天然氣損耗控制技術(shù)

OIL AND GAS TREATING AND PROCESSING|油與加工31天然氣損耗控制技術(shù)龔茂娣李軍強李楊楊梁光強李艷芹畢秀梅中國石化中原油田普光分公司天然氣凈化廠(chǎng),四川達州635000摘要:普光氣田天然氣凈化廠(chǎng)年處理天然氣能力為120×10°m3,年產(chǎn)凈化氣能力93×10m3,是國內首座百億立方米級高酸性天然氣凈化廠(chǎng)。因為處理量大,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,天然氣損耗量也非常大。為了控制天然氣的損耗,從工藝流程、設計參數等方面著(zhù)手,研究了產(chǎn)生天然氣損耗的原因,并通過(guò)采取降低開(kāi)停工天然氣損耗、增加閃蒸氣的回收利用率、降低裝置自用氣三方面措施,大大降低了普光氣田天然氣凈化廠(chǎng)的天然氣損耗。該研究對其他高含硫天然氣處理裝置有一定的參考意義。關(guān)鍵詞:損耗控制;閃蒸氣;高含硫;影響因素DOI:10.3969/issn.1006-55392014.04.0090前言氣放空過(guò)程中。根據設計,系統氣密合格后,引氮氣進(jìn)行普光氣田位于四川省達州市宣漢縣,屬超深、高含充壓建壓,胺液循環(huán)建立后,引原料氣置換氮氣,不合格硫、高壓、復雜山地氣田。普光氣田是中國目前發(fā)現的最的濕凈化氣放入火炬系統。濕凈化氣合格后,并入脫水大規模海相整裝高含硫氣田,截至2013年2月,已探明單元,脫水不合格的產(chǎn)品氣也要放入火炬系統,直至水天然氣地質(zhì)儲量4122×10°m3根據中國石油天然氣行業(yè)露點(diǎn)合格。根據生產(chǎn)經(jīng)驗,這個(gè)階段單套裝置開(kāi)工過(guò)程氣藏分類(lèi)標準,屬特大氣藏。為有效開(kāi)發(fā)利用高含硫天中損耗的天然氣量約20×10°m2。然氣資源,國務(wù)院將“川氣東送”工程列為“十一五”國合格濕凈化「不合格凈化家重大工程,將普光氣田作為工程的主供氣源。普光天放空至火炬氣放空至火炬氣放空至火炬系統氣然氣凈化廠(chǎng)是國內首個(gè)處理高含硫天然氣的大型天然密合格氣建壓一置換氮氣“入脫水單元引原料氣L合格濕凈化氣氣L「合格凈化氣凈化廠(chǎng),主要負責高含硫天然氣的凈化以及硫黃儲存氣并網(wǎng)運輸,年處理能力為120×10°m3。生產(chǎn)的天然氣為沿線(xiàn)6圖1脫硫裝置開(kāi)工程序省2市的2億多群眾和上千家企業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)清潔能源。由于處理量大,天然氣損耗也非常大,如何降低普光結合本裝置的開(kāi)工程序(見(jiàn)圖1),我們可以做適當氣田天然氣凈化廠(chǎng)的天然氣損耗成為一個(gè)至關(guān)重要的的調整和優(yōu)化2,降低天然氣開(kāi)工損耗,即經(jīng)過(guò)界區產(chǎn)品問(wèn)題。氣管線(xiàn)單向閥處增加跨線(xiàn)引至脫水系統③,然后由脫水單元反串回濕凈化氣分液罐(D-101),進(jìn)而反串回二級1開(kāi)停工天然氣損耗控制技術(shù)吸收塔(C-102)和一級吸收塔(C-101),完成脫硫脫水單1.1開(kāi)工過(guò)程天然氣損耗控制技術(shù)元的建壓。由于反輸天然氣品質(zhì)較好,引人原料氣后,開(kāi)凈化廠(chǎng)聯(lián)合裝置開(kāi)工損耗主要分布在脫硫、脫水單工過(guò)程基本不存在濕凈化氣和產(chǎn)品氣放空。