长岭气田高含二氧化碳天然气处理技术研究

摘要 ： 温室气体引发 的环境问题 已受到越来越
长岭气 田高含二氧化碳天然气
处 理 技 术研 究
本文 从 膜 分离 装 置 的应 用 、 胺 法 脱碳 装 置 的要 求、 净化 天然气 量 、 工艺装 置能 耗 、 循 环水 用 量 、 用 电 量、 产生蒸 汽 量及 蒸 汽处 理 方 法 、 燃料气 、 工 艺 装 置
和 良好 的循 环再 生性 能 。Ｈ ， Ｓ在 Ｐ Ｅ Ｉ 担 载 的层 级孔 二氧 化硅 上 的脱 除 ， 主要 基 于 Ｈ ， ｓ与 Ｐ Ｅ Ｉ中氨 基 官 能 团的可 逆化 学反 应 来 完 成 的 ， 且 脱 除过 程 主 要 由 热力 学 控 制 ， 而 不 是 由 Ｈ， ｓ在 Ｐ Ｅ Ｉ膜 中 的 扩 散
Hale Waihona Puke Baidu
５ ） 炭 质 复 合 二 氧 化 碳 捕 集 材 料 的制 备 及 捕 集 机理 研究 。将 Ｐ Ｅ Ｉ 担载 在高孔 容 炭 一二氧化 硅复 合 气凝 胶 （ 二氧 化硅 含 量 为 ５ ｗ ｔ ． ％） 上 制 得 了高性 能 Ｃ Ｏ ： 复 合捕集 材 料 ， 其 捕 集容 量 高 达 ２ ２ ０ ｍ ｇ Ｃ Ｏ ： ／ ｇ 捕 集材 料 ， 远大于 Ｐ Ｅ Ｉ 担 载 的有 序 中孔 二 氧化 硅 捕
ＭＤ Ｅ Ａ法 、 膜分 离法 、 Ｓ ｅ ｌ ｅ ｘ ｏ ｌ 法、 冷 甲醇 法 、 改 良热 钾
碱法 、 低 温分 离法 ６种 常用 的脱碳 技术 的优 缺点 ， 根 据 长岭 气 田营城 组原 料气气 质 条件 和产 品气质 量要
求 以及 目前 天然 气 脱碳 工 业 应 用 情 况 ， 决 定脱 碳 工 艺采 用活性 ＭＤ Ｅ Ａ法 和膜 分离 法 。
捕集 材料 在 １ １ ０℃氮 气 吹 扫 下 可 以完 全 再 生 ， 并 具
有 良好 的循环 捕集 性能 。
关键 词 ： 炭 质 多孔材 料 Ｈ Ｓ Ｃ Ｏ 孔结 构
表 面化 学
功能 化 离子 液体 的合 成 、 表征 及其 吸 收 Ｃ Ｏ ２的性 能研 究
（ 戴月． 南京大学硕士学位论文 ， ２ ０ １ ２年 ５月）
高造 成天然 气 的热 值 达 不 到要 求 ， 不 能 满 足 商 品 天
性 能脱 硫 剂 ， 其饱 和硫 容 高达 １ ． ８ ６ ｇ Ｈ ： Ｓ ／ ｇ脱 硫
剂， 是 商用 活性 炭脱 硫 剂 的 ３倍 以上 。碳 酸钠 的担
载， 提 高 了碳 纳 米管 表面碱 性 和亲水 性 ， 大大提 高 了 脱 硫 剂 的脱 硫性 能 。碱性 碳纳 米管脱 硫 剂 的硫 容 由 碳 纳 米管 的结 构决 定 ， 单 壁 碳 纳米 管 脱 硫 剂 具 有 最 高 的饱和硫 容 ， 随碳 纳米 管外径 的增 大 ， 脱硫 剂 的饱 和硫 容 降低 。 ４ ） 高 性 能 循 环 脱 硫 剂 的制 备 及 性 能 研 究 。将 聚 乙烯亚 胺 （ Ｐ Ｅ Ｉ ） 担 载在 中孔 炭气 凝 胶 和 层级 孔 二
氧化 硅 上分别 制得 了两 种 循 环脱 硫 剂 。Ｐ Ｅ Ｉ 担 载 的
然气 的技术 指标 规定 要求 。因此选 择合 理 的天然 气 脱碳 技术 和选 择合理 的天然气 处理 方案 是处 理高 含 二 氧化碳 天然 气 的主要 内容 。本 文介绍 了国 内外 处 理 高含二 氧化 碳 天然 气 应 用 的方 法 ， 通 过对 比活 性
中孔 炭气 凝胶 具 有较 高 的硫 容 ， 但 循 环 再 生性 能 较
差， 其 主要原 因是 Ｈ ， Ｓ在 中孔 炭 表 面碳 活 性位 上 被
氧化 为单 质 硫 或 硫 酸 ， 从 而 无 法 完 全 再 生 。６ ５
ｗ ｔ ． ％ Ｐ Ｅ Ｉ 担 载 的层 级孔 二 氧化 硅 具 有 较 高 的硫 容
脱碳 工艺
町以提高 Ｐ Ｅ Ｉ 在孑 Ｌ 隙 中的分散性 ， 两者共 同提高了 复合材料的捕集性能 。Ｃ Ｏ 在复合捕集材料上 的捕
集 受 到扩散 和反 应平 衡 的共 同影 响 。低 温有 利于捕 集， 不 利 于二氧 化碳 的扩 散 ， 高温 对 扩 散 有 利 ， 但 不
利 于捕集 ， 因此 存在 一个 最佳 捕集 温度 ７ ５℃ 。复 合
控制 。
能耗 、 液体 Ｃ Ｏ 产量、 环保情况 、 可 比工程投资 、 ８ 年
成本 （ 现值 ） 、 ８ 年收 益 （ 现值 ） 、 收益 一成本 一投 资等 角 度对 比了单 纯胺 法一 级脱 碳工 艺 和一级 膜分 离 ＋ 胺 法两 级脱碳 工 艺 的优 缺 点 ， 最 终 确 定 项 目脱 碳 装 置 建设 方案 采用 单 纯胺 法 一 级 脱碳 工 艺 。 通 过对 温 度、 Ｃ Ｏ 分压 、 流速 、 地 层 水 组成 等对 管道 的腐 蚀 影 响程 度及长 岭气 田登 娄库 组 的实 际 情 况 进行 分 析 ， 最终 确定 了含 Ｃ Ｏ ： 天然气 集气 管道 所采 用 的材 质及 腐蚀 控制 方法 。 本 文 通 过对 高含 Ｃ Ｏ ： 的 天 然 气 脱碳
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２ ２・
气体净化
２ ０ １ ３年第 １ ３卷第 １ 期
的研究 。将 碳酸钠 担 载在碳 纳米 管上 制得 了一种 高
的越来 越重 视 ， 大型 天然气气 田不断被 发 现和开 采 ， 高含二 氧化 碳天 然气 气 田不断 出现 。二 氧化碳 的存 在， 会 导致 设备 和管 道 的腐 蚀 ， 并且 二氧 化碳含 量 过
集材料 （ １ ４ ０ ～ １ ８ ０ ｍ ｇ Ｃ Ｏ ／ ｇ 捕集材料） 。较高的孔
容 可 以提高 Ｐ Ｅ Ｉ 的担 载量 ， 而少量 二 氧化硅 的残 留 ，
工艺进行研究 ， 得到了适合长岭气 田天然气脱碳的
工艺 方法 ， 对实 际应 用具 有一 定 的指导 意义 。 关键 词 ： 高 含二 氧 化碳 天然 气 处 理方 法