用于NGV换料和现场气升级的天然气脱水和调节

压缩天然气(CNG)是一种替代燃料来源(柴油和汽油)，对北美地区有着深远的好处。具有重要战略意义的好处包括能源独立、改善空气质量、创造就业机会以及更低和更稳定的燃料价格。本文讨论了天然气汽车(NGV)加气站对天然气干燥剂干燥器的要求，比较了潮解干燥器和干燥剂干燥器，并回顾了两个替代柴油的现场气体升级实例

第一节:NGV加气站用天然气干燥器

Xebec吸附公司已经在全球范围内为CNG(压缩天然气)加气站提供天然气干燥器超过25年。然而，只是在最近几年，越来越多的国家开始将天然气作为运输的替代燃料来源。天然气需求的增长有几个原因:天然气比柴油或汽油便宜得多，是一种清洁得多的燃料，而且还意味着能源独立。仅在美国，预计到2023年将新建6000至15000座天然气燃料补给站。

低压露点的重要性

干燥器是压缩天然气站的重要组成部分。如果进入加油站的压缩机时，气体没有干，就会导致分配器和车辆油箱结冰问题。这显然是灾难性的，因为它可能导致车站关闭。那为什么车站工人不安装烘干机呢?天然气燃料补给站不安装干燥器的最常见原因是人们认为天然气已经干了。但需要考虑的是，尽管管道压力下气体露点可能低至-40°C，但压缩的影响会影响气体的露点(焦耳-汤姆逊效应)。

物理定律规定，气体的露点随着压力的增加而增加。因此，在给定的管道中，虽然气体到达压缩机时露点可能很低，但当气体离开压缩机时，露点会显著升高。这就是为什么为了符合ISO 15403:2000(E)标准，大多数NGV站都需要天然气干燥剂干燥器，特别是在寒冷的冬季遇到较低温度的地区。

“压缩天然气(CNG)燃料最重要的安全要求是非常低的水露点温度，以防止在任何时候形成液态水。液态水是腐蚀性化合物的前体，通过与天然气中的成分，即二氧化碳和硫化氢结合而形成。腐蚀剂和压力循环的结合，由燃料消耗和随后的燃料储存容器的重新填充引起，可以导致金属裂纹的增长，并最终损坏和失效。此外，液态水本身也是有害的，因为它可能会在燃料系统中造成液体和固体堵塞。”- - -来源:ISO 15403:2000 (E)标准第5.1段

如果没有合适的天然气干燥剂干燥系统，天然气燃料补给站会发生什么?

1. 第一步：天然气（管道压力露点）进入气体压缩机。气体被压缩，显著增加气体压力、温度和水分浓度。
2. 第二步:气体进入储存库并扩张。这导致了气体温度的显著下降和水分的凝结。现在液体已经存在了，我们有个问题。
3. 第三步:含水分的高压气体进入点胶机，进入车用钢瓶，再次膨胀。天然气燃料箱现在载着水和天然气!

监测和测量压力露点

为了持续测量气体被压缩前的水分水平，每个干燥剂干燥器都应该配备一个压力露点探头。为了确保读数准确，探头必须每年重新校准一次。新的露点探头成本非常高，因此，为了支持客户并确保站内的安全，Xebec提供了一个重新校准程序，用一个重新校准的探头交换一个使用过的探头。使用露点探头对压力露点进行连续测量和监控，确保气体干燥器和NGV加油站的连续运行。

第二节：干燥剂和潮解天然气干燥器的区别

使用分子筛作为干燥介质的再生“干燥剂”型干燥器与“潮解”型干燥器之间存在重要区别。虽然它们都可以降低气体露点，但两者在露点性能特性方面存在重要且相当大的差异。

潮解式干燥机的工作原理露点抑制，这完全取决于气体进口温度的干燥机。露点抑制性能，与这些干燥器，通常在10至30华氏度的范围内最好。20 F的露点抑制意味着如果进入干燥器的气体的入口温度是100 F，那么离开干燥器的气体的压力露点将是80 F。这种情况很常见，因为这种类型的干燥器安装在气体压缩机的排气口。气体压缩机后冷却器的温度可以接近20华氏度或更高。

潮解干燥器由一个容器组成，容器内装满了水溶性盐或有机化合物的混合物，药片或珠子的形式。当湿气体通过干燥介质时，一定比例的水蒸气被药片吸收。在这个吸收过程中，药片逐渐溶解，溶解的介质和水的液滴以“浆液”的形式聚集在容器排泄区底部，作为正常操作的一部分，需要定期排水。

可再生双塔天然气干燥剂干燥器	可再生热再生双塔天然气干燥剂干燥机	可再生单塔天然气干燥剂干燥机

再生天然气干燥剂干燥器

再生气体干燥剂干燥器，使用分子筛干燥剂作为干燥介质，工作在不同的吸附原理。

当气体通过干燥剂床时，水蒸气被分子筛干燥剂吸附。在此过程中干燥剂不会溶解。分子筛继续从气流中去除水分，直到其排出并随后再生。启动自动再生循环的时间通常由安装在干燥器系统出口处的精密露点监测器检测。