所以,凈化元的開(kāi)工過(guò)程,主要損耗發(fā)生在開(kāi)工階段的不合格天然裝置開(kāi)工程序可以?xún)?yōu)化為:氣密合格→反輸天然氣建煤化工收稿日期:201402-22HCNANMHG基金項目:國家科技重大專(zhuān)項“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)——高含硫氣藏安全高效開(kāi)發(fā)技術(shù)”之“百億立方米級凈化廠(chǎng)安全運行技術(shù)優(yōu)化”(2011ZX05017-005)作者簡(jiǎn)介:龔茂娣(1986-),女,重慶人,助理工程師,學(xué)士,主要從事天然氣凈化與硫黃回收工作。32|天熟氣與|2014年08壓→產(chǎn)品氣合格并網(wǎng)。22閃蒸氣損耗控制技術(shù)1.2停工過(guò)程天然氣損耗控制技術(shù)根據凈化廠(chǎng)生產(chǎn)運行和優(yōu)化調整經(jīng)驗,從閃蒸罐運聯(lián)合裝置的停工工況不同(包括緊急停工保壓、緊行參數優(yōu)化胺液品質(zhì)控制優(yōu)化、消泡劑加注優(yōu)化、流程急停工放空、正常停工),天然氣損耗量不同。若按每年改造等幾方面對閃蒸氣量進(jìn)行控制。停工6次計算,全年因停工造成的天然氣損耗量約24×221優(yōu)化閃蒸罐運行參數10m2裝置停工后,系統內天然氣無(wú)法進(jìn)行回收需要通影響富液閃蒸氣量的重要參數包括閃蒸罐壓力、閃過(guò)減少停工次數來(lái)減少停工過(guò)程中的天然氣損耗。蒸罐液位。閃蒸罐壓力越高,閃蒸氣量越小,閃蒸罐液位通過(guò)對天然氣凈化裝置實(shí)施反充壓流程改造,使單越低,富胺液在閃蒸罐內停留的時(shí)間越短,閃蒸氣量也套裝置開(kāi)工過(guò)程中天然氣放空損耗減少約20×10m3,節越小。結合生產(chǎn)實(shí)際,將閃蒸氣壓力由06MPa提高到約氮氣約8×10m3。0.65MPa,閃蒸罐液位由50%左右降低至30%運行。優(yōu)化后閃蒸氣量略有下降。2閃蒸氣回收利用技術(shù)222優(yōu)化胺液品質(zhì)21閃蒸氣損耗分析胺液品質(zhì)與凈化裝置脫硫系統的運行關(guān)系密切,溶凈化裝置脫硫單元釆用MDEA溶劑(現部分裝置加液品質(zhì)越差,脫硫系統越容易發(fā)泡閃蒸氣量越大5。根據入了UDS溶劑)脫硫③,吸收HS、CO2后的富胺液進(jìn)入生產(chǎn)經(jīng)驗,如果脫硫系統發(fā)泡,閃蒸氣量會(huì )由1000閃蒸罐。閃蒸罐用于使吸收塔底流出的富液夾帶和烴類(lèi)m/h增加到400mh,閃蒸氣至火炬的控制閥開(kāi)度會(huì )逸出。閃蒸氣分兩路分別進(jìn)入尾氣焚燒爐和火炬系統。增大至100%。系統中,導致胺液品質(zhì)變壞的主要原因是正常情況下,閃蒸氣全部進(jìn)入尾氣焚燒爐,當氣量較大原料氣夾帶雜質(zhì)進(jìn)入系統,胺液降解產(chǎn)物增多,活性炭時(shí),去火炬系統壓控閥開(kāi)啟,及時(shí)排出閃蒸氣,保持閃蒸過(guò)濾效果變差,系統腐蝕產(chǎn)物增多等。針對這些原因對罐內壓力穩定。依據設計,單列凈化裝置閃蒸氣量為胺液品質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化調整,調整后閃蒸氣量明顯降低。833m/h。但是實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,根據生產(chǎn)經(jīng)驗,6套聯(lián)223加注消泡劑合裝置的閃蒸氣量均超過(guò)設計值,平均閃蒸氣量大約在系統發(fā)泡時(shí),可以通過(guò)加入適量消泡劑的方法,穩10002000m/h(見(jiàn)表1),其中一部分進(jìn)入尾氣焚燒爐定裝置的運行參數。當然,消泡劑的加入量和加入頻率助燃,其余通過(guò)火炬系統放空,放空損失量大約在50%左應控制,否則會(huì )對胺液品質(zhì)帶來(lái)不利影響。