在呈上升趨勢。無色、無味、并且不具備腐蝕性與毒性的LNG取代傳統(tǒng)的燃料后，能夠有效的降低90%甚至以上的二氧化硫排放與80%甚至以上的胺氧化物的排放，改善生態(tài)環(huán)境的效果十分顯著，是車輛的優(yōu)質(zhì)代替燃料。

2 天然氣氣質(zhì)存在的差異分析

我國一直以來都在長期購買其他國際的天然氣，以求解決我國LNG供應(yīng)量不足的問題，但是不同國家的天然氣的氣質(zhì)也勢必存在一定的不同與差異，可能會導(dǎo)致在生產(chǎn)LNG時發(fā)生天然氣互換的問題。根據(jù)實際情況的分析可知，到今年為止我國可能會出現(xiàn)三大類和九種氣體能量共存的情況發(fā)生，很大可能還會出現(xiàn)5種不同的LNG天然氣以供使用。通過GB17820-1999《天然氣》發(fā)表的報告可知，天然氣可具體分為三個不同種類：一類是，每立方米內(nèi)的總硫數(shù)量不超出100mg，并且每立方平米內(nèi)的硫化氫不超過6mg的天然氣;二類是，每立方米內(nèi)的總硫數(shù)量不超過200mg，并且每立方平米內(nèi)的硫化氫不超過20mg的天然氣;三類是，每立方米內(nèi)的總硫數(shù)量不超過460mg，并且每立方米內(nèi)的硫化氫不超過460mg的天然氣。三類天然氣內(nèi)的高熱值應(yīng)在31.4MJ/m3，而一類和二類的天然氣內(nèi)，二氧化碳的體積不得超出3%。由此可見我國對天然氣氣質(zhì)的要求并不相同，特別是對三類天然氣的要求更低。

3 天然氣氣質(zhì)對LNG與CNG生產(chǎn)的影響

3.1 天然氣氣質(zhì)對LNG產(chǎn)生的影響

由上述可知，LNG是液體形態(tài)的天然氣，在將其開采后加工時，除了基本的脫酸脫水工序外，還應(yīng)重視對其的預(yù)處理和液化以及儲存等工作，并經(jīng)過換熱系統(tǒng)將其進(jìn)行循環(huán)冷卻，最終在零下162℃的基礎(chǔ)下將天然氣轉(zhuǎn)化成液體狀態(tài)。根據(jù)不同的天然氣氣質(zhì)來選擇預(yù)處理與液化的方式，比如在對第三類天然氣進(jìn)行處理時，由于其并沒有對二氧化碳分?jǐn)?shù)有明確的要求，因此常常會出現(xiàn)天然氣內(nèi)二氧化碳含量過多的現(xiàn)象?；诖藢μ烊粴庠线M(jìn)行處理與加工時，即使已經(jīng)通過分子篩將原料進(jìn)行深度脫水，并且也已經(jīng)滿足交接點和在溫度條件下的水露點低于最低溫度5℃的基本要求，但在天然氣當(dāng)中仍舊存在C3+乙烷過多的情況，為了解決這一現(xiàn)象，應(yīng)在天然氣預(yù)處理階段使用MEA水溶液將天然氣當(dāng)中的二氧化碳去除，然后使用分子篩對其進(jìn)行深度脫水。在進(jìn)行天然氣液化時，要重視其C3+的含量，將天然氣運送到高效換熱器時，需要不斷的對系統(tǒng)進(jìn)行降溫處理，使得甲烷與C3+得到冷卻并分離。天然氣需經(jīng)過多項處理，才可以液化天然氣，并進(jìn)行儲存。這類天然氣原料在進(jìn)行加工時，通常會出現(xiàn)大量的乙烷，因此需要將乙烷與天然氣一共液化并銷售，才能盡可能獲得更多的經(jīng)濟(jì)收益。如果是第一類或者第二類的天然氣原料，那么便可以不需要經(jīng)過以上工序，只需要進(jìn)行氮氣制冷循環(huán)就能夠使天然氣在零下144℃的條件下轉(zhuǎn)化為液體狀態(tài)。

