天然氣凈化工藝設(shè)計(jì)的要點(diǎn)論文
摘要：我國(guó)傳統(tǒng)的天然氣凈化方式主要采用胺法脫硫脫酸工藝，該工藝操作簡(jiǎn)便，對(duì)于設(shè)備要求程度較低，但是隨著現(xiàn)代天然氣使用量的劇增，傳統(tǒng)的脫硫脫酸工藝也出現(xiàn)了許多新問(wèn)題，例如裝置中出現(xiàn)攔液?jiǎn)栴}，制約了天然氣凈化效率；溶液發(fā)泡導(dǎo)致天然氣凈化結(jié)果不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)等。為了解決日益突出的天然氣凈化問(wèn)題，有必要對(duì)現(xiàn)階段天然氣凈化工藝設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行分析探討，并在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代化技術(shù)，進(jìn)行一定程度的優(yōu)化和改良。
關(guān)鍵詞：天然氣凈化；工藝設(shè)計(jì)；脫硫脫酸；優(yōu)化措施
1天然氣原料的氣分離系統(tǒng)
在天然氣進(jìn)行凈化之前，首先需要對(duì)天然氣原料氣進(jìn)行分離操作，以此除去混雜在原料氣中的雜質(zhì)和污物。傳統(tǒng)的胺法脫硫脫酸由于缺少氣分離步驟，導(dǎo)致后期凈化過(guò)程中溶液發(fā)生變質(zhì)、發(fā)泡等問(wèn)題，其最主要原因就是天然氣中混有緩蝕劑、固體顆粒物和帶電粒子。考慮到分離過(guò)程可能出現(xiàn)分離不完全，在進(jìn)入凈化過(guò)程中溶液中含有污染物，因此需要在天然氣進(jìn)入吸收塔之前加設(shè)兩級(jí)分離設(shè)置，從而最大限度的保證天然氣的純凈度。其中第一層分離采用臥式重力分離器，利用重力作用將溶液中的雜質(zhì)沉淀析出，以此減少后續(xù)操作過(guò)程中凈化設(shè)備的負(fù)荷。重力分離器內(nèi)部設(shè)置天然氣粒子通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，通常情況下，重力分離器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)只允許粒子直徑<100μm的粒子通過(guò)，其他粒子則被析出。第二層分離采用過(guò)濾分離，其作用主要是對(duì)第一層分離進(jìn)行優(yōu)化和檢查，起到雙重保障的作用。而且過(guò)濾分離的入口與臥式重力分離器的出口緊密相連，并且在入口出安裝了絲網(wǎng)除霧器，將氣流中的顆粒物或其他粒子直徑大于10μm的霧滴、粒子阻擋在過(guò)濾分離器外部。通過(guò)兩級(jí)分離作用，基本上達(dá)到了除雜的目的。
2胺液吸收塔和再生塔
2.1吸收塔的主要控制方法
吸收塔作為胺液處理的第一站，主要作用是向胺液中充氣（H2S、CO2等氣體物質(zhì)），從而保證胺液充分吸收這些氣體。為了最大限度的保證吸收塔的工作效率，需要做到兩個(gè)基本保障點(diǎn)：其一是保證進(jìn)入吸收塔的天然氣純凈度要高，防止充氣過(guò)程中雜質(zhì)與胺液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這一點(diǎn)通過(guò)架設(shè)兩級(jí)分離裝置基本可以保證。其二是要求胺液本身具有較高的純凈度。只有兩個(gè)保障點(diǎn)同時(shí)滿足，吸收塔的充氣吸收工作才能高效進(jìn)行。
2.2再生塔的主要控制方法
再生塔與吸收塔在作用上是相反的，它主要是利用塔內(nèi)溫度、壓強(qiáng)等條件，將胺液中的H2S、CO2等氣體析出，從而保證胺液可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。為了保證胺液氣體析出效率的最大化，溫度需要控制在120℃-150℃之間，溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致氣體析出不徹底，溫度過(guò)高則有可能使得胺液表層氣化。壓強(qiáng)的控制要求根據(jù)塔內(nèi)胺液的容量和再生塔的設(shè)置有關(guān)，需要根據(jù)實(shí)際情況具體設(shè)置。一般情況下，再生塔內(nèi)部的溫度條件系統(tǒng)安置在塔頂，通過(guò)提升溫度、加熱上層空氣、熱化溶液的方式，實(shí)現(xiàn)塔內(nèi)溫度的調(diào)控。
