天然气作为一种优质、高效的清洁能源，在多个领域已获得广泛的应用，并且发展前景广阔。下面是我精心推荐的天然气学术论文，希望你能有所感触!
天然气净化综述
[摘 要]介绍脱碳、脱汞、脱水工艺方法。
[关键词]天然气;净化;工艺。
中图分类号：TE645 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2014)18-0107-01
1 引言
天然气进入液化前，需要脱除其中的酸性气体CO2。酸性气体CO2将导致设备腐蚀，还将在液化的低温部分形成固态的干冰，堵塞设备和管道，使生产无法进行，故设置酸性气体脱除单元脱除原料气中的CO2，使其达到液化的天然气质量要求。原料气还需要进行脱水脱汞处理，使水含量小于1ppm，汞含量小于0.01μg/m3。目的是可防止天然气中的水分析出，在液化时结冰，使管道和仪表阀门出现冰堵，发生事故;因液态水的存在，未脱除的酸性组份会对压力管道和容器造成腐蚀。若汞含量超标将会严重腐蚀铝制设备，降低设备使用寿命，且将造成环境污染以及检修过程中对人员的危害。
2 脱碳工艺方法介绍
a)脱碳工艺方法
脱碳工艺方法分为干法脱碳和湿法脱碳两大类。
1)干法脱碳
主要有固体吸附和膜分离法。固体吸附CO2与分子筛脱水类似，天然气中的CO2被吸附在多孔状固体上(如分子筛)，然后通过加热使CO2脱除出来。该方法工艺流程较简单，而且可以与脱水分子筛布置在同一个塔中，从而达到减少单元数量、简化流程的目的。但受固体吸附剂吸附容量较小的限制，比较适合含硫，特别是有机硫的原料。
膜分离是将天然气通过某种高分子聚合物薄膜，在高压条件下，薄膜对天然气中不同组份的溶解扩散性的差异，形成了不同组份渗透通过膜的速率不同，从而选择性将CO2与其它组份进行分离。该方法投资较高，更适合CO2浓度较高的天然气脱碳工艺。
2)湿法脱碳
分为物理吸收法和化学吸收法。物理吸收法是基于有机溶剂如碳酸丙烯脂、聚乙二醇二甲醚和甲醇等作为吸收剂，利用CO2在这些溶剂中的溶解度随着压力变化的原理来吸收CO2。其特点是在高压及低温的条件下吸收，吸收容量大，吸收剂用量少，且吸收效率随着压力的增加或温度的降低而增加。而在吸收饱和后，采用降压或常温汽提的方式将CO2分离使吸收剂再生。
化学吸收法是以可逆的化学反应为基础，以碱性溶剂为吸收剂的脱碳方法。溶剂与原料气中的CO2反应生成某种化合物，然后在升高温度、降低压力的条件下，该化合物又能分解并释放CO2，解析再生后的溶液循环使用。化学吸收主要有碳酸钾吸收法、醇胺吸收法和氢氧化钠吸收法等。
b)工艺路线比选
目前在天然气脱碳工业上主要运用以下工艺。
1)膜分离工艺
膜分离的基本原理就是利用各气体组份在高分子聚合物中的溶解扩散速率不同，因而在膜两侧分压差的作用下导致其渗透通过纤维膜壁的速率不同将不同气体分离。推动力(膜两侧相应组份的分压差)、膜面积及膜的分离选择性，构成了膜分离的三要素。依照气体渗透通过膜的速率快慢，可把气体分成渗透系数较大的“快气”和渗透系数相对较小的“慢气”。常见气体中，H2O、H2、He、H2S、CO2等称为“快气”;而称为“慢气”的则有CH4及其它烃类、N2、CO、Ar等。膜分离器内配置数万根细小的中空纤维丝，中空纤维丝的优点就是能够在最小的体积中提供最大的分离面积，使得分离系统紧凑高效，同时可以在很薄的纤维壁支撑下，承受较大的压力差。天然气进入膜分离器壳程后，沿纤维外侧流动，维持纤维内外两侧一适当的压力差，则气体在分压差的驱动下“快气”(H2O、CO2)选择性地优先透过纤维膜壁在管内低压侧富集导出膜分离系统，渗透速率较慢的气体(烃类)则被滞留在非渗透气侧，以几乎跟原料气相同的压力送出界区。
