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天然气净化工艺能耗评价及节能研究

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  摘 要:针对天然气净化过程中的能耗问题,结合我国天然气净化过程现状,首先对其能耗进行评价,然后从多个角度出发,提出有效的节能措施,为降低天然气净化过程中的能耗奠定基础。
  关键词:天然气;净化工艺;能耗评价;脱水单元;节能研究
  天然气净化是天然气生产到销售过程中的重要环节,天然气净化工作的实施需要多种设备及仪器的参与,在这个过程中需要消耗大量的能量,在节能环保的政策下,如何对净化工艺进行节能降耗成为了一项重要问题[1]。另一方面,目前的研究成果已经表明,天然气的脱水和脱硫是最重要的两项能耗单元,因此,实施节能降耗主要就是针对脱水单元和脱硫单元实施,笔者认为,实施节能降耗的前提是对产生能耗的影响因素进行分析,在此基础上才能提出相关的解决对策,因此,在本次研究中,笔者对天然气净化过程进行充分了解的基础上,首先对能耗的影响因素进行了深入分析,以此提出相关的节能对策,为我国天然气净化过程中的节能降耗问题提供建议指导。
  1 天然气净化工艺能耗评价
  1.1 脱水单元能耗评价
  1.1.1 进吸收塔的温度及压力
  一般来说,在进行天然气脱水处理的过程中,天然气需要首先进入吸收塔内,该装置内天然气的温度与压力与上游的装置有关,一般来说,如果吸收塔内的温度相对较低,此时会使得装置内部的甘醇粘度升高,进而使得装置的工作效率降低,同时,装置内的压降也会升高,进而出现塔内发泡问题,另一方面,如果吸收塔内的温度相对较高,这会使得脱水处理的甘醇损失增加,一般来说,吸收塔内的温度需要控制在15-48℃范围内。压力也是影响脱水过程的重要因素,如果装置内的压力较高,此时天然气中的含水量就相对较低,气体在塔内的流动速度下降,这会使得脱水效率降低,如果装置内的压力较低,进行脱水过程中所需要的甘醇量将会增加,因此,压力也需要维持在一定范围内,通过大量的实验发现,当压力控制在2.5-10MPa之间时,脱水过程更为经济[2]。
  1.1.2 三甘醇循环量
  三甘醇是进行脱水过程的重要物质,脱水后天然气的水露点将会受到三甘醇量的直接影响,另一方面,该种物质的循环量又会对脱水设备的负荷产生影响,如果循环量增加,就会使得负荷增加,因此,该种物质的循环量一般需要控制在20-30L/kg范围内。
  1.2 脱硫单元能耗评价
  1.2.1 溶液循环量
  所谓溶液的循环量就是指醇胺的循环量,该种物质的循环量将会对脱硫能耗产生重要的影响,另一方面,该种物质的循环量又受到了其它因素的影响,例如气体的流量和气体的组分等。一般来说,如果控制醇胺影响因素的参数不变,想要提高天然气的净化效果,则需要降低醇胺的循环量,同时,需要提高醇胺溶液中的酸气负荷。
  1.2.2 压力、温度
  进行脱硫处理过程中的温度和压力也会对能耗产生重要影响。如果压力降低,可以很好的对溶液进行选择,但是会使脱硫的效果降低,如果压力升高,则对设备提出了更好的要求,会使得设备能耗增加,另一方面,如果温度降低,会使得天然气脱硫过程的效果降低,但是升高温度,会使得脱硫过程的能耗增加,因此需要将温度和压力控制在合理范围内。
  2 管理措施
  2.1 开发节能新工艺
  在上文分析中指出,脱硫是天然气净化过程中产生能耗较大的单元,目前常见的脱硫方式为MDEA脱硫方法,该种方法在使用的过程中确实具有很好的效果,但是MDEA对于硫元素的吸收具有一定的选择性,非常适用于硫碳比相对较高的天然气。另一方面,该种方法在使用的过程中会产生大量的能耗,因此,从节能的角度出发,仍然需要對脱硫工艺进行深入研究,开发新的脱硫工艺。
  2.2 对工艺装置进行改造
  一般来说,旧设备在进行天然气净化的过程中必然会消耗大量的能耗,因此,从节能的角度出发,十分有必要对设备进行一定的改造,改造过程可以从两点入手。首先,对于硫磺回收而言,可以对冷凝水进行一定的回收;其次,设备应尽可能的采用变频的调速器,进而满足设备负荷波动的问题。
  2.3 投入新型节能设备
  目前,国内外都对天然气净化过程中的节能设备进行了深入研究,并开发出了一系列的产品,对于净化厂而言,使用新型的节能设备将会给企业带来更大的经济效益。例如,在进料塔的入口位置处可以增设分离装置,进而使得净化过程中产生的污水量降低,同时,也可以使得天然气的放空量降低,进而达到节能的目的。此外,净化厂还可以对换热器进行更换,将传统的换热器更换为板式的换热器以后,净化过程中的净化效率可以提高11%左右,进而使得热量的回收量增加,降低了燃料气消耗量,此时即可达到节能的目的。
  3 结论
  综上所述,在天然气净化的过程中由于需要的设备较多,工艺较多,因此非常容易产生能耗较大的问题,这对于净化企业的发展十分不利,通过分析发现,产生能耗较大的单元主要出现在脱水单元和脱硫单元,这两个单元中很多参数都会对能耗产生影响,因此,相关单位需要从开发节能新工艺、对工艺装置进行改造以及投入新型节能设备等方面出发,分别采取有效措施,进而使得天然气净化过程的能耗得到有效的降低。
  参考文献:
  [1]李劲,余宗财,夏太武,等.在线能耗评价系统在天然气净化厂的应用探讨[J].石油石化节能,2016,6(10):15-17.
  [2]李奇,姬忠礼,段西欢,等.基于HYSYS建模的含硫天然气净化装置能耗分析[J].油气储运,2011,30(12):941-944.
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