高含硫天然氣凈化裝置用能優(yōu)化

魏荊輝 張恒偉 葉正勇 李軍強(qiáng) 王麗萍 肖 真 龔茂娣

中原油田普光分公司

高含硫天然氣凈化裝置用能優(yōu)化

魏荊輝 張恒偉 葉正勇 李軍強(qiáng) 王麗萍 肖 真 龔茂娣

中原油田普光分公司

針對含硫天然氣凈化裝置用能瓶頸提出以下優(yōu)化方案：原料氣負(fù)荷的優(yōu)化、MDEA溶液循環(huán)量的優(yōu)化、胺液再生重沸器低壓蒸汽用量優(yōu)化、尾氣焚燒系統(tǒng)能耗優(yōu)化和空冷器變頻改造。節(jié)能措施不僅可采用先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備或工藝，還可以運(yùn)用更深層次的技術(shù)對過程能量進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，從整體考慮提高企業(yè)的總體用能水平。

天然氣凈化；高含硫；用能分析；優(yōu)化

1 能耗分析

中原油田普光天然氣凈化廠耗能工質(zhì)主要包括天然氣、電、新鮮水；循環(huán)水、除鹽水、除氧水、中壓蒸汽、低壓蒸汽；克勞斯?fàn)t、加氫爐、尾氣焚燒爐、鍋爐；電驅(qū)及透平驅(qū)動(dòng)泵，其中包括蒸汽透平、液力透平、壓縮機(jī)鼓風(fēng)機(jī)。

由普光天然氣凈化廠的工藝和用能特點(diǎn)可知，目前的節(jié)能措施不僅可采用先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備或工藝，還可以運(yùn)用更深層次的技術(shù)對過程能量進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，從整體考慮提高企業(yè)的總體用能水平。

2 用能優(yōu)化

凈化裝置的用能瓶頸包括：①產(chǎn)品天然氣質(zhì)量過剩；②氣液比過大，胺液循環(huán)量過剩；③MDEA溶液再生系統(tǒng)有效蒸汽量低；④尾氣焚燒系統(tǒng)能耗過高；⑤蒸汽管網(wǎng)損失嚴(yán)重。針對含硫天然氣凈化裝置用能瓶頸提出以下優(yōu)化方案：

（1）原料氣負(fù)荷的優(yōu)化。原料氣處理氣量接近125 km3/h時(shí)能耗值較低，在128 km3/h時(shí)裝置的單位綜合能耗最低。初步估算，在原料氣處理氣量達(dá)到125 km3/h時(shí)，凈化裝置單位綜合能耗可降低約960×10-4MJ/m3。

（2）MDEA溶液循環(huán)量的優(yōu)化。在滿足產(chǎn)品氣和尾氣氣質(zhì)的情況下，降低MDEA溶液循環(huán)量可使能耗有所降低。通過調(diào)整MDEA溶液循環(huán)量可降低機(jī)泵電耗5%，降低胺液再生蒸汽用量5%。

（3）胺液再生重沸器低壓蒸汽用量優(yōu)化。在脫硫單元凈化氣氣質(zhì)滿足要求，且貧胺液化驗(yàn)質(zhì)量達(dá)標(biāo)的前提下，通過優(yōu)化低胺液再生重沸器低壓蒸汽用量，可降低胺液再生低壓蒸汽用量6%。

（4）尾氣焚燒系統(tǒng)能耗優(yōu)化。若尾氣焚燒爐的爐膛溫度由650℃（設(shè)計(jì)值）降低至638℃時(shí)，則可節(jié)約燃料氣160m3/h。

（5）蒸汽管網(wǎng)節(jié)能潛力較大。目前凈化廠的蒸汽管網(wǎng)存在很嚴(yán)重的管網(wǎng)損失，中壓蒸汽平均損失率為10.64%，低壓蒸汽平均損失率為34.04%。針對蒸汽的管網(wǎng)損失，采取的措施主要包括：①減少蒸汽放空；②改進(jìn)中壓疏水閥的結(jié)構(gòu)，提升感溫元件材質(zhì)及密封等級(jí)，以提高疏水閥性能；③加強(qiáng)對蒸汽系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)的巡檢和保養(yǎng)，以降低蒸汽的損失。

（6）空冷器變頻改造，節(jié)約電量消耗。實(shí)現(xiàn)空冷器電機(jī)的連續(xù)無級(jí)調(diào)速，達(dá)到軟啟效果。通過減少無功損耗，提高設(shè)備的有功功率，減少風(fēng)機(jī)的電耗。由于使用變頻器，風(fēng)機(jī)電機(jī)的運(yùn)行頻率為20～47 Hz，轉(zhuǎn)速低、轉(zhuǎn)矩小，提高了設(shè)備的安全系數(shù)，有利于機(jī)組的長期安全運(yùn)行。

3 結(jié)語

（1）聯(lián)合裝置用能系統(tǒng)存在優(yōu)化節(jié)能潛力：凈化裝置產(chǎn)品天然氣質(zhì)量過剩；聯(lián)合裝置脫硫單元閃蒸氣量偏大；聯(lián)合裝置外供中壓蒸汽量偏低；裝置運(yùn)行負(fù)荷率較低。

（2）聯(lián)合裝置的用能特點(diǎn)：工藝總用能中由轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)而來的能量并不大，回收循環(huán)能和反應(yīng)供入能較大；能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)大部分能量供入能量利用環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換輸出能較小。

（3）凈化廠蒸汽格局：以裝置產(chǎn)中壓汽外供、公用工程輸出低壓蒸汽為主，凈化裝置的硫磺單元是全廠中壓蒸汽的生產(chǎn)大戶。

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.069