2)活化MDEA(甲基二乙醇胺)工艺
活化MDEA工艺于20世纪60年代开发，第一套活化MDEA工业装置于1971年在德国巴斯夫的一座工厂中被投入生产应用。活化MDEA法采用45～50%的MDEA水溶液，并添加适量的活化剂以提高CO2的吸收速率。MDEA不易降解，具有较强的抗化学和热降解能力、腐蚀性小、蒸汽压低、溶液循环率低，并且烃溶解能力小，是目前应用最广泛的气体净化处理溶剂。该工艺应用范围广泛，可以用来从合成氨厂的合成气中去除CO2，也可净化合成气、天然气，及高炉气等专用气体。目前活化MDEA工艺已成功运用于全世界超过250个气体净化工厂中，其中包括80个天然气处理厂。且该工艺可应用到现有工厂的技术改造上，近年来，国外的大型化肥装置已有采用活化MDEA水溶液改造热钾碱脱CO2的趋势。
3)Selexol工艺
Selexol工艺是美国Allied化学公司(现归属Norton公司)在20世纪60年代研发成功。该工艺所使用的吸收剂(聚乙二醇二甲醚混合物)具有极低的蒸汽压、无腐蚀性耐热降解和化学降解等特点，适用于合成气和天然气的净化处理。目前全球采用Selexol工艺装置的数量超过55套，但Selexol工艺存在很多问题，如聚乙二醇二甲醚混合物的溶液粘度较大，增加了传质阻力，不利于吸收过程，同时聚乙二醇二甲醚混合物溶解和夹带天然气中的少量烃类物质等。
4)冷甲醇工艺
冷甲醇工艺是由德国Linde AG公司和Lurgi公司于20世纪50年代联合开发的气体净化工艺。该工艺采用甲醇作为溶剂，依据甲醇溶剂对不同气体溶解度的显著差别来脱除H2S、CO2和有机硫等杂质。由于所使用的甲醇因蒸气压较高，需在低温下(-55℃～-35℃)操作。该工艺目前多用于渣油或煤部分氧化制合成气的脱硫和脱碳，而在其它项目单独用于脱除CO2的工业应用实例很少。
5)低温分离工艺
低温分离工艺是利用原料气中各组份相对挥发度的差异，通过冷冻制冷，在低温下将气体中组份按工艺要求冷凝下来，然后用蒸馏法将其中各类物质依照沸点的不同逐一加以分离。该方法应用较多的工艺主要是美国的Rayn-Holmes工艺，目前全世界工业装置超过8套。该方法适用于天然气中CO2含量较高，以及在CO2含量和流量出现较大波动的情形。但工艺设备投资费用较大，能耗较高。
3 脱水脱汞工艺介绍
a)概述
天然气的脱水方法主要有三种：冷却法、甘醇吸收法及固体(如硅胶、活性氧化铝、分子筛等)吸附法。
1)冷却脱水时利用当压力不变时，天然气的含水量随温度降低而减少的原理实现天然气脱水。此法只适用于大量水分的粗分离。若冷却脱水过程达不到作为液化厂原料气中对水露点的要求，则还应采用其它方法对天然气进行进一步的脱水。