3富液閃蒸罐和富貧液換熱器
3.1富液閃蒸罐
該裝置的主要作用是解析并過(guò)濾胺液中含有的烴類化合物。進(jìn)入閃蒸罐的富液降壓后釋放出的烴類經(jīng)過(guò)閃蒸塔脫除H2S后可作為燃料氣進(jìn)入燃料氣系統(tǒng)，這部分烴類不能進(jìn)入再生塔，如果酸氣中烴類含量高，會(huì)對(duì)下游的硫磺回收裝置產(chǎn)生較大影響。進(jìn)入閃蒸罐的富液溫度不能高于75℃，流速不能超過(guò)2.0m/s。閃蒸罐優(yōu)化設(shè)計(jì)推薦最小停留時(shí)間為20min。閃蒸罐內(nèi)部的液位調(diào)控功能對(duì)于整個(gè)操作流程具有重要作用。其液位調(diào)控的主要裝置是液位上升控制管道，安裝在再生塔的液位調(diào)節(jié)閥附近，并且要盡量靠近閃蒸罐的上部，方便最大限度的對(duì)胺液進(jìn)行閃蒸。有時(shí)為了操作方便，調(diào)節(jié)閥可能會(huì)安裝在閃蒸罐的下放，在這種情況下，需要對(duì)閥門(mén)和管道進(jìn)行防腐蝕操作，避免閃蒸過(guò)程中析出的酸性氣體（液體）對(duì)設(shè)備造成腐蝕破壞。同時(shí)，閃蒸罐內(nèi)的溫度要控制在100℃到120℃之間，溫度過(guò)低會(huì)影響氣體析出效率，溫度過(guò)高咋會(huì)導(dǎo)致氣體在閃蒸罐上部堆積，并與冷凝液發(fā)生反應(yīng)，腐蝕閃蒸罐上頂面。
3.2貧富液換熱器
我國(guó)傳統(tǒng)的天然氣凈化操作中的貧富液換熱器大多使用管殼式換熱器，但是隨著新技術(shù)的'發(fā)展和天然氣凈化操作流程的改良，這種管殼式換熱器已經(jīng)難以適應(yīng)大規(guī)模、高負(fù)荷、高質(zhì)量的天然氣凈化要求。近年來(lái)，板式換熱器以其熱傳導(dǎo)效率快、體積小使用方便以及使用性強(qiáng)等特點(diǎn)，逐漸被多數(shù)天然氣凈化企業(yè)所采用，逐步取代了傳統(tǒng)的管殼式換熱器。
4胺液過(guò)濾和惰氣保護(hù)系統(tǒng)
4.1胺液過(guò)濾
文章開(kāi)頭提到，胺液本身的純凈度是保證天然氣凈化的關(guān)鍵因素。因此，在許多關(guān)鍵的操作裝置中都安裝有胺液過(guò)濾器，從而保證每個(gè)操作過(guò)程中的胺液具有較高的純度，符合凈化設(shè)計(jì)要求。胺液過(guò)濾的方式在各種裝置中不盡相同，采用最多的方式有兩種：機(jī)械過(guò)濾和活性炭過(guò)濾。其中活性炭過(guò)濾主要適用于貧液過(guò)濾器，因?yàn)樵撨^(guò)程中的胺液流量大，需要持續(xù)工作，而活性炭具有極高的循環(huán)使用價(jià)值，既能夠滿足胺液過(guò)濾的要求，也能保證長(zhǎng)時(shí)間工作而不出現(xiàn)過(guò)濾問(wèn)題。
4.2惰性保護(hù)系統(tǒng)
為防止胺液與空氣中的氧氣接觸生成不可再生的化學(xué)降解產(chǎn)物，導(dǎo)致設(shè)備腐蝕和胺液發(fā)泡，應(yīng)當(dāng)采用惰性氣體保護(hù)胺液，對(duì)胺液儲(chǔ)罐、胺液低位配制罐等進(jìn)行惰性氣封。常用氮?dú)膺M(jìn)行氮封，若天然氣處理廠內(nèi)無(wú)制氮裝置，也可用凈化天然氣進(jìn)行氣封。為安全起見(jiàn)，應(yīng)將水封罐連續(xù)排放的少量氣體引至高處排放。
參考文獻(xiàn)：
[1]關(guān)昌倫.脫硫裝置工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].天然氣工業(yè),2013,15(3):68-71.
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