右。按每列裝置閃蒸氣有500mh進(jìn)入火炬,則每年損耗224流程改造天然氣超過(guò)3900×10m3。閃蒸氣焚燒后,產(chǎn)生大量的結合凈化裝置脫硫系統流程,將燃料氣管網(wǎng)進(jìn)行改CO2和SO2等有毒有害氣體,造成大氣嚴重污染。造,將閃蒸氣并入燃料氣系統,供給凈化廠(chǎng)、集氣總站和生產(chǎn)服務(wù)中心各燃料氣用戶(hù)。改造流程見(jiàn)圖2表1聯(lián)合裝置各系列閃蒸氣放空統計裝置位號入尾爐閃蒸入火炬閃蒸閃蒸氣損失閃蒸氣氣/m3h)氣/m3h)比例/%去火炬聚結式分液罐PV-11101111系列846.1782.648.05閃蒸氣112系列820.5755.447.93去尾爐C-103121系列918.146.63燃料氣去克勞斯燃料氣去在線(xiàn)加熱去汽提122系列858.9760.0閃蒸罐燃料氣去尾131系列715.5648.947.56燃料氣從管網(wǎng)來(lái)132系列705.8529.142.85燃料氣分液罐141系列75.5743.8圖2閃蒸氣回收利用改造流程142系列800.5750.148.37通過(guò)改造,閃蒸氣回收量明顯提高,效果顯著(zhù):151系列1250.61102.851.21a)閃蒸氣放空量基本降低為零。單列裝置閃蒸氣回152系列1542.0896.8收量為12×10中國煤化工10m161系列955.6925.648.41b)閃蒸氣CNMHG吸收塔擴徑后,162系列1000.5830.5848.06閃蒸氣中CO2含量范圍在0.59%~1.68%,甲烷含量范圍平均值882.47830.5848.14在9103%98.15%,熱值范圍3377-36.84MJ/m3,硫化氫OIL AND GAS TREATING AND PROCESSING遞氣mr133含量則由之前的2%3%降到了1%以?xún)?。開(kāi)停工過(guò)程進(jìn)行分析研究,通過(guò)增加開(kāi)工產(chǎn)品氣反充壓c)減輕環(huán)境污染。每年可減少火炬放空量5200x線(xiàn),改進(jìn)富液閃蒸氣放空流程,增加閃蒸氣分液和燃料104m3,大大減少了CO2和SO2的排放量。氣伴熱等方案,確保了閃蒸氣的安全回收和燃料氣用戶(hù)的平穩運行。該方案運用后,每年可減少天然氣損耗約3自用氣優(yōu)化控制技術(shù)45252×10m3。聯(lián)合裝置自用氣用戶(hù)主要包括硫黃回收單元 Clausb)在原設計基礎上對聯(lián)合裝置加氫爐、尾氣焚燒爐的爐,尾氣處理單元加氫爐、尾氣焚燒爐等6。根據生產(chǎn)經(jīng)驗,運行進(jìn)行優(yōu)化操作,每小時(shí)節約燃料氣用量約600m。氮單套生產(chǎn)裝置實(shí)際消耗的天然氣都比設計值高,根據計氣、蒸汽、用電等能耗明顯降低。算,單套裝置每小時(shí)多損耗1020mh,則每年全套裝置c)天然氣損耗控制技術(shù)投用后,降低了酸性氣CO2損耗天然氣約44676×10m3。由于Caus爐正常生產(chǎn)不含量,減少了閃蒸氣放空和自用氣消耗等措施每年可減使用燃料氣,可以著(zhù)重對加氫爐和尾氣焚燒爐進(jìn)行優(yōu)化少CO2排放量約21.39×10t,大大減輕了環(huán)境污染控制,降低燃料氣的使用量3.1加氫爐優(yōu)化調整根據加氫爐的工藝設計,對加氫爐出口溫度進(jìn)行調參考文獻:整由原來(lái)的260-280℃降低至245-250℃,溫度降低[1]吳基蒙,毛紅艷高含硫天然氣凈化新工藝技術(shù)在普光氣田了10-35℃,燃料氣消耗減少100-200m/h(見(jiàn)表2)。經(jīng)過(guò)的應用[J].