2)吸收脱水是用吸湿性液体(或活性固体)吸收的方法脱除天然气中的水蒸气。用作脱水吸收剂的物质应具有以下特点：对天然气有很强的脱水能力，热稳定性好，脱水时不发生化学反应，容易再生，粘度小，对天然气和液烃的溶解度较低，起泡和乳化倾向小，对设备无腐蚀性，同时价格低廉，容易得到。实践证明二甘醇及其相邻的同系物三甘醇是常用的醇类脱水吸收剂。(1)甘醇胺溶液：优点：可同时脱除水、CO2和H2S，甘醇能降低醇胺溶液起泡倾向。缺点：携带损失量较三甘醇大，需要较高的再生温度，易产生严重腐蚀，露点小于甘醇脱水装置，仅限于酸性天然气脱水。(2)二甘醇水溶液：优点：浓溶液不会凝固，天然气中有硫、氧和CO2存在时，在一般操作温度下溶液性能稳定，高的吸湿性。缺点：携带损失比三甘醇大，露点降小于三甘醇溶液，投资高。(3)三甘醇水溶液：优点：浓溶液不会凝固，容易再生，携带损失量小，露点降大。缺点：投资高，当有轻质烃液体存在时会有一定程度的起泡倾向，运行可靠。
甘醇法适用于大型天然气液化装置中脱除原料气所含的大部分水分。
4 结语
通过以上对天然气净化工艺的综合介绍及对比，旨在为今后液化天然气装置技术选用提供借鉴和设计参考。
参考文献
[1] 徐文渊、蒋长安等，天然气利用手册，中国石化出版社，2001.
[2] 顾安忠，液化天然气技术，机械工业出版社，2003.
点击下页还有更多>>>天然气学术论文
摘要 ：天然气经过开采之后，要实现其有效利用，必须对天然气进行净化处理，而天然气在净化处理过程中具有易燃易爆、高温高压以及有毒有害等特点，安全隐患非常多。为了保障天然气净化过程安全可靠，有必要加强天然气净化设备的检修，并对检修过程进行严格的安全管理。基于此，本文深入分析天然气净化设备的检修，并提出具体安全管理措施，为相关工作的开展提供一定参考。
关键词： 天然气；净化设备；检修；安全管理
天然气净化过程中存在诸多安全隐患，一旦净化设备出现故障或者危险情况，很容易引发安全事故。为了有效保障天然气净化安全可靠，需要对天然气净化设备加强检修与保养，并针对检修过程强化安全管理，保障天然气净化设备检修顺利进行，有效消除各项安全隐患。
1天然气净化设备的检修
在检修天然气净化设备过程中，最重要的就是明确各方面的危险源。在明确危险源的检修当中，主要是对FeS自燃问题、液体泄露以及气体管线积液等问题进行重点检查。当天然气净化设备停止生产而且同时进行空气吹扫和催化剂降温的时候，很容易出现FeS自燃现象，或者设备和空气实现较大面积接触的时候，也很容易导致FeS产生自燃。天然气净化设备在进行开车或者停车过程中，很容易出现气相管线积液情况，这种问题隐蔽性较强，所以很容易被忽视，进而引发较大危害。导致这种问题出现，主要是由于放空管线、蒸汽管线以及蒸汽过热器等出现缺陷造成的。基于此，在检修工作当中，需要着重对疏水器相应疏水情况进行全面检查，并在实际开车之前实现合理化校调，对阀门状态进行全面检查，还要检查放空低点，实现排液处理。设备以及管线超压在天然气净化设备当中也属于重要的潜在危险源，会严重威胁相关人员和物体，在实际检修当中，一旦发现漆膜脱落、支撑架变形以及捕雾网损坏，需要及时置换氮气，同时加水进行浸泡。如果催化剂出现活性降低或者停产进度出现缓慢情况，需要及时调校仪表，若同时发生配风异常，要马上降低风级，加快分析频率。当管线出现穿孔或者变形的时候，要增加巡检频率，及时停止进风并加入氮气。除此以外，还要对管线、超温以及设备当中出现的H2S、SO4、CH4残留以及过程气泄漏、原料气和酸气等进行充分识别和检修。
2天然气净化设备检修的安全管理
2.1完善建立检修安全管理制度
