天然氣分離甲烷裝置設計

A. 製取甲烷的發生裝置有哪些

實驗室製取甲烷,用的是加熱醋酸鈉和鹼石灰來製取
需要的實驗裝置就是和製取氧氣的裝置一樣的,同樣可以用排水法收集,當然也可以用向上排空氣法收集
需要用的儀器有：酒精燈,試管,鐵架台,玻璃導管等

B. 天燃氣如何製作

一旦發現天然氣，為了在不損傷地層的先決條件下盡快地把天然氣開采出來，人們就會使用各種測試手段去確定最有效的開發速度。人們還用一些手段檢測鑽井孔內的壓力、溫度和其他變數。一些井中的天然氣具有足夠高的壓力，天然氣不需要泵或其他抽提系統就可以自動流到地表。這種情況較為少見，一般地，某些層位的開采是需要抽提系統的。

然而，絕大多數井需要一套抽提系統。最常見的是有桿泵抽油法——安裝在地面的泵帶動著纜繩和杠桿，做上下運動，將天然氣從井下抽出。最常見的泵稱為「馬頭」（譯者註：在我國稱為「驢頭」），因為將一條纜繩送入井孔內的末端機械的形狀看上去就像一個馬頭（圖2.4）。這些泵用動力幫助馬達抬起機械泵上的抽油桿。其他抽提裝置可以安裝在地下。這些裝置緊緊地貼近天然氣層，並將天然氣抽提到地面。

很少有連續泵抽提的井。在井下，天然氣從岩石層中滲流通過需要時間。為了提高效率，生產者們設定泵僅僅分時段啟動，以便為天然氣在井孔中的聚集留出時間。

每年美國各地的天然氣開采量都不盡相同，但也相對穩定，在20世紀90年代，年均為5100×108～5450×108m3。加拿大的年產量為100×108～150×108m3，墨西哥的年產量不超過300×108m3，北美地區的天然氣年產量略高於7000×108m3（表2.2）。

表2.4天然氣的加工能力

美國的天然氣加工工業由大約250家公司構成，其中20家最大的處理公司生產美國天然氣總量中的35%以及75%的液化天然氣。美國每年大約生產6.48×108bbl液化天然氣，每天大約生產180×104bbl。美國的天然氣供應還包括煉制產品和進口量。

C. 您好！我是石油大學的大四生，現在正准備畢業設計，選題是關於邊緣分散液化天然氣工藝的，望老師指教！！

天然氣液化循環
迄今為止,在天然氣液化技術領域中成熟的液
化工藝有[5 ] : (1) 階式製冷循環; (2) 混合製冷劑制
冷循環,包括閉式、開式、丙烷預冷、CII ; (3) 膨脹機
製冷循環,包括天然氣膨脹、氮氣膨脹、氮- 甲烷膨
脹等。
311 階式製冷循環
階式製冷循環又稱級聯式製冷循環,是用丙烷
(或丙烯) 、乙烷(或乙烯) 、甲烷等純烴製冷劑的3
個製冷循環階組成,通過製冷劑液體的蒸發,逐級
提供天然氣液化所需的冷量,製冷溫度梯度分別為
- 30 ℃、- 90 ℃及- 150 ℃左右。凈化後的原料天然
氣在3 個製冷循環的冷卻器中逐級冷卻、冷凝、液
化並過冷,經節流降壓後獲得低溫常壓液態天然氣
產品,送到儲罐儲存。典型的階梯式製冷循環流程
圖如下圖所示:

