天然气应用新技术

天然气应用新技术目录

1天然气概述 (2)

1.1.1按矿藏特点分类 (2)

1.1.2按天然气的烃类组成分类 (2)

1.1.2.1 C5界定法—干、湿气的划分。 (2)

1.1.2.2 C3界定法—贫、富气的划分 (3)

1.1.3按酸气含量分类 (3)

1.2天然气组成 (3)

1.3天然气性质 (4)

1.3.2化学性质 (5)

2天然气净化处理新技术 (5)

2.1天然气脱水 (5)

2.1.1无硫天然气的甘醇脱水工艺 (6)

2.1.2含硫天然气的甘醇脱水工艺 (7)

其他脱水方法 (9)

2.3天然气脱硫 (10)

2.3.1湿法脱硫 (10)

2.3.2干法脱硫 (11)

3天然气利用及其应用 (13)

3.1天然气等离子体转化技术 (13)

3.2甲烷氧化偶联制乙烯 (13)

3.3天然气发电技术 (14)

参考文献 (15)

1天然气概述

1.1.1按矿藏特点分类

1)气井气：即纯气田天然气，气藏中的天然气以气相存在，

通过气井开采出来，其中甲烷含量高。

2)凝析井气：即凝析气田天然气，气藏中以气体状态存在，

是具有高含量可回收烃液的气田气，其凝析液主要为凝析油，其次可能还有部分被凝析的水，这类气田的井口流出物除含有甲烷、乙烷外，还含有一定量的丙烷、丁烷及C5+以上的烃类

3)油田气：即油田伴生气，它是伴随原油共生，是在油藏

中与原油呈相平衡接触的气体，包括游离气（气层气）和溶解在原油中的溶解气，从组成上亦认为属于湿气

1.1.2按天然气的烃类组成分类

1.1.

2.1 C5界定法—干、湿气的划分。

1)干气：指在1Sm3（CHN）井口流出物中，C5以上烃液含量

低于13.5cm3的天然气。

2)湿气：指1Sm3（CHN）井口流出物中，C5以上烃液含量高

于13.5cm3的天然气

1.1.

2.2 C3界定法—贫、富气的划分

1)贫气：指在1Sm3(CHN)井口流出物中，C3以上烃类液含量

低于94cm3的天然气

2)富气：指在1Sm3(CHN)井口流出物中，C3以上烃类液含量

高于94cm3的天然气

注：1Sm3（CHN）是指101.325kPa、20℃下计量的气体体积，中国气体计量采用的标准，有时又称基方

1.1.3按酸气含量分类

定义：按酸气（acid gas，指CO2和硫化物）含量多少，天然气可分为酸性天然气和洁气。

•酸性天然气（sour gas）指含有显著量的硫化物和CO2等酸气，这类气体必须经处理后才能达到管输标准或商品气气质指标的天然气。

•洁气（sweet gas）是指硫化物含量甚微或根本不含的气体，它不需净化就可外输和利用。

1.2天然气组成

•天然气是各种碳氢化合物为主的气体混合物。

•主要成分为甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、戊烷和微量的重碳氢化合物及少量非烃类的气体，如：氮、硫化

氢、二氧化碳、氦气等。

1.3天然气性质

1.3.1物理性质

天然气是无色、无味的气体。当天然气中混有硫化氢气时，

就会出现强烈的刺鼻臭味。其重要物理性质还包括：• 1) 密度天然气密度是指单位体积气体的重量，以kg/m3表示。天然气是多组分的混合物,各组分的密度也不相同。

在地面标准状态下,天然气混合物的密度一般为0.7～

0.75kg/m3，随重烃含量增多密度增大。某些油田伴生气,

其密度可达1.5kg／m3。密度随压力增高而增大,随温度增

高而变小。

•天然气的相对密度是指相同温度、压力（如15.6℃、101 325Pa 或20℃、101 325Pa ）条件下,天然气密度与空气

密度的比值。天然气混合物一般在0.56～1.0之间。

• 2）天然气的粘度粘度是指气分子内部质点运移的摩擦阻力，是研究气体的运移、评价开采、集输条件的重要

参数，常用动力粘度（绝对粘度）表示，单位采用mPa·s。

也可用运动粘度，即动力粘度与密度的比值，单位以mm2/s

表示。粘度大小与化学组成及其所处环境有关。在标准状

况下，分子量增加，粘度变小，温度升高粘度增大。在压

力较高的条件下，压力增高粘度增大。

• 3）天然气压缩性和溶解性天然气是可压缩的。同体积的天然气，在地面与地下密度不同，重量也不同。天然气具有溶于水和石油这两类不同液体的能力，但易于与石油互溶而与水则不易互溶。如甲烷，在原油中的溶解系数为0.3，而在水中的溶解系数仅0.033，两者可相差达一个数量级。影响天然气溶解性的主要因素是压力，而温度对天然气的溶解力的影响则比较复杂。

1.3.2化学性质

•易燃

•易爆

•有毒

2天然气净化处理新技术

2.1天然气脱水

通常将从天然气中脱除水分的过程称为天然气脱水

天然气脱水的方法一般包括溶剂吸收法、固体吸附法、低温法、化学反应法和膜分离法等。低温法脱水是利用高压天然气节流膨胀降温或利用气波机膨胀降温而实现的，这种工艺适合于高压天然气；而对于低压天然气，若要使用则必须增压，从而影响了过程的经济性。溶剂吸收法和固体吸附法目前在天然气工业中应用较广泛。

溶剂吸收法:

溶剂吸收法脱水是目前天然气工业中应用最普遍的方法之

一。其利用吸收原理，采用一种亲水的溶剂与天然气充分

接触，使水传递到溶剂中从而达到脱水的目的。

溶剂吸收法中常采用甘醇类物质作为吸收剂，在甘醇的分

子结构中含有羟基和醚键，能与水形成氢键，对水有极强

的亲和力，具有较高的脱水深度。

甘醇脱水

在天然气气脱水工业中曾成功应用的甘醇是：乙二醇（EG）、二甘醇（DEG）、三甘醇（TEG）和四甘醇（TREG）。最早用

于天然气脱水的甘醇是二甘醇，由于受再生温度的限制，

贫液质量分数一般为95%左右，露点降较低；而三甘醇再生

容易，贫液质量分数可达98%~99%，具有更大的露点降，且

运行成本较低，因此得到了广泛应用。

甘醇脱水工艺流程

1）无硫天然气的甘醇脱水工艺

甘醇脱水过程一般都是连续的，其典型的工艺流程是三甘醇脱水工艺流程，用于处理井口无硫天然气或来自醇胺法装置的净化气。

TEG脱水装置主要由吸收系统和再生系统两部分构成，工艺

过程的核心设备是吸收塔。天然气脱水过程在吸收塔内完