在天然气净化设备检修过程中，面临着诸多安全隐患，为了降低危险发生率，保障检修工作能够顺利开展，需要完善的制定检修安全管理制度。在相关制度当中明确规定设备日常管理规范、应急措施、检修标准和工具使用规范等，在全面落实相关安全管理规范之下，进一步确保天然气净化设备检修当中相关人员和物体的安全。
2.2贯彻落实PDCA管理制度
所谓PDCA，指的是对管理过程还有工作质量进行高效控制的工具，包含了四个阶段，即计划→实施→检查→行动。对天然气净化设备实现全面检修的时候，需要贯彻落实PDCA管理制度，在实际检修当中，首先要科学进行检修方案的制定，并对相关方案进行全面检查与审阅，之后要根据相关方案进行所有检修工作，在检修工作结束后对其开展效果进行科学的分析和评估，对检修工作当中存在的各种问题进行总结，针对性的提出解决和优化对策，实现改进处理[1]。以此促使天然气净化设备检修工作形成良性循环模式，促使检修工作更加顺畅，管理水平不断提高。
2.3实施检修现场安全员管理制度
在全面实施检修现场安全员管理制度过程中，需要至少委派一名安全员对检修现场进行安全看护，针对检修现场的工具使用以及人员出入进行真实记录，及时发现并报警紧急事件，协调相关部门有效处理，并和检修人员进行深入沟通等，以此有效确保检修现场所有工作人员的安全。为了有效发挥检修现场安全员的职能作用，需要严格的对现场安全员进行岗前培训，促使其充分了解并掌握检修工作当中涉及到的各种危险源以及各种工作规范，在实际管理当中对检修人员存在的错误和不当行为及时指出和纠正，促使各项检修工作规范进行。安全员在实际工作当中，要在现场检修之前，充分告知检修人员在检修工作当中需要注意的`各种安全事项。
2.4全面检查检修现场
由于天然气净化设备检修过程中，检修人员的注意点主要在设备方面，且很多检修人员缺乏一定安全意识，为了有效保障检修安全，需要安排专门人员对检修现场进行全过程监督。在充分检查和监督检修现场的时候，需要确保现场安全员全面履行自身职责，保障检修人员其许可单保持完整，还要检查检修人员掌握的检修内容以及涉及到的安全事项，对检修过程中出现的各种不安全行为要及时制止并纠正，对检修现场出现的各种问题进行记录、汇总，并在分析之后及时解决处理[2]。在实际检修工作当中，还需要充分落实检修作业许可制度，保障作业许可单的完整，在申请通过之后方可进行具体检修作业。
2.5做好净化设备的日常保养和维护工作
为了有效保障天然气净化设备检修安全，需要对相关设备加强日常保养和维护工作，避免相关设备由于长期运转导致出现不良问题，进而增加安全隐患。做好净化设备的日常保养以及维护，能够有效减少设备检修工作压力，并降低检修工作事故发生率，强化安全管理。
3结语
天然气净化设备自身具有较高的危险性，为了保障设备运行安全，需要在实际工作当中加强设备的检修，并注意在检修过程中做好安全管理，充分保障天然气净化设备的顺利运行以及检修工作的安全有序。在天然气净化设备检修过程中，要着重识别各种危险源，并贯彻落实各项安全管理制度，做好日常维护和保养工作。
参考文献：
[1]袁莉.浅谈如何提高天然气净化企业安全管理[J].山东工业技术,2016(8):74-74.
[2]田晓龙,张保利,李梦洁,等.天然气净化厂检修现场安全管理探讨[J].化工管理,2017(20):264-264.
