天然气净化装置节能研究

自“十二五”以来, 我国开始全面构建现代能源产业体系, 而天然气作为当今最重要的能源之一, 其产业迎来了新的发展期。天然气净化是一种高耗能行业, 大力开展天然气净化节能工作具有跨时代的意义[1]。大多数天然气净化厂在实际生产中都比较侧重于产品气质量及生产任务, 而未对天然气净化节能引起足够的重视。天然气净化节能工作面广、点多, 没有系统的指导措施, 再加上受环境、气质、气量及工艺设备等因素的影响, 其净化装置大多存在一定的节能空间。以下笔者就以含硫天然气净化装置为例, 结合实生产际运行情况, 谈谈天然气净化装置的节能问题。

1 天然气净化厂的关键耗能点

以含硫天然气净化装置为例, 其主要是由分离、压缩、脱硫、脱水、制冷、精馏、火炬与放空系统以及公用工程等装置系统组成的。具体的脱硫方法为干法脱硫, 酸性气体从填装有脱硫剂的固定床层反应器顶部进入, 其中的硫化氢与脱硫剂发生反应被固化而脱除。脱硫剂的有效成分一般为氧化铁。其耗能点主要有以下几个: (1) 主风机, 耗能介质为电能, 通常须连续运转用电; (2) 锅炉, 耗能介质为燃料气, 锅炉负荷影响着耗气量, 但我公司锅炉仅检修期间容器蒸汽处理时才启运, 平时停运, 故这方面的消耗较小; (3) 其他装置, 耗能介质为燃料气, 因装置漏、滴、跑等引起能耗。

2 天然气净化装置的节能途径

(1) 脱硫单元从原料气压缩机出口的气体首先经过除油器除油, 然后除油后的天然气再进入到脱硫塔内脱除其中所含有的硫化氢组分, 之后再经脱硫塔出口过滤器除去其中夹带的粉尘和杂质, 接着进入分子筛脱水单元[2]。脱硫单元采用干法脱硫, 脱除原料气中的硫化氢, 采用2或3具脱硫塔, 可并联运行, 也可串联运行。每具脱硫塔的脱硫剂装填量为35立方米, 更换脱硫剂时间一般在正常设计工况下根据上游天然气中硫化氢含量和脱硫剂的硫容情况进行确定, 当脱硫剂硫容饱和时需要更换新脱硫剂, 一般情况下, 一年约更换三次左右。

(2) 分子筛脱水分子筛脱水所采用的工艺主要是变压吸附及再生。具体来说, 就是在进行吸附时, 需要在高压状态下, 而在进行再生时, 则需恢复为低压状态下。一般情况, 如果再生压力越低, 那么其所需要的温度也越低, 因此在进行再生之时应当要与温度做好协调, 并尽可能地减少下游的外输管网的压力, 从而使再生压力尽量降低[3]。再者再生压力越低则再生所需时间也越短。另外若在冬天作业, 则来气中往往含水量较低, 此时则可以适当降低再生气流量及温度, 从而缩短加热所需时间, 以达到减少能耗的目的。同样的, 当来气量较少时也可以采取这一方法。

(3) 制冷单元空冷器风机一般都具有变频功能, 当外界环境和温度出现较大的变化时, 可以根据实际情况而灵活运用这一功能。若处于冬季中, 可以选择将扇叶的倾角调小、减少风机运行台数或者直接将所有风机都停运;再者应定期对风机进行清洗, 保证其气流通效率。另外膨胀机机组也是制冷单元的重要组成部分之一, 虽然其耗电量很少, 但是其运行工况变化却往往会对制冷量产生十分关键的影响, 一般若制冷量很大, 则可以在很大程度上降低深冷装置系统中的空冷及辅助制冷环节负荷, 这样就可以达到节能的效果[4]。为了尽可能地提高制冷量, 可以通过提高膨胀机的膨胀比和增压效果来实现, 具体来说, 就是提高进口压力而降低出口压力, 以使膨胀机能够在最佳工况下进行运行。

(4) 电气仪表节能首先应节约仪表资源, 如湿净化气无需采用温度计, 蒸汽锅炉上水不用设置流量计, 仅在循环水总管处设置一个温度计等;其次是合理选择仪表型号, 根据不同的调节精度要求而选择不同的仪表;再者应尽可能地节省安装材料, 例如缩短引压管长度等;最后在仪表的维护工作中也要注意节能, 加强仪表风管线等的漏风巡检, 避免因漏风而增加能耗, 减少天然气孔板计量误差, 提高其精确度等[5]。

3 结语

综上所述, 天然气净化装置有着极大的节能空间, 通过合理的节能途径能够大大降低天然气净化成本。目前我国在这方面的研究已经取得了一定的成果, 未来还需继续加强重视和研发, 从而找出更加科学有效的节能途径。

摘要：近年来, 随着能源事业的发展, 人们对天然气的需求量也在不断增多。天然气净化是一项高耗能的工程, 为了尽可能地节约成本, 应当将天然气净化节能工作做好。由于天然气净化节能工作面广、点多, 因此其净化装置也有着十分巨大的节能潜力。目前在天然气净化中常采用一种含硫天然气净化装置, 本文围绕净化厂的关键耗能点, 对这种净化装置的节能运行问题和途径进行了分析, 希望能够给相关行业带来一定启发。

关键词：天然气,天然气净化,净化装置,节能

参考文献

[1] 李奇, 姬忠礼, 段西欢, 马利敏.基于HYSYS和GA的天然气净化装置用能优化[J].天然气工业, 2011, 09:102-106+142-143.

[2] 栾涛, 金伟, 杜建光, 许慧萍, 纪民举.一种新型天然气净化装置及技术[J].煤气与热力, 2013, 10:27-30.

[3] 黄雪锋, 李涛, 李静, 陶兆勇, 程璐, 匡林骄.天然气净化装置节能途径探讨[J].天然气与石油, 2016, 02:26-29+7.

[4] 王世建, 冉文付, 陈奉华.天然气净化装置低负荷运行节能措施探讨[J].石油与天然气化工, 2013, 05:447-451+456.

[5] 杜德飞, 胡金燕, 李宇, 赵靓.天然气净化厂脱硫装置能耗分析及节能措施探讨[J].油气田环境保护, 2013, 05:20-22+25+82-83.