天然氣凈化裝置節(jié)能研究

譚瑞琪(中國(guó)石油大港油田天然氣公司, 天津 大港 300280)

天然氣凈化裝置節(jié)能研究

譚瑞琪(中國(guó)石油大港油田天然氣公司, 天津 大港 300280)

近年來，隨著能源事業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)天然氣的需求量也在不斷增多。天然氣凈化是一項(xiàng)高耗能的工程，為了盡可能地節(jié)約成本，應(yīng)當(dāng)將天然氣凈化節(jié)能工作做好。由于天然氣凈化節(jié)能工作面廣、點(diǎn)多，因此其凈化裝置也有著十分巨大的節(jié)能潛力。目前在天然氣凈化中常采用一種含硫天然氣凈化裝置，本文圍繞凈化廠的關(guān)鍵耗能點(diǎn)，對(duì)這種凈化裝置的節(jié)能運(yùn)行問題和途徑進(jìn)行了分析，希望能夠給相關(guān)行業(yè)帶來一定啟發(fā)。

天然氣；天然氣凈化；凈化裝置；節(jié)能

自“十二五”以來，我國(guó)開始全面構(gòu)建現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系，而天然氣作為當(dāng)今最重要的能源之一，其產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展期。天然氣凈化是一種高耗能行業(yè)，大力開展天然氣凈化節(jié)能工作具有跨時(shí)代的意義[1]。大多數(shù)天然氣凈化廠在實(shí)際生產(chǎn)中都比較側(cè)重于產(chǎn)品氣質(zhì)量及生產(chǎn)任務(wù)，而未對(duì)天然氣凈化節(jié)能引起足夠的重視。天然氣凈化節(jié)能工作面廣、點(diǎn)多，沒有系統(tǒng)的指導(dǎo)措施，再加上受環(huán)境、氣質(zhì)、氣量及工藝設(shè)備等因素的影響，其凈化裝置大多存在一定的節(jié)能空間。以下筆者就以含硫天然氣凈化裝置為例，結(jié)合實(shí)生產(chǎn)際運(yùn)行情況，談?wù)勌烊粴鈨艋b置的節(jié)能問題。

1 天然氣凈化廠的關(guān)鍵耗能點(diǎn)

以含硫天然氣凈化裝置為例，其主要是由分離、壓縮、脫硫、脫水、制冷、精餾、火炬與放空系統(tǒng)以及公用工程等裝置系統(tǒng)組成的。具體的脫硫方法為干法脫硫，酸性氣體從填裝有脫硫劑的固定床層反應(yīng)器頂部進(jìn)入，其中的硫化氫與脫硫劑發(fā)生反應(yīng)被固化而脫除。脫硫劑的有效成分一般為氧化鐵。其耗能點(diǎn)主要有以下幾個(gè)：①主風(fēng)機(jī)，耗能介質(zhì)為電能，通常須連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)用電；②鍋爐，耗能介質(zhì)為燃料氣，鍋爐負(fù)荷影響著耗氣量，但我公司鍋爐僅檢修期間容器蒸汽處理時(shí)才啟運(yùn)，平時(shí)停運(yùn)，故這方面的消耗較小；③其他裝置，耗能介質(zhì)為燃料氣，因裝置漏、滴、跑等引起能耗。

2 天然氣凈化裝置的節(jié)能途徑

(1)脫硫單元 從原料氣壓縮機(jī)出口的氣體首先經(jīng)過除油器除油，然后除油后的天然氣再進(jìn)入到脫硫塔內(nèi)脫除其中所含有的硫化氫組分，之后再經(jīng)脫硫塔出口過濾器除去其中夾帶的粉塵和雜質(zhì)，接著進(jìn)入分子篩脫水單元[2]。脫硫單元采用干法脫硫，脫除原料氣中的硫化氫，采用2或3具脫硫塔，可并聯(lián)運(yùn)行，也可串聯(lián)運(yùn)行。每具脫硫塔的脫硫劑裝填量為35立方米，更換脫硫劑時(shí)間一般在正常設(shè)計(jì)工況下根據(jù)上游天然氣中硫化氫含量和脫硫劑的硫容情況進(jìn)行確定，當(dāng)脫硫劑硫容飽和時(shí)需要更換新脫硫劑，一般情況下，一年約更換三次左右。