天然气液化循环
迄今为止,在天然气液化技术领域中成熟的液
化工艺有[5 ] : (1) 阶式制冷循环; (2) 混合制冷剂制
冷循环,包括闭式、开式、丙烷预冷、CII ; (3) 膨胀机
制冷循环,包括天然气膨胀、氮气膨胀、氮- 甲烷膨
胀等。
311 阶式制冷循环
阶式制冷循环又称级联式制冷循环,是用丙烷
(或丙烯) 、乙烷(或乙烯) 、甲烷等纯烃制冷剂的3
个制冷循环阶组成,通过制冷剂液体的蒸发,逐级
提供天然气液化所需的冷量,制冷温度梯度分别为
- 30 ℃、- 90 ℃及- 150 ℃左右。净化后的原料天然
气在3 个制冷循环的冷却器中逐级冷却、冷凝、液
化并过冷,经节流降压后获得低温常压液态天然气
产品,送到储罐储存。典型的阶梯式制冷循环流程
图如下图所示:
图3 典型的阶梯式制冷循环
阶式液化循环能耗最小,在目前天然气液化循
环中效率最高,所需换热面积小(相对于混合制冷
剂循环) ,且制冷循环与天然气液化系统各自独立,
相互影响少、操作稳定、适应性强、技术成熟。其缺
点是流程复杂、机组多,至少要有3 台压缩机,要有
生产和储存各种制冷剂的设备,各制冷循环系统不
允许相互渗漏,管线及控制系统复杂,管理维修不
方便,对制冷剂的纯度要求严格。阶式循环最适用
于大型装置。通过优化机器的选择,阶式循环可以
与在基本负荷混合制冷剂厂中占主导地位的带预
冷的混合制冷剂循环相竞争。
Phillips 公司对传统的阶式循环进行了优化。
Phillips 优化的阶式循环具有稳定的可靠性,因为在
设计中考虑下列四个因素:
(1) 单一组分的制冷济;
(2) 用铜焊接的铝换热器;
(3) “two - trains - in - one”流程;
(4) 适当的服务设施
该工艺显著的一点是采用“two - trains - in -
one”流程,流程中采用了两组并联的压缩机组,每
一个压缩机组有独立的驱动设备。这种结构使得
流程的操作具有很大的灵活性,可以方便的进行压
缩机组或驱动装置的维修,当原料气的进气量波动
很大时仍能保持很高的效率,还可以减少了备用的
驱动设备[6 ] 。
312 混合制冷剂制冷循环
混合制冷剂(又称多组分制冷剂) 制冷循环是
采用N2 和C1 - C5 烃类混合物作为循环制冷剂。
与纯组分制冷剂不同的是,混合制冷剂产生的冷量
是在一个连续的温度范围之内,纯组分冷剂产生的
冷量是在一个固定的温度上。混合制冷剂的加热
86
新疆石油天然气2006 年
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
曲线可与被冷却介质的冷却曲线很好地匹配,有效
地增加了两者的一致性。
同阶式制冷循环相比,混合制冷液化循环具有
流程简单、机组少、投资费用低、对制冷剂的纯度要
求不高等优点。但单级混合制冷剂循环的能耗要
比阶式制冷循环高。因此,为了降低能耗,采用多
级混合制冷剂循环。国外技术人员对多级循环特
性的评价结果表明,随着级数的增加能耗将有所降
低,通过技术经济优化,采用三级混合制冷剂循环
较为合理,如图4 所示。
图4 典型的三级混合制冷剂循环
改进的多级混合制冷剂循环(MRC) 使用了小
型铝质板翅式换热器以减少功率消耗。多股流板
翅式换热器的温度驱动力小而且能量高度结合,所
以其热力学效率很高,这使热股流和冷股流的曲线
匹配得很好。在MRC 工艺的基础上又开发出来很
多带预冷的混合制冷剂制冷循环工艺,预冷方式有
丙烷预冷、混合工质预冷、利用氨吸收制冷来预冷
等。丙烷预冷是其中应用比较广泛的一种。APCI
公司的丙烷预冷混合制冷剂液化流程(C3PMRC) 广
泛应用预国外的大型的LNG工厂中。
