液化前原料气处理技术浅析

天然气进入液化装置和设备前，必须进行预处理。天然气的预处理是指脱除原料天然气中的硫化氢、二氧化碳、水分、重烃和汞等杂质，以免这些杂质腐蚀设备及在低温下冻结而堵塞设备和管道；另外还包括需要脱除多余氮气、氦气等。

对于调峰型LNG工厂，其原料气大多是已先期净化的管输天然气。由于管输天然气的质量标准比液化前对原料气的气质要求低，因此必须对管输气再次净化。

基本负荷型LNG工厂靠近气源建立，井口气或先期简单处理，或直接进入LNG工厂，其原料气的杂质含量较高。进行天然气液化前，一定要脱除原料气中的有害杂质及深冷过程中可能固化的物质。

表2-1是按液化天然气的溶解度考虑时，一般情况下，液化天然气中允许的原料气杂质含量[1]。

表2-1 原料气杂质在LNG中的含量

（续）

注：表中未标单位的为体积。

①按在储罐中纯LNG的含量为基准，再校正原料气杂质含量。考虑数据误差则乘以1.2的系数。

②如果含量达到表中数值，这样高的摩尔分数会改变溶剂（LNG）的性质，故应重新计算其他组分的含量。这样做并非十分合理，因此表中列出的全部含量是将纯净LNG当作溶剂来计算的。

③根据经验，水的体积分数达到0.5×10^-6时，不会出现水的冷凝析出问题。

④由于汞对铝有害，原料气中不允许有任何汞存在。

不同地区的原料天然气的组分都不相同，有时差异很大。下面给出我国几个地区的主要天然气组分。辽河油田原料气是由石油开采过程中，经气液分离器后出来的石油天然气，为伴生气，特点是C⁺₂含量高。其组分见表2-2。该天然气不含硫，CO₂含量不高，但含有饱和水蒸气。

表2-2 辽河油田原料天然气组分（摩尔分数） （%）

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长庆气田的靖边气区目前建成规模60×10⁸m³/a，原料气为气田气，C⁺₂含量较低。长庆气因原料天然气组分见表2-3，其硫含量低，CO₂含量较高。净化一厂处理后，净化气中CO₂的摩尔分数为1.2%，含H₂S≤20mg/m^3[2]。

表2-3 长庆气田原料天然气组分（摩尔分数） （%）

川渝地区天然气田多数为含硫甚至高含硫气田，90%以上天然气都含硫化氢，有的气井硫化氢的摩尔分数高达17%以上，有的CO₂/H₂S比值达20%以上，有的还含高达500mg/m³的有机硫。例如重庆卧龙河63井的天然气中，H₂S的摩尔分数达到31.95%，是我国已开发气井中硫含量最高的^[3]，见表2-4。

表2-4 卧龙河63井原料天然气组分（摩尔分数） （%）

中华煤气拟建50万m³/d的煤层气液化项目，天然气组成见表2-5。预处理指标见表2-6。

表2-5 中华煤气拟建项目天然气组分（摩尔分数） （%）

表2-6 中华煤气拟建项目天然气预处理指标

表2-7给出了基本负荷LNG工厂预处理指标及限制依据^[4]。

表2-7基本负荷LNG工厂预处理指标及限制依据

注：A为无限制生产下的累积允许值；B为溶解度限制；C为产品规格。