天然气工艺简介

教案

编号：

培训班名称：深冷初级操作工授课题目：工艺专业

授课日期：

授课教师：

天然气分公司培训中心

第一章概述

原油和天然气统称为石油。原油只是以液态形式天然形成的比较重的烃类组分，而天然气指的是以气态形式存在的比较轻的烃类组分。来自气井的天然气叫气井气，来自油井从原油中分离出来的天然气叫伴生气。

第一节天然气的组成分类和性质

1.1.1天然气的组成

天然气是一种烃类气体的混合物，其中也含有水和其他杂质，主要是由碳、氢、硫、氮、氧及微量元素组成的，以碳、氢为主，碳约占65%～80%，氢约占12%～20%，各种地区生产的天然气组成是不同的，甚至同一储层中不同的两口井产出的天然气组成也是不同的，而且，随着油田开采的程度不同，同一口井产出的天然气组成也会发生变化。

天然气中含有的烃主要是甲烷，同时含有乙烷、丙烷、丁烷、戊烷以及少量的己烷、庚烷等更重的气体。

1.1.2 天然气的分类

天然气有三种分类方法：

（1）按照矿藏特点分：主要分为气井气和伴生气。

伴生气：指的是来自油井从原油中分离出来的天然气。

气井气：指来自气井的天然气。

（2）按照天然气的烃类组成（即按天然气中液烃含量）的多少来分类，可分为干气、湿气或贫气、富气。

C5界定法——干、湿气的划分

干气：指在1标准立方米天然气中，C5（戊烷）以上重烃液体含量

低于13.5立方厘米的天然气。

湿气：指在1标准立方米天然气中，C5以上烃液含量高于13.5立方厘米的天然气。

C3界定法——贫、富气的划分

贫气：指在1标准立方米天然气中，C3以上烃液含量低于94立方厘米的天然气。

富气：指在1标准立方米天然气中，C3以上烃液含量高于94立方厘米的天然气。

（3）按照酸气含量多少，天然气可分为酸性天然气和洁气。

酸性天然气：指含有显著量的硫化物和二氧化碳等酸气，这类物质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：指硫化物含量甚微或根本不含的气体，它不须净化就可外输和利用。

1.1.3 天然气的物理性质

由于天然气是烃类混合物，而且这种混合物的组成经常变化，所以其物理性质也将发生变化，天然气加工中最常用的物理性质是：分子量、冰点、沸点、密度、浓度、粘度、临界温度、临界压力、汽化热、比热、热值、蒸汽压。

天然气的相关概念：

1、天然气的爆炸极限：天然气与空气形成的混合物中，当天然气在空气中的含量达到一定的比例范围，这种混合气体具有爆炸的可能，这种比例范围的高低限制即天然气的爆炸极限，当天然气的体积分数为５％～１

５％时，遇明火就会爆炸。

2、天然气的湿度：天然气含水的多少用湿度来表示，单位体积或单位质量的天然气所含水蒸汽的质量称为天然气的绝对湿度（即含水量），单位为克／立方米或克／千克。

3、水露点：指在一定压力条件下，天然气与液态水平衡时(此时天然气的含水量为最大含水量，即饱和含水量)所对应的温度。

4、烃露点：即一定压力下，从天然气中开始凝结出第一滴液烃时的温度。它与天然气的压力和组成有关。

5、天然气的热值：单位体积或质量的天然气燃烧所发出的热能称为天然气的燃烧值，又称热值。

第二节油田气的集输

油田气（即原油伴生气）的集输系统工程，一般包括：集气、气体处理加工；干气、轻烃的输送；原油密闭输送，原油稳定，轻烃的储存等。

1.2.1 油田气的收集

原油从油井出来，经过计量分离器计量其油气量以后，油气混输进转油站的油气分离器。油田气从原油中分离出来进集气管网，一般在采油厂的联合站建自压或增压集气站，增压压缩机多为多机组单级往复式压缩机，入口压力可以浮动，出口压力随系统回压而定，出口压力最高0.4MPa。

1.2.2 原油密闭集输

原油密闭集输是从原油中通过原油稳定方法，提取轻烃的首要条件，也是降低原油损耗的重要措施之一。

在转油站，经过油气分离器的原油进入游离水脱除器，再经过含水缓

冲罐、外输加热炉送至原油脱水站。在这里原油经过游离水脱除器后进脱水加热炉加热，并进复合电脱水器，脱水后原油进缓冲罐（原油含水量低于0.5%），再由泵输进原油稳定装置，稳定后原油进储罐外输。

转油站、脱水站密闭流程中，采用了提前排放游离水，就地回掺到油田注水中，以减少生产能耗。

1.2.3 油田气的加工处理

从自压站来的油田气进入浅冷（或深冷）装置，在这里与从原油稳定装置来的不凝气一起进行增压、冷冻、分离，回收C3（或C2）以上的组分，其干气外输。

1.2.4 轻烃集输储运系统

轻烃集输采用管输方式，系统由生产装置附属的储库、中转站、储存总库、外输计量站以及相应的管网组成。

轻烃回收装置设置储罐，储罐的作用是沉降脱水、产品调和、外输泵缓冲以及外输管线一旦发生事故保证装置正常生产或有计划停产。储罐储存容量一般为装置1～2天的轻烃生产量。

轻烃中转库主要作用是利用储库协调一天内轻烃生产和外输之间的不平衡量，以及管线发生事故时储存清扫管线积液。

轻烃总库的主要作用是利用储罐协调轻烃生产和外输之间的不平衡量，包括生产装置产量波动，装置不同检修期造成的产量波动，以及乙烯厂检修而合成氨不检修，油田需继续提供原料气所回收的轻烃的储存等。

轻烃总库和总外输计量站是油田为乙烯厂提供液态烃原料的总出口，是各轻烃回收装置所产轻烃总汇集地，是轻烃储运系统的枢纽。

1.2.5 干气的外输和返输系统

油田气回收后进行处理和加工，回收轻烃后的大部分干气输给（大化和甲醇厂等）作为化工原料，部分干气返输给油田上的转油站作为加热炉和锅炉的燃料，干气返输是集气的逆过程，同时在夏季还有部分干气注入储气库储存起来，在冬季采出以缓解天然气供需紧张。

还有部分干气用来发电和给居民用气。

第二章天然气净化

天然气的净化主要是指天然气体的脱水、脱酸性气体和脱除机械杂质。

天然气中常含有硫化氢、二氧化碳和水以及其它各种硫化物，硫化氢和二氧化碳都称为酸性气体。酸性气体在水的存在下，能生成酸或酸性溶液，腐蚀设备和管道，同时也污染环境。一般规范要求硫化氢的含量为4ppm。二氧化碳含量过高会降低天然气的热值和管输能力。

天然气中水在一定的温度和压力下与烃类会形成水化物，造成堵塞管道、阀门，影响生产的正常运行，在深冷中，会堵塞冷箱、膨胀机出口，因此在脱甲烷塔等低温部位要脱水，使其露点达到-100℃以下，二氧化碳含量达到2%以下。

第一节天然气中的水化物

天然气水化物是由碳氢化合物和水组成的一种复杂而又不稳定的化合物，是白色结晶固体，外观类似松散的冰或压实的雪。

天然气水化物形成的主要条件：

（1）天然气中要有足够的水蒸汽，这是形成天然气水化物的最基本条件。因此，如果降低天然气中水的含量，使水蒸汽的分压小于水化物的蒸