313 膨胀机制冷循环
膨胀制冷循环是通过透平膨胀机进行等熵膨
胀而达到降温目的。
目前膨胀制冷采用的主要循环有以下三种:
(1) 天然气直接膨胀制冷。主要用于原料气有
压力能可利用、甲烷含量高的场合。其液化率主要
取决于膨胀比,膨胀比越大,液化率也越大。该循
环具有流程简单、设备紧凑、投资小、调节灵活、工
作可靠等优点。
(2) 氮膨胀制冷。它是直接膨胀制冷的一种变
型。其优点是对原料气组分变化有较大的适应性,
液化能力强、整个系统简单、操作方便;其缺点是能
耗比较高,比混合制冷剂循环高40 %左右。
(3) 氮气- 甲烷混合膨胀制冷。它是氮膨胀制
冷循环的一种改进,与混合制冷剂循环相比较,具
有流程简单、控制容易、启动时间短,比纯氮气膨胀
制冷节省10 % - 20 %的动力能耗。但是其设计复
杂,目前国内还没有成熟的经验。
膨胀机循环与阶式循环和混合制冷剂循环相
比其优点是,它能够较迅速和简单的启动和停工。
当预计生产中有较频繁的停工时,使用此循环是非
常重要的,例如在调峰厂。与阶式循环和混合制冷
剂循环相比,膨胀机循环的主要缺点是它的功率消
耗大。但是,循环的简易性可以弥补高的功率消
耗,尤其是在功率消耗不很重要的小型工厂。
我国第一座小型的液化天然气生产装置———
长庆陕北气田液化天然气示范工程中采用了天然
气膨胀制冷循环,取得了较好的效果。
4 天然气液化流程的选择
本文以新疆呼图壁、彩南、莫北、石西三个油气
田所产的天然气为例提出相应的天然气液化方案。
四个油气田天然气的参数如表2 所示:
表2 四个油气田中天然气的参数
油气田名称呼图壁彩南莫北
压力(MPa) 3 310～410 4
流量(104m3Pd) 150 24 80
气体体
积分数
( %)
C1 94147 88131 68197
C2 3128 4142 18124
C3
C4～ C11
N2
CO2 0 0137 1164
4. 1 原料气的净化
从表1 可以看出,原料气中的酸性气体组分很
少,且只含有CO2 。国外很多调峰型天然气液化工
厂中,原料气的处理是单独采用分子筛吸附的方
法,因为分子筛是根据物质分子的大小进行选择型
吸附的,可以同时脱除酸性气体和水分,也使得原
料气的净化流程简化。呼图壁、彩南、莫北三个油
气田天然气的产量不大,利用分子筛吸附能够满足
工艺要求。
412 液化工艺的选择
三种基本的天然气液化流程中,带膨胀机的液
化流程适用于处理量小,有压能可以利用的情况
下。陕北油田液化天然气示范工程采用天然气膨
胀制冷循环,取得较好的效果。建议对新疆这三处
油气田的天然气采用天然气膨胀制冷循环,在膨胀
制冷循环的基础上,可以采用氮气或丙烷预冷,减
少液化循环过程中的功率消耗。
© 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。下面是学术堂整理的关于新能源汽车的论文题目，欢迎大家阅读参考：
1、对汽车新能源技术的初步探讨
2、2011第九届(上海)汽车电子与汽车新能源高峰论坛圆满落幕
3、现阶段我国汽车新能源技术发展战略研究
4、汽车新能源及润滑油的发展研究
5、宝马汽车新能源发展战略
6、汽车新能源之氢动力
7、21世纪汽车新能源——燃料电池
8、汽车新能源领域异军突起的新秀——来自EVS25珠海银通展区的报告
9、宝马集团展示汽车新能源技术的现在和未来
10、未来的汽车新能源
11、汽车新能源的N种可能
12、FPT菲亚特动力科技杯中国汽车新能源技术金牌榜揭晓
13、汽车新能源开发蕴育绿色革命的到来
14、CNG车型走俏 力帆汽车新能源战略将分“两步走”
15、也谈汽车新能源——形形色色的清洁汽车“食谱”