(2)分子篩脫水 分子篩脫水所采用的工藝主要是變壓吸附及再生。具體來說，就是在進(jìn)行吸附時(shí)，需要在高壓狀態(tài)下，而在進(jìn)行再生時(shí)，則需恢復(fù)為低壓狀態(tài)下。一般情況，如果再生壓力越低，那么其所需要的溫度也越低，因此在進(jìn)行再生之時(shí)應(yīng)當(dāng)要與溫度做好協(xié)調(diào)，并盡可能地減少下游的外輸管網(wǎng)的壓力，從而使再生壓力盡量降低[3]。再者再生壓力越低則再生所需時(shí)間也越短。另外若在冬天作業(yè)，則來氣中往往含水量較低，此時(shí)則可以適當(dāng)降低再生氣流量及溫度，從而縮短加熱所需時(shí)間，以達(dá)到減少能耗的目的。同樣的，當(dāng)來氣量較少時(shí)也可以采取這一方法。

(3)制冷單元 空冷器風(fēng)機(jī)一般都具有變頻功能，當(dāng)外界環(huán)境和溫度出現(xiàn)較大的變化時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況而靈活運(yùn)用這一功能。若處于冬季中，可以選擇將扇葉的傾角調(diào)小、減少風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)或者直接將所有風(fēng)機(jī)都停運(yùn)；再者應(yīng)定期對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行清洗，保證其氣流通效率。另外膨脹機(jī)機(jī)組也是制冷單元的重要組成部分之一，雖然其耗電量很少，但是其運(yùn)行工況變化卻往往會(huì)對(duì)制冷量產(chǎn)生十分關(guān)鍵的影響，一般若制冷量很大，則可以在很大程度上降低深冷裝置系統(tǒng)中的空冷及輔助制冷環(huán)節(jié)負(fù)荷，這樣就可以達(dá)到節(jié)能的效果[4]。為了盡可能地提高制冷量，可以通過提高膨脹機(jī)的膨脹比和增壓效果來實(shí)現(xiàn)，具體來說，就是提高進(jìn)口壓力而降低出口壓力，以使膨脹機(jī)能夠在最佳工況下進(jìn)行運(yùn)行。

(4)電氣儀表節(jié)能 首先應(yīng)節(jié)約儀表資源，如濕凈化氣無需采用溫度計(jì)，蒸汽鍋爐上水不用設(shè)置流量計(jì)，僅在循環(huán)水總管處設(shè)置一個(gè)溫度計(jì)等；其次是合理選擇儀表型號(hào)，根據(jù)不同的調(diào)節(jié)精度要求而選擇不同的儀表；再者應(yīng)盡可能地節(jié)省安裝材料，例如縮短引壓管長(zhǎng)度等；最后在儀表的維護(hù)工作中也要注意節(jié)能，加強(qiáng)儀表風(fēng)管線等的漏風(fēng)巡檢，避免因漏風(fēng)而增加能耗，減少天然氣孔板計(jì)量誤差，提高其精確度等[5]。

3 結(jié)語

綜上所述，天然氣凈化裝置有著極大的節(jié)能空間，通過合理的節(jié)能途徑能夠大大降低天然氣凈化成本。目前我國(guó)在這方面的研究已經(jīng)取得了一定的成果，未來還需繼續(xù)加強(qiáng)重視和研發(fā)，從而找出更加科學(xué)有效的節(jié)能途徑。

[1]李奇，姬忠禮，段西歡，馬利敏. 基于HYSYS和GA的天然氣凈化裝置用能優(yōu)化[J].天然氣工業(yè)，2011，09:102-106+142-143.

[2]欒濤，金偉，杜建光，許慧萍，紀(jì)民舉. 一種新型天然氣凈化裝置及技術(shù)[J]. 煤氣與熱力，2013，10:27-30.

[3]黃雪鋒，李濤，李靜，陶兆勇，程璐，匡林驕.天然氣凈化裝置節(jié)能途徑探討[J].天然氣與石油，2016，02:26-29+7.

[4]王世建，冉文付，陳奉華.天然氣凈化裝置低負(fù)荷運(yùn)行節(jié)能措施探討[J]. 石油與天然氣化工，2013，05:447-451+456.

[5]杜德飛，胡金燕，李宇，趙靚.天然氣凈化廠脫硫裝置能耗分析及節(jié)能措施探討[J].油氣田環(huán)境保護(hù)，2013，05:20-22+25+82-83.

譚瑞琪(1989- )，女，天津人，助理工程師,本科,主要從事天然氣凈化處理工作。