天然氣是怎樣開采的

【專家解說】：由于天然氣和石油同屬埋藏地下的烴類資源，有時且為共生礦藏，其加工工藝及產(chǎn)品相互有密切的關(guān)系，故也可將天然氣化工歸屬于石油化工。天然氣化工一般包括天然氣的凈化分離、化學(xué)加工。凈化分離包括從地下采出的天然氣，在氣井現(xiàn)場，經(jīng)脫水、脫砂與分離凝析油后，根據(jù)氣體組成情況進(jìn)行進(jìn)一步的凈化分離加工。富含硫化物的天然氣，必須經(jīng)過脫硫處理，以達(dá)到輸送要求，副產(chǎn)品硫黃用以生產(chǎn)硫酸、二硫化碳等一系列硫化物。脫硫后，天然氣經(jīng)過深冷分離，可得到液化天然氣；若天然氣是富含乙烷以上烷烴的濕氣，則可同時得到天然氣凝析液，后者常采用精餾的方法，以回收乙烷、丙烷、丁烷，并且還有一部分凝析油。化學(xué)加工包括在高溫下進(jìn)行的天然氣熱裂解，主要生產(chǎn)乙炔和炭黑；天然氣蒸氣轉(zhuǎn)化或天然氣的部分氧化，可制得合成氣；天然氣經(jīng)過氯化、硫化、硝化、氨化氧化、氧化可制得甲烷的各種衍生物；濕性天然氣中的乙烷、丙烷、丁烷和天然氣凝析液等，經(jīng)蒸氣裂解或熱裂解可生產(chǎn)乙烯、丙烯和丁二烯；丁烷脫氫或氧化可生產(chǎn)丁二烯或醋酸、甲基乙基酮、順丁烯二酸酐等。 1 天然氣的用途： 化工燃料，居民生活燃料，汽車燃料，聯(lián)合發(fā)電，熱泵、燃料電池等。nqP 2 液化天然氣：: 天然氣的主要成分為甲烷，其臨界溫度為190.58K，LNG儲存溫度為112K（-161℃）、壓力為0.1MPa左右的低溫儲罐內(nèi)，其密度為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下甲烷的600多倍，體積能量密度為汽油的72%。 3 LNG工廠主要可分為基本負(fù)荷型、調(diào)峰型兩類。液化流程以APCI（美國空氣液化公司）流程為主。（丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程） 4 我國天然氣僅占能源總耗的2.6%，到2010年，這一比值預(yù)期達(dá)到7%—8% 5 中國的LNG工廠：20世紀(jì)90年代末，東海天然氣早期開發(fā)利用，在上海建設(shè)了一座日處理為10萬立方米的天然氣事故調(diào)峰站。2001年，中原石油勘探局建造第一座生產(chǎn)型的液化天然氣裝置，日處理量為15萬立方米。2002年新疆廣匯集團(tuán)開始建設(shè)一座處理量為150萬立方米的LNG工廠，儲罐設(shè)計容量為3萬立方米。. 6 LNG接收終端：深圳大鵬灣，福建湄州灣，浙江、上海等地。 7 天然氣的預(yù)處理：脫除天然氣中的硫化氫、二氧化碳、水分、重?zé)N和汞等雜質(zhì)，以免這些雜質(zhì)腐蝕設(shè)備及在低溫下凍結(jié)而阻塞設(shè)備和管道。!,_&K= 8 脫水：若天然氣中含有水分，則在液化裝置中，水在低于零度時將以冰或霜的形式凍結(jié)在換熱器的表面和節(jié)流閥的工作部分，另外，天然氣和水會形成天然氣水合物，它是半穩(wěn)定的固態(tài)化合物，可以在零度以上形成，它不僅可能導(dǎo)致管線阻塞，也可以造成噴嘴合分離設(shè)備的堵塞。 9 目前常用的脫水方法有：冷卻法、吸收法、吸附法等。 10 冷卻脫水是利用當(dāng)壓力不變時，天然氣的含水量隨溫度降低而減少的原理實現(xiàn)天然氣脫水，此法只適用于大量水分的粗分離。 11 吸附脫水：利用吸濕液體（或活性固體）吸收的方法。三甘醇脫水，適用于大型天然氣液化裝置中脫出原料氣所含的大部分水分。 12 吸附脫水：主要適用的吸附劑有：活性氧化鋁、硅膠、分子篩等?，F(xiàn)代LNG工廠采用的吸附脫水方法大都是采用分子篩吸附。在實際使用中，可分子篩同硅膠或活性氧化鋁、串聯(lián)使用。 13 脫硫：酸性氣體不但對人體有害，對設(shè)備管道有腐蝕作用，而且因其沸點較高，在降溫過程中易呈固體析出，必須脫除。 14 在天然氣液體裝置中，常用的凈化方法有：醇胺法，熱鉀堿法，砜胺法。M@xZhT 15 天然氣液化流程： 級聯(lián)式液化流程、混合制冷劑液化流程、帶膨脹機(jī)的液化流程。 16 天然氣液化裝置有基本負(fù)荷型和調(diào)峰型，基本負(fù)荷型天然氣液化裝置是指生產(chǎn)供當(dāng)?shù)厥褂没蛲膺\的大型液化裝置，其液化單元常采用級聯(lián)式液化流程和混合制冷劑液化流程。調(diào)峰型液化裝置指為調(diào)峰負(fù)荷或補充冬季燃料供應(yīng)的天然氣液化裝置，通常將低峰負(fù)荷時過剩的天然氣液化儲存，在高峰時或緊急情況下在汽化使用。其液化單元常采用帶膨脹機(jī)的液化流程和混合制冷劑液化流程。 