圖3 典型的階梯式製冷循環
階式液化循環能耗最小,在目前天然氣液化循
環中效率最高,所需換熱面積小(相對於混合製冷
劑循環) ,且製冷循環與天然氣液化系統各自獨立,
相互影響少、操作穩定、適應性強、技術成熟。其缺
點是流程復雜、機組多,至少要有3 台壓縮機,要有
生產和儲存各種製冷劑的設備,各製冷循環系統不
允許相互滲漏,管線及控制系統復雜,管理維修不
方便,對製冷劑的純度要求嚴格。階式循環最適用
於大型裝置。通過優化機器的選擇,階式循環可以
與在基本負荷混合製冷劑廠中佔主導地位的帶預
冷的混合製冷劑循環相競爭。
Phillips 公司對傳統的階式循環進行了優化。
Phillips 優化的階式循環具有穩定的可靠性,因為在
設計中考慮下列四個因素:
(1) 單一組分的製冷濟;
(2) 用銅焊接的鋁換熱器;
(3) 「two - trains - in - one」流程;
(4) 適當的服務設施
該工藝顯著的一點是採用「two - trains - in -
one」流程,流程中採用了兩組並聯的壓縮機組,每
一個壓縮機組有獨立的驅動設備。這種結構使得
流程的操作具有很大的靈活性,可以方便的進行壓
縮機組或驅動裝置的維修,當原料氣的進氣量波動
很大時仍能保持很高的效率,還可以減少了備用的
驅動設備[6 ] 。
312 混合製冷劑製冷循環
混合製冷劑(又稱多組分製冷劑) 製冷循環是
採用N2 和C1 - C5 烴類混合物作為循環製冷劑。
與純組分製冷劑不同的是,混合製冷劑產生的冷量
是在一個連續的溫度范圍之內,純組分冷劑產生的
冷量是在一個固定的溫度上。混合製冷劑的加熱
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新疆石油天然氣2006 年
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曲線可與被冷卻介質的冷卻曲線很好地匹配,有效
地增加了兩者的一致性。
同階式製冷循環相比,混合製冷液化循環具有
流程簡單、機組少、投資費用低、對製冷劑的純度要
求不高等優點。但單級混合製冷劑循環的能耗要
比階式製冷循環高。因此,為了降低能耗,採用多
級混合製冷劑循環。國外技術人員對多級循環特
性的評價結果表明,隨著級數的增加能耗將有所降
低,通過技術經濟優化,採用三級混合製冷劑循環
較為合理,如圖4 所示。
圖4 典型的三級混合製冷劑循環
改進的多級混合製冷劑循環(MRC) 使用了小
型鋁質板翅式換熱器以減少功率消耗。多股流板
翅式換熱器的溫度驅動力小而且能量高度結合,所
以其熱力學效率很高,這使熱股流和冷股流的曲線
匹配得很好。在MRC 工藝的基礎上又開發出來很
多帶預冷的混合製冷劑製冷循環工藝,預冷方式有
丙烷預冷、混合工質預冷、利用氨吸收製冷來預冷
等。丙烷預冷是其中應用比較廣泛的一種。APCI
公司的丙烷預冷混合製冷劑液化流程(C3PMRC) 廣
泛應用預國外的大型的LNG工廠中。
313 膨脹機製冷循環
膨脹製冷循環是通過透平膨脹機進行等熵膨
脹而達到降溫目的。
目前膨脹製冷採用的主要循環有以下三種:
(1) 天然氣直接膨脹製冷。主要用於原料氣有
壓力能可利用、甲烷含量高的場合。其液化率主要
取決於膨脹比,膨脹比越大,液化率也越大。該循
環具有流程簡單、設備緊湊、投資小、調節靈活、工
作可靠等優點。
(2) 氮膨脹製冷。它是直接膨脹製冷的一種變
型。其優點是對原料氣組分變化有較大的適應性,
液化能力強、整個系統簡單、操作方便;其缺點是能
耗比較高,比混合製冷劑循環高40 %左右。
(3) 氮氣- 甲烷混合膨脹製冷。它是氮膨脹制
冷循環的一種改進,與混合製冷劑循環相比較,具
有流程簡單、控制容易、啟動時間短,比純氮氣膨脹
製冷節省10 % - 20 %的動力能耗。但是其設計復
雜,目前國內還沒有成熟的經驗。
膨脹機循環與階式循環和混合製冷劑循環相
比其優點是,它能夠較迅速和簡單的啟動和停工。
當預計生產中有較頻繁的停工時,使用此循環是非
常重要的,例如在調峰廠。與階式循環和混合製冷
劑循環相比,膨脹機循環的主要缺點是它的功率消
耗大。但是,循環的簡易性可以彌補高的功率消
耗,尤其是在功率消耗不很重要的小型工廠。
我國第一座小型的液化天然氣生產裝置———
長慶陝北氣田液化天然氣示範工程中採用了天然
氣膨脹製冷循環,取得了較好的效果。
4 天然氣液化流程的選擇
本文以新疆呼圖壁、彩南、莫北、石西三個油氣
田所產的天然氣為例提出相應的天然氣液化方案。
四個油氣田天然氣的參數如表2 所示:
表2 四個油氣田中天然氣的參數
油氣田名稱呼圖壁彩南莫北
壓力(MPa) 3 310～410 4
流量(104m3Pd) 150 24 80
氣體體
積分數
( %)
C1 94147 88131 68197
C2 3128 4142 18124
C3 0157 2128 6165
C4～ C11 0147 2124 4147
N2 112 2137 0103
CO2 0 0137 1164
4. 1 原料氣的凈化
從表1 可以看出,原料氣中的酸性氣體組分很
少,且只含有CO2 。國外很多調峰型天然氣液化工
廠中,原料氣的處理是單獨採用分子篩吸附的方
法,因為分子篩是根據物質分子的大小進行選擇型
吸附的,可以同時脫除酸性氣體和水分,也使得原
料氣的凈化流程簡化。呼圖壁、彩南、莫北三個油
氣田天然氣的產量不大,利用分子篩吸附能夠滿足
工藝要求。
412 液化工藝的選擇
三種基本的天然氣液化流程中,帶膨脹機的液
化流程適用於處理量小,有壓能可以利用的情況
下。陝北油田液化天然氣示範工程採用天然氣膨
脹製冷循環,取得較好的效果。建議對新疆這三處
油氣田的天然氣採用天然氣膨脹製冷循環,在膨脹
製冷循環的基礎上,可以採用氮氣或丙烷預冷,減
少液化循環過程中的功率消耗。
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D. 製取甲烷可用什麼裝置

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甲烷：CH3COONa+NaOH＝Na2CO3+CH4↑
需用的設備：
鐵架台、酒精燈、托盤天平、研缽、水槽、坩堝鉗、蒸發皿版、鋁箔、脫脂棉、權鑷子、葯匙、石棉網、玻璃棒、火柴、集氣瓶、玻璃片
所以要用1裝置