基本介紹
- 中文名：油田氣
- 外文名：oil field gas
- 別名：油田伴生氣
- 釋義：開採石油的同時所采出的天然氣
- 缺點：加重了環境的污染
- 主要成分：甲烷
- 特點：產量大
物質簡介,利用規模,組分分析方法,淨化處理工藝,回收方法,
物質簡介
油田氣又稱石油伴生氣。燃燒時呈黃色火焰，通入水中，水面出現彩色油膜。伴隨石油一起從油藏或油氣藏中采出的天然氣。其組成和原油組成有密切關係。輕烷基石油的伴生氣中，除甲烷外，還含較多的重烴，其總量甚至超過甲烷；在重烴含量中，一般以乙烷為最高，依次為丙烷和丁烷，但也有反常現象。在重質石油的伴生氣中，重烴含量很少，有的幾乎是純甲烷氣。油田氣的非烴類組分，主要是氮和二氧化碳，其次是硫化氫等。
利用規模
我國油田伴生氣資源豐富。據不完全統計，僅部分因地域限制、分散的小油田每年燒掉的伴生氣就高達10×
m3 左右，相當於10×
t石油。另外，燃燒的火炬系統不僅給環境帶來光和噪音的污染，而且低壓運行時往往會產生不完全燃燒，產生的黑煙和碳氫化合物會造成嚴重的大氣污染。火炬系統每年排放的溫室氣體(二氧化碳 )量也是巨大的，而隨著近年來溫室氣體對環境的影響越來越受到世界各國的重視，不久的將來企業經營者對二氧化碳 排放權的購買也將成為一項經營成本。如能有效利用油田伴生氣資源，既可以增加工程項目收益，又可以有效降低二氧化碳的排放。
據估計，隨著世界低碳環保經濟的發展，未來20年內世界對天然氣的需求將以每年2.6%的速度遞增，這一數字同比明顯超過了石油及煤炭的增長速度。據美國國家海洋和大氣管理局統計，2006年全世界共燃燒1680× m3 伴生氣。伴生氣燃燒量最多的國家是俄羅斯，僅2006年俄羅斯就燃燒了大約500.7× m3伴生氣。每1000m3伴生氣相當於1.07t石油當量，按此計算，俄羅斯相當於浪費廠超過5000×
t石油。這樣不僅造成巨大的資源浪費，如果不進行回收利用而直接外排，還有污染環境的可能。
組分分析方法
早期由於色譜柱及分析儀器比較落後以及分離、檢測手段的局限,油田氣的組分分析操作煩瑣、費力、費時且易產生誤差。隨著油田氣分析方法的發展。出現了一種新方法———填充柱和毛細管混合色譜柱的多維色譜系統。
該方法在Agilent 6890氣相色譜儀上配有TCD與FID雙檢測器、2個電子閥、3根填充柱及1根毛細管柱。在分析油田氣時，樣品首先被予柱分離為輕質和重質兩部分：輕質部分包括乙烷、甲烷和空氣，繼續在填充柱中進行分離，並在TCD檢測器上得到檢測；而重質部分的丙烷及更重質烴類組分則被反衝到毛細管柱進行分離，並在FID上得到檢測。該方法的突出特點是只注射一次樣品，就能實現油田氣中輕烴類、非烴類和重質烴類的分離和檢測。該方法具有準確度高、精度高、工作效率高等優點。
淨化處理工藝
針對油田氣的特點，必須選擇投資低、設備簡單、處理氣量小、操作彈性大和方便的天然氣淨化技術才行。下面介紹幾種對於油田氣較為適用的淨化處理工藝。
分子篩脫酸性氣體
用抗酸性分子篩進行油田氣淨化，其原理是表面吸附，因此，分子篩脫除油田氣的酸性氣體有一舉兩得的作用，既可吸附水又可吸附硫化合物，因此分子篩存在兩個轉效點，第一個是水的(分子篩首先吸附的是水)，第二個轉效點是硫化合物的。為了達到既脫硫又脫水的目的，應該以硫化合物的轉效點為標準，及時進行切換再生。
固體脫硫劑(SDA)脫硫技術
SDA技術屬於間歇式氣體脫硫技術，主要有Sulfatreat、海綿鐵、Chemsweet，Sulfa-check等。 Sulfatreat是一種從天然氣、二氧化碳和空氣中有選擇性地脫除硫化氫和硫醇的間歇式方法，Sulfatreat是一種乾燥的流動物質，它具有均勻的孔隙度和滲透率，它由30%單一的鐵化合物、30%蒙脫石和30%水組合而成，屬於反應型脫硫材料，呈黑色顆粒狀。Sulfatreat裝置應直接安裝在氣/液分離器的下游和脫水工藝裝置的上游，氣體溫度最好在2150℃之間，且含飽和水蒸氣。Sulfatreat對壓力不敏感，並且不受氣體中任何其它組分的影響，Sulfatreat工藝方法完全有選擇性地脫除硫化氫，並且不產生廢氣。
碳酸丙烯酯法