干燥剂干燥器使用一个闭环热再激活再生系统，它循环一个电加热的气体流通过干燥剂床，从而除去水分，然后冷却气体，并分离液态水掉入一个收集接收器。

干燥剂干燥器使用一种特殊的分子筛用于天然气服务，闭环热再生非常有效，将持续产生露点水平，超过控制CNG车辆所用气体露点的全球规范。北美最常见的CNG气体质量代码是SAE J1616和CARB（加利福尼亚州）。这两个规范均规定，车辆燃料储存容器压力容器中压缩气体的露点必须至少低于CNG站安装位置99%冬季设计条件下的10 F。例如，如果圣何塞99%的冬季最冷温度为35华氏度，则储存容器中气体的露点必须始终为25华氏度或更低。

再生式分子筛干燥器很容易超过此类露点。它们能够达到远低于-100 F的压力露点。只有使用干燥剂干燥器才能达到低于32 F的压力露点。这就是为什么北美NGV加油站通常使用它们的原因。天然气干燥剂干燥器能够处理5-1200 psig的入口工作压力和高达25000 SCFM的流量。这些干燥器的尺寸也可适用于管道质量气体应用以及饱和气体应用。

第三节:气田改造和现场利用

全球石油勘探和生产(E&P)运营商正面临着对其业务模式的严重担忧，这是由于柴油成本上升和有害的环境影响评估所致。这些挑战为天然气工业带来了巨大的机遇。

以天然气为燃料的柴油钻机有巨大的经济和环境效益。使用双燃料和专用天然气发动机的一些早期采用者已经证明了这种转换。不同的天然气来源，如野外天然气和液化天然气(LNG)也进行了测试。对于每种技术和燃料类型，运营商和技术公司现在都在应对一些运营挑战，并寻求提高效率。然而，毫无疑问，使用天然气为钻机作业提供动力的可行性是一个新的现实，并可能对全球总体燃料消耗产生重大影响。

使用天然气对石油钻井平台作业的好处

在能源网络中广泛使用天然气会增加国内能源安全，并对铁路、采矿、军事、建筑服务、货运、机场和港口等部门产生影响。在石油钻机作业中，早期采用者所经历的成本节约和积极的环境影响已经非常显著。有记录表明，专用天然气发动机每天可节省1000加仑柴油，二氧化碳和氮氧化物排放量减少高达20%，某些地区的运营成本从每天500美元到2000美元以上。

• 油气钻井公司和压裂泵运营商可以用现场天然气替代高达60%的柴油燃料。
• 随着二氧化碳、颗粒物(PM)和氮氧化物(NOx)排放的显著减少，环境性能得到改善。此外，天然气发动机比柴油发动机运行更安静，排放的气体也没有气味。
• 由于开采不需要因为燃除配额而被拒绝，燃除量减少，生产率提高。

用现场天然气替代柴油的两个项目

Xebec提供了一种成熟的、经济有效的、灵活的、集装箱化的解决方案，以现场天然气替代柴油。该系统满足了勘探开发公司大量客户的需求，特别是页岩油和页岩气等非传统资源的客户

该操作系统被称为AGX，将井内气体分离成天然气流，并产生富含天然气液体(ngl)的废气流。2006年部署了两套现场气体调节系统，目前效果良好。

	Xebec的紧凑型M-3100快速循环PSA装置用于加利福尼亚海岸的一个离岸平台。

1. 加州最大的独立石油和天然气公司之一购买了Xebec的净化技术来净化天然气，以满足加州天然气严格的质量规范。我们的M-3100装置安装在加州海岸附近的一个平台上。它升级了平台的滞留气，否则这些滞留气将不得不重新注入销售气中。成功的结果不仅来自于优越的气体采收率和产品纯度，而且也尊重了海上平台运营商施加的严格空间限制。
2. 位于南加州的一家石油生产商正努力满足加利福尼亚州新的更严格的乙烷和重烃销售气体规范。由于LTS装置的能力有限，不得不降低石油产量。LTS装置用于对油井中的现场天然气进行脱水和脱富，以生产销售天然气。油田的天然气生产是石油生产的必要功能。因此，天然气产量的限制会自动导致石油产量下降，从而导致收入损失。Xebec AGX系统的成本不到新LTS装置的三分之一，通过重新利用现有LTS提高甲烷回收率，气体吞吐能力翻了一番。