17 目前世界上80%以上的基本負(fù)荷型天然氣液化裝置中，采用了丙烷預(yù)冷混合制冷劑液化流程。流程由三部分組成：混合制冷劑循環(huán)，丙烷預(yù)冷循環(huán)，天然氣液化回路。在此液化流程中，丙烷預(yù)冷循環(huán)用于預(yù)冷混合制冷劑和天然氣，而混合制冷劑循環(huán)用于深冷和液化天然氣。 18 法國燃?xì)夤鹃_發(fā)的整體結(jié)合式級聯(lián)型液化流程（CII流程）代表天然氣液化技術(shù)的發(fā)展趨勢。在上海建造的CII液化流程是我國第一座調(diào)峰型天然氣液化裝置中所采用的流程。 19 帶膨脹機(jī)的液化流程：利用高壓制冷劑通過透平膨脹機(jī)絕熱膨脹的克勞德循環(huán)制冷實現(xiàn)天然氣液化的流程。氣體在膨脹機(jī)中膨脹降溫的同時，能輸出功，可用于驅(qū)動流程中的壓縮機(jī)。投資適中，適合用于液化能力較小的調(diào)峰型天然氣液化裝置。 20 典型級聯(lián)式液化流程的比功耗為0.33KW•h/kg。丙烷預(yù)冷單級混合制冷劑液化流程為其1.15倍。 21 天然氣液化裝置由天然氣預(yù)處理流程、液化流程、儲存系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及消防系統(tǒng)等組成。 我國天然氣開采有著悠久的歷史。據(jù)《史記》載，在公元前三世紀(jì)，當(dāng)時擔(dān)任蜀郡太守的水利專家李冰就曾在今天的四川邛崍一帶鑿井汲鹵，并利用開采鹽井過程中取得的天然氣煮鹵熬鹽。到了距今一千七百多年前的東漢時期，四川的鹽井已遍及臨邛、成都、南充等地十多個縣，利用天然氣做飯熬鹽隨著也普及到上述地區(qū)。 從公元13世紀(jì)開始，我國古代勞動人民已能夠?qū)λ拇ㄗ载暋⒏豁樅蜆s縣一帶的淺層天然氣進(jìn)行大規(guī)模的開發(fā)和利用。為了克服天然氣運輸?shù)睦щy，并且嚴(yán)防泄漏而造成的危害，在缺少金屬材料的情況下，我國古代勞動人民發(fā)揮了聰明才智，因地制宜，利用當(dāng)?shù)赝偈挚傻玫闹褡雍湍静?，?chuàng)造性地制造出一種叫做“筧”的運輸管線。“筧”能翻山越嶺，還能穿河過湖，把天然氣和鹽水輸送到一二十公里以外的地方。到明朝中期，自流井天然氣的開發(fā)規(guī)模已相當(dāng)龐大，地面的輸送管線已能形成比較完善的集輸系統(tǒng)。這不僅在當(dāng)時是一項令人驚嘆的工程，今天看來，仍然閃爍著智慧的光芒。 從歷史回到今天的現(xiàn)實，我們不能不說我國的天然氣還是弱小的，在能源中只是一個不起眼的小弟弟。近年來，我國天然氣雖然在不斷加速發(fā)展，但無論是在絕對產(chǎn)量、速度增長，還是在能源構(gòu)成中的比例，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家。這與我們這樣一個人口眾多的資源大國的地位極不相稱。為此，有人說中國是一個石油大國，但是一個天然氣小國。不過我們應(yīng)該在這句話后邊加上一行注腳：這只是一種暫時性的現(xiàn)象。到21世紀(jì)中葉，我國將成為一個發(fā)達(dá)的天然氣大國。 1949年新中國成立以前，我國只有3個小氣田，年產(chǎn)量僅為1000萬立方米。開采方法落后簡陋，在能源生產(chǎn)和消費中所占比重微乎其微，不具備工業(yè)規(guī)模，根本談不上有什么天然氣工業(yè)。 新中國成立以來，隨著石油工業(yè)的發(fā)展，我國天然氣獲得了相應(yīng)的發(fā)展。到2003年底，已發(fā)現(xiàn)天然氣田380個，已探明天然氣儲量38735億立方米。2004年我國的天然氣產(chǎn)量已達(dá)到408億立方米。 隨著天然氣工業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)量和消費量不斷增長，它們在我國一次能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)中所占的比重將會發(fā)生變化。2003年我國天然氣的產(chǎn)量在一次能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中占2.8％，消費量在一次能源消費結(jié)構(gòu)中占2.7％。預(yù)計劃2020年產(chǎn)量在一次能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中所占比重上升至6.1％，消費量在一次能源消費結(jié)構(gòu)中所占比重上升至8.7％。這將導(dǎo)致我國的能源結(jié)構(gòu)逐步得到改善。