用碳酸丙烯酯吸收二氧化碳等酸性氣體，是一個典型的物理過程。且流程簡單、設備數量少、能耗小、淨化成本低。 該法是利用碳酸丙烯酯吸收負荷與二氧化碳分壓在一定溫度下呈線性關係的原理，提高系統總壓力，在二氧化碳含量不變的情況下使二氧化碳分壓增加，達到淨化二氧化碳的目的。對於溶解了二氧化碳等酸性氣體的溶劑，通過降壓至常壓或負壓，使二氧化碳等酸性氣體從溶劑中釋放出來，達到溶劑再生和回收二氧化碳酸性氣體的目的。
由於碳酸丙烯酯溶劑化學性質穩定、降解少，對碳鋼無腐蝕，對人體無毒，再生過程不需外熱，能耗低，因此，特別適用於處理二氧化碳含量較高的油田氣。
膜分離淨化
在薄膜的表皮層中，有很多很細的毛細管孔，這些孔是由膜基體中非鍵合材料組織間的空間所形成的，氣體通過這些孔的流動主要是knuden流(自由分子流)、表面流、粘滯流及篩分機理聯合作用的結果，其中粘滯流不產生氣體的分離。根據knuden流機理，氣體的滲透速率與氣體分子量的平方根成反比。由於甲烷的分子量比硫化氫、二氧化碳和水小，所以CH4的滲透係數大於硫化氫、二氧化碳和水的滲透係數，而且當為knuden流時，純氣體的滲透係數與操作壓力無關，維持恆定。
碸胺(Sulfinol)法
碸胺法淨化天然氣的工藝流程與醇胺法相同，差別僅僅是使用的吸收溶液不同。碸胺法採用的溶液包含有物理吸收溶劑和化學吸收溶劑，物理吸收溶劑是環丁碸，化學吸收溶劑可以用任何一種醇胺化合物，但常用的是二異丙醇胺(DIPA)和甲基二乙醇胺(MDEA) 碸胺法溶液的酸氣負荷幾乎正比於氣相中酸氣分壓，因此，處理高酸氣分壓的氣體時，碸胺法比化學吸收法有較高的酸氣負荷，因為碸胺溶液中含有醇胺類化合物，因此淨化氣中酸氣含量低，較易達到管輸要求的氣質標準。由於碸胺法兼有物理吸收法和化學吸收法二者的優點，因而自1964年工業化以來發展很快，現在己成為天然氣脫硫的重要方法之一。但是該方法不能深度脫硫，常用於硫的粗脫，與其它方法配合使用。
變壓吸附((PSA)法
變壓吸附((PSA)是一種重要的氣體分離技術，其特點是通過降低被吸附組分的分壓使吸附劑得到再生，而分壓的快速下降又是靠降低系統總壓或使用吹掃氣體來實現的。該技術1959年開發成功，由於其能耗低，目前在工業上套用廣泛。把PSA技術套用於天然氣淨化始於上世紀80年代後期，現已引起普遍重視，近年發表的大量文章報導了反應機理、吸附劑選擇、數學模型和室內試驗等各方面的數據，並於1991年在荷蘭完成了從沼氣中大量除去二氧化碳中間試驗。與傳統的化學吸收法相比，以PSA技術從天然氣中脫除並回收硫化氫，在經濟上很有吸引力，目前正在大力開發之中。
回收方法
油田氣輕烴回收方法有多種，以前使用的有常溫吸收法，低溫吸收法、吸附法等。從目前伎術發展的情況看，用壓縮及人工製冷的方法使油田氣液化並在較低溫度下進行分離的方法比較行之有效。這種方法在天然氣加工中所占的比重越來越大。近年來，世界各國在建的天然氣加工裝置絕大多數都是採用的這種方法。
該法有如下優點：①可以採用分凝、精餾等不同的分離方法和不同的工作壓力、工作溫度，以適應不同的回收率，或用以獲得不同純度的單組分氣體或不同組分的液體產品；②流程比較簡單，裝置緊湊，操作方便，投資也相對較少；③能耗較小,輔助材料消耗少，維護費用低，因而生產成本低，利潤率高，經濟效益好，因此這種加工方法今後應大力發展。
利用油田氣本身的膨脹過程提供冷最是新近發展起來的技木。為了實現這種製冷方法，就需要研製適合油田氣套用的膨脹機及熱分離機。這種方法的優點是設備比較少，流程較簡單，而且也不需要準備其它輔助物料。但這種方法也有它的局限性，即所能提供的冷量是隨乾氣所占的比例而變。對於較貧的天然氣，在加工過程中液化量較少，因而需要的冷量不大，而乾氣成分較多，能提供的冷量亦較多，因而可以滿足聽需冷量的要求。
在這種情況下利用本身提供的冷量就可以實現天然氣的液化和分離。但對於較富的氣體，在加工過程中液化量多，因而冷量大，而乾氣所占比例較小，所提供的不敷套用，這時就不得不套用制冷機提供的冷量了。油田氣為較富的天然氣時，其加工過程的合理方案是提供冷量的兩種方式同時並用，這樣可以收到較高的經濟效益。潘一,徐利旋,劉守輝,孫林,楊雙春.油田伴生氣利用現狀與前景展望[J]. 特種油氣藏,2013(1)