Xebec紧凑型M-3100快速循环PSA系统是南加州油田油田天然气脱水的完美解决方案。

天然气燃料加气站和现场天然气升级的市场正在增长。气体干燥是工艺的重要组成部分，了解如何实现、测量和管理压力露点对这些装置的成功非常重要。天然气干燥剂干燥机将在北美的新基础设施建设中发挥重要作用。

manbetx王者荣耀《压缩空气最佳实践®》杂志采访了Xebec吸附公司总裁兼首席执行官Kurt Sorschak。 早上好-或者我应该说!请描述Xebec吸附。 小型三桅船: Xebec吸附已经向全球1300多家客户销售了8000多台吸附干燥机。我们的总部位于魁北克的Blainville，在那里我们有41,753平方英尺的生产设施和70名员工。此外，该公司在中国上海的工厂占地20451平方英尺，员工34人。Xebec是由Parker Hannifin收购的，专注于气体净化。这次收购是在2007年6月的管理层收购中完成的。 CABP：Xebec的市场份额是多少？NGV加油站的增长前景如何？ 小型三桅船:随着我们重新评估我们的能源来源、基础设施和消费者，这对北美(以及全世界)来说是一个激动人心的时刻。NGV燃料补给站的安装基地已经稳定在北美大约1200个燃料补给站。这个数字在过去五年里没有太大变化。我们看到每年大约有100个新站点抵消了每年100个站点的损失。Xebec在80%的加油站都有干燥剂干燥器。 现在的预测是，在未来三到七年内，北美将建造6到15000个新的NGV加油站。在这个广泛的范围内没有真正的共识，但好消息是使用的最保守的数字是6000个新电台。大多数人在10-15000个新电台之间交谈。无论哪种方式，成千上万的新电台正在上线，这是一个巨大的机会。 北美大约有20万个加油站。一项研究调查了有多少加油站需要柴油，他们得出了3万个加油站。当他们研究天然气加油站的数量时，他们得出了一个较低的数字，为5级到8级的卡车引擎提供服务，这就是他们如何得出6到15000个加油站的数字。一旦人们开始谈论如何满足NGV原型车的需求，这个数字就会一路飙升。例如，克莱斯勒刚刚推出了300系列皮卡的NGV版本。 CABP:谁在推动基础设施投资，为什么? 小型三桅船:天然气行业正在发生变化。在整个供应链中，过去都是Xebec这样的利基企业。现在，通用电气(General Electric)和阿特拉斯•科普柯(Atlas Copco)等大公司也加入了这场游戏。天然气公司和美国石油公司已经表示，他们将修建基础设施。通用电气希望今年建100个电站，之后每年建200个。废物管理公司拥有1.9万辆卡车，并宣布他们将把整个车队改为CNG! 除了战略利益，如能源独立和空气质量，真正推动这个行业的是增加食物链各环节的利润。据估计，将天然气带到NGV燃料补给站的成本要比柴油低50%。从这些方面来看，我们仍然可以看到不同的定价策略。清洁能源公司拥有的天然气站的价格通常比柴油低10-15%左右。从成本差异来看，他们使用CNG的每加仑毛利率明显高于使用柴油的每加仑毛利率。车队运营商实现了10-15%的成本降低来驱动需求。 CABP:您认为气田升级的机遇是什么? 小型三桅船:北美大约有2300个钻井平台。一个钻井平台每天消耗600到3000加仑的柴油。运输后的柴油成本为每加仑5美元，钻机在一年内的利用率通常为50-65%。钻机运营商意识到使用现场天然气可以节省大量成本，而且通常还可以保持预期的产量水平。 通过净化天然气，钻井工可以使用柴油和天然气的混合物来替代60%的柴油需求。在我们看来，这种趋势已经开始，大多数钻井公司将对其发动机进行双燃料改造。 CABP:空压机分销商如何参与天然气行业? 小型三桅船:到目前为止，压缩天然气是由压缩天然气公司提供服务的一个特殊利基市场。例如，我们会派出自己的技术人员到工地或使用包装服务小组。随着安装基数的增长，我们相信现场技术服务将成为一个问题，压缩空气行业完全有资格满足这一需求。 未来的NGV加油站和钻机都将配备需要维护和保养的气体压缩机、干燥剂干燥器和过滤器。从设备的角度来看，从压缩空气到天然气并不是一个很大的进步。空气压缩机分销商目前雇用的服务团队可以接受处理CNG装置的培训。我们目前正在努力让压缩空气分销商接受培训，以便对我们的气体净化产品进行现场服务和维护。 我们希望NGV站方面有一个特别好的机会。许多包装商没有能力在全国范围内为这些安装提供服务。他们没有全国性的服务网络。随着数量的增加，这对压缩空气公司来说是一个机会。 谢谢你的见解。

欲了解更多信息，请联系库尔特Sorschak， Xebec吸附公司总裁兼首席执行官，电话:450-979-8701www.xebecinc.com

更多有关天然气的文章，请访问www.ghtac.com/industries/oil-gas或访问www.ghtac.com/technology/air-treatment用于空气及气体处理用品。