淺析天然氣凈化工藝設計的要點及優(yōu)化

賈曦(中油遼河工程有限公司,遼寧 盤錦 124010)

1 天然氣原料的氣分離系統(tǒng)

在天然氣進行凈化之前，首先需要對天然氣原料氣進行分離操作，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，導致后期凈化過程中溶液發(fā)生變質(zhì)、發(fā)泡等問題，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?？紤]到分離過程可能出現(xiàn)分離不完全，在進入凈化過程中溶液中含有污染物，因此需要在天然氣進入吸收塔之前加設兩級分離設置，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)操作過程中凈化設備的負荷。重力分離器內(nèi)部設置天然氣粒子通過標準，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，其他粒子則被析出。第二層分離采用過濾分離，其作用主要是對第一層分離進行優(yōu)化和檢查，起到雙重保障的作用。而且過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、粒子阻擋在過濾分離器外部。通過兩級分離作用，基本上達到了除雜的目的。

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，需要做到兩個基本保障點：其一是保證進入吸收塔的天然氣純凈度要高，防止充氣過程中雜質(zhì)與胺液發(fā)生化學反應。這一點通過架設兩級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。只有兩個保障點同時滿足，吸收塔的充氣吸收工作才能高效進行。

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、壓強等條件，將胺液中的H2S、CO2等氣體析出，從而保證胺液可以實現(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，溫度過低會導致氣體析出不徹底，溫度過高則有可能使得胺液表層氣化。壓強的控制要求根據(jù)塔內(nèi)胺液的容量和再生塔的設置有關(guān)，需要根據(jù)實際情況具體設置。一般情況下，再生塔內(nèi)部的溫度條件系統(tǒng)安置在塔頂，通過提升溫度、加熱上層空氣、熱化溶液的方式，實現(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濾胺液中含有的烴類化合物。進入閃蒸罐的富液降壓后釋放出的烴類經(jīng)過閃蒸塔脫除H2S后可作為燃料氣進入燃料氣系統(tǒng)，這部分烴類不能進入再生塔，如果酸氣中烴類含量高，會對下游的硫磺回收裝置產(chǎn)生較大影響。進入閃蒸罐的富液溫度不能高于75℃，流速不能超過2.0m/s。閃蒸罐優(yōu)化設計推薦最小停留時間為20min。

閃蒸罐內(nèi)部的液位調(diào)控功能對于整個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，方便最大限度的對胺液進行閃蒸。有時為了操作方便，調(diào)節(jié)閥可能會安裝在閃蒸罐的下放，在這種情況下，需要對閥門和管道進行防腐蝕操作，避免閃蒸過程中析出的酸性氣體（液體）對設備造成腐蝕破壞。同時，閃蒸罐內(nèi)的溫度要控制在100℃到120℃之間，溫度過低會影響氣體析出效率，溫度過高咋會導致氣體在閃蒸罐上部堆積，并與冷凝液發(fā)生反應，腐蝕閃蒸罐上頂面。

3.2 貧富液換熱器

我國傳統(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)難以適應大規(guī)模、高負荷、高質(zhì)量的天然氣凈化要求。近年來，板式換熱器以其熱傳導效率快、體積小使用方便以及使用性強等特點，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 胺液過濾和惰氣保護系統(tǒng)

4.1 胺液過濾

文章開頭提到，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濾器，從而保證每個操作過程中的胺液具有較高的純度，符合凈化設計要求。胺液過濾的方式在各種裝置中不盡相同，采用最多的方式有兩種：機械過濾和活性炭過濾。其中活性炭過濾主要適用于貧液過濾器，因為該過程中的胺液流量大，需要持續(xù)工作，而活性炭具有極高的循環(huán)使用價值，既能夠滿足胺液過濾的要求，也能保證長時間工作而不出現(xiàn)過濾問題。

4.2 惰性保護系統(tǒng)

為防止胺液與空氣中的氧氣接觸生成不可再生的化學降解產(chǎn)物，導致設備腐蝕和胺液發(fā)泡，應當采用惰性氣體保護胺液，對胺液儲罐、胺液低位配制罐等進行惰性氣封。常用氮氣進行氮封，若天然氣處理廠內(nèi)無制氮裝置，也可用凈化天然氣進行氣封。為安全起見，應將水封罐連續(xù)排放的少量氣體引至高處排放。

[1]關(guān)昌倫.脫硫裝置工藝設計要點[J].天然氣工業(yè),2013,15(3)∶68-71.