天然氣工業(yè),2011,31(5):99-102計算,全年整套凈化裝置可減少燃料氣消耗約15768×Wu Jirong, Mao Hongyan. Application of New Technologies104m3on High HS Gas Conditioning in the Puguang Gas Field U]as Industry,2011,31(5):99-10表2加氫調整前后對比表[2]裴愛(ài)霞,張立勝,于艷秋,等,高含硫天然氣脫硫脫碳工藝技對比項目?jì)?yōu)化前優(yōu)化后差值術(shù)在普光氣田的應用研究叮].石油與天然氣化工,2012,260~280245-250溫度/℃Pei Aixia, Zhang Lisheng, Yu Yanqiu, et al. Application and助燃空氣流4500-5036038000150Research of High Sulfur Content Gas Desulfurization and De量/m3h2)mh60680480-500100-200燃料氣流量/Engineering of Oil Gas, 2012, 41(1): 17-23[3]路秀林,王者相化工設備設計全書(shū)——塔設備[M].北京:3.2尾氣焚燒爐優(yōu)化調整化學(xué)工業(yè)出版社,2004.針對尾氣焚燒爐配風(fēng),燃料氣量進(jìn)行了優(yōu)化調整Lu Xiulin, Wang Zhexiang. Book of Chemical EquipmentDesign: Tower Equipment [M]. Beijing Chemical Industry調整后燃料氣用量大為減少。為了確保尾氣中含硫化合Press. 2004物的充分燃燒,維持爐膛溫度在640-650℃范圍(見(jiàn)表3)。[4]陸德民,張振基石油化工自動(dòng)控制設計手冊[M].北京:化由于過(guò)程氣量的減少,尾爐助燃空氣減少約1000-6000學(xué)工業(yè)出版社,2011m沿h,燃料氣消耗減少約100~400m沿h,全廠(chǎng)按5套裝置運Lu Demin, Zhang Zhenji. The Manual for Automatic Control行,每年可減少燃料氣消耗約2628×10m3。Design in the Petrochemical Industry Engineering [M].Bei-表3尾氣焚燒爐調整前后對比表jing: Chemical Industry Press 2011對比項目?jì)?yōu)化前優(yōu)化后差值[5]張曉剛,范冬立,劉新嶺,等.特大型高含硫天然氣凈化廠(chǎng)安全放空與火炬系統設計解析[]天然氣工業(yè),2012,32(1):爐膛溫度/℃640~650640-650Zhang Xiaogang, Fan Dongli, Liu Xinling, et al. Design of助燃空氣流000-3800032000~350001000~6000量/m3h2)Safe Vent and Flare System for Oversize High Sour Natural GasPurification Plant[]. Natural Gas Industry, 2012, 32(1): 90-93燃料氣流2700-29002500~2600100~400量/m3h)[6]Law D. New MDEA Design in Gas Plant Improves Sweeten-Red中國煤化工92(35):83-85[7]MackenzieCNMHGDesign and Oper4結論tion of a sg rau uauug MDEA [R].Texasa)對普光氣田天然氣凈化廠(chǎng)的原設計工藝流程和Bryan Research Engineering Inc, 1987.