3.2 天然氣氣質(zhì)對CNG產(chǎn)生的影響

CNG是壓縮天然氣，需要使用相應(yīng)的容器將其存儲。其組分與其他種類的天然氣組分一致，其主要成分都是以甲烷為主，來源主要包括油田和天然氣油田以及人工沼澤氣等進(jìn)行的生產(chǎn)，而且還可以生產(chǎn)LNG。當(dāng)前CNG主要的用途是作為車輛的燃料，主要的生產(chǎn)和銷售渠道在加氣站。在進(jìn)行CNG的生產(chǎn)和加工時，首先應(yīng)進(jìn)行調(diào)壓與計量，然后才能進(jìn)行下一步的脫水與壓縮，最后得到20-25MPa的CNG，然后進(jìn)行充裝并運輸至指定地點進(jìn)行銷售。氣質(zhì)不一樣的天然氣其開采的方法與加工的方式也不盡相同，這兩個環(huán)節(jié)也會隨之改變。在對天然氣進(jìn)行脫水時，可以使用低壓脫水或者中壓脫水與高壓脫水三種脫水方式進(jìn)行生產(chǎn)CNG，脫水裝置可以安裝在壓縮機(jī)級間、前、后等不同位置。如果壓縮機(jī)正處于運行狀態(tài)時，并且機(jī)體影響到了冰凝水的生產(chǎn)量，那么脫水裝置在這種情況下應(yīng)裝在壓縮機(jī)的后方;如果壓縮機(jī)正處于運行的狀態(tài)時，而且機(jī)體影響了冷凝水的生產(chǎn)量，但天然氣的進(jìn)站壓力卻不受脫水系統(tǒng)的影響，而此時的脫水裝置便應(yīng)該安裝在壓縮機(jī)的前面;如果壓縮機(jī)正處于運行狀態(tài)時，并且壓縮機(jī)能夠正常的對天然氣進(jìn)行脫水，那么脫水裝置在這種情況下應(yīng)該安裝在壓縮機(jī)的機(jī)間。由此可見天然氣原料的水分含量是根據(jù)脫水方式與脫水裝置位置的不同而產(chǎn)生不同效果的。將第二類天然氣開采出并完成脫水與脫酸等工序后，其出廠水露點不可超過零下12℃，常壓不斷超過零下28℃。如果將這類天然氣作為主要原料時，可以使用低壓脫水的方式來保護(hù)壓縮機(jī)，同時也可以有效的降低脫水裝置的負(fù)載強度。當(dāng)天然氣原料的水露點在零℃時，需要利用高壓脫水裝置來緩解裝置的負(fù)載，以此降低生產(chǎn)的耗能現(xiàn)象。在對天然氣原料進(jìn)行壓縮時，天然氣當(dāng)中的C3+含量也會對天然氣的生產(chǎn)產(chǎn)生一定的影響。若是將第三類天然氣作為主要的原料，由于其C3+的含量較多，因此在將天然氣進(jìn)行壓縮與冷卻后就會出現(xiàn)凝析油的現(xiàn)象。如果選擇第二類天然氣作為主要原料，一般情況下不會出現(xiàn)凝析油，若是在處理站發(fā)生波動現(xiàn)象，那么也一樣會凝析油的現(xiàn)象發(fā)生。因此為了解決這一現(xiàn)象，應(yīng)將可以排出凝析油的裝置安裝在處理站的旁邊?？v觀整體，如果選取氣質(zhì)較高的天然氣，那么便能夠在壓縮環(huán)節(jié)完成后，不必再次進(jìn)行脫水，并且也省略了安裝凝析油排出的設(shè)施，也就減少了一定的成本投入。

4 結(jié)束語

通過不斷的研究與實踐后發(fā)現(xiàn)，天然氣氣質(zhì)的不同會使LNG與CNG發(fā)生相應(yīng)的變化。若是所選取的天然氣氣質(zhì)較優(yōu)，那么便可以在一定程度上簡化LNG與CNG的生產(chǎn)工藝，而且也能夠有效提高其經(jīng)濟(jì)效益?；诖?，在進(jìn)行實際的LNG與CNG的生產(chǎn)時，應(yīng)在充分結(jié)合實際需求的基礎(chǔ)上完成合理的天然氣原料的選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]向東棟，尹衛(wèi)東，趙玉落.CNG、LNG氣源廠站的比選[J].煤氣與熱力，2018，38（06）：36-41.