先說結論
EIA說明,天然氣輸送基礎設施分為處理、運輸、儲存三大類。從井口出來的天然氣要先經過處理,變成管線品質的乾天然氣,再透過高壓長途管線送到各地,最後經配氣管線進入住家;中間還要靠儲氣設施調節季節需求。
井口氣不能直接用
剛從氣井收集的井口天然氣含有油、水、碳氫氣體液體,以及硫、氦、氮、硫化氫、二氧化碳等雜質。EIA指出,雜質種類決定需要幾個處理階段,各步驟可能同時進行、順序不同、在不同地點進行,或根本不需要。
處理的基本步驟(上)
EIA列出的步驟:
- 氣油水分離器:降壓讓液體與氣體自然分離。
- 凝析油分離器:在井口把凝析油分出,送進儲槽。
- 脫水:去除水分,避免在管線中凝結形成水合物。
處理的基本步驟(下)
- 去除污染物:最常見做法是讓天然氣通過胺溶液,吸收硫化氫與二氧化碳,胺溶液可再生重複使用。
- 除氮:在除氮裝置以分子篩床進一步脫水。
- 甲烷分離:以低溫處理或吸收法把甲烷和碳氫氣體液體分開。
- 分餾:利用各成分沸點不同,把碳氫氣體液體分成丙烷、丁烷等,送往石化廠、煉油廠或其他用戶。
分出來的液體去哪
EIA指出,處理廠分餾出的碳氫氣體液體會送往石化廠、煉油廠或其他用戶。也就是說,桶裝瓦斯裡的丙烷、丁烷,有一部分正是天然氣處理的副產品;天然氣和液化石油氣在上游其實系出同源,只是被分到不同的供應鏈。
管線的層級
EIA整理的輸送順序:
- 集氣系統:小口徑、低壓管線,把原料氣從井口送到處理廠或大型幹線。
- 輸氣幹線:大口徑、高壓的州際與州內管線,把天然氣送到儲氣設施與配氣中心。
- 壓縮站:設在管網上,推動天然氣持續前進。
- 地方配氣公司:用小口徑、較低壓的配氣幹管與用戶管送進住家與建築。
三種輸氣管線
EIA說明美國的輸氣管線分三類:跨州運送的州際管線、在州內運送的州內管線,以及從州際管線收氣、在州內送給用戶的Hinshaw管線。天然氣到達使用地後,先進入較小的幹管,再進入直接通往住家或建築的用戶管。
管網為什麼這麼大
EIA指出,美國現有輸氣幹線約有一半、配氣網路也有一大部分,是在1950與1960年代鋪設的,因為二戰後天然氣需求成長超過一倍。之後配氣網持續延伸到新的商業設施與住宅區;頁岩氣增產後,又新建了連接新產區與用戶的輸氣管線。
為什麼需要儲氣
EIA說明,天然氣需求每天、每季都在變動,但產量與管線進口在短期內相對固定。在需求低時儲氣,才能確保需求高峰時有足夠天然氣。大量天然氣存在地下設施,較小量則存在地上或地下儲槽。
三種地下儲氣設施
- 枯竭油氣田:美國大部分儲氣在靠近用氣地區的枯竭油氣田。
- 鹽穴:多位於墨西哥灣沿岸各州的鹽丘地層,也有從層狀鹽層溶蝕而成的。
- 含水層:具有不透水蓋層的含水沉積岩層,特別常見於中西部。
對照台灣
台灣天然氣主要以LNG進口,在接收站氣化後經輸氣管線送到電廠與各地瓦斯公司,再由配氣管線送進家戶。本文的流程以美國為例,國內供氣以業者與主管機關公告為準。
延伸閱讀
LNG怎麼液化與氣化,可以看加油喵的液化天然氣介紹;碳氫氣體液體是什麼,可以看HGL的整理;天然氣和液化石油氣的差別也有專文比較。