技改重?zé)N脫除優(yōu)化LNG裝置凈化系統(tǒng)

何卜思（寧夏清潔能源發(fā)展有限公司，寧夏 銀川 750021）

技改重?zé)N脫除優(yōu)化LNG裝置凈化系統(tǒng)

何卜思（寧夏清潔能源發(fā)展有限公司，寧夏 銀川 750021）

寧夏清潔能源發(fā)展有限公司主要生產(chǎn)液態(tài)天然氣（LNG）,其裝置是國(guó)產(chǎn)設(shè)備，運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題較多，尤其是凈化裝置在脫重?zé)N過程中問題頻發(fā)，嚴(yán)重制約了裝置的正常運(yùn)行。為了解決這些瓶頸問題，公司進(jìn)行了一系列技改和優(yōu)化，技改后的裝置不但實(shí)現(xiàn)了安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)運(yùn)行目標(biāo)，還可以為公司每月創(chuàng)收近70萬(wàn)元。

凈化裝置重?zé)N脫除脫重?zé)N再生氣回收節(jié)能降耗CNG母站

1 重?zé)N脫除工藝介紹

天然氣的凈化，也叫天然氣的凈化系統(tǒng)，是指將天然氣在液化前除去重?zé)N類物質(zhì)、酸性氣體、汞和水的過程。液化天然氣工廠的原料氣主要來自于油氣田生產(chǎn)的氣田氣、凝析氣或者油田伴生氣，故組分相對(duì)復(fù)雜。無(wú)論哪種來源，都會(huì)不同程度的含有二氧化碳、硫化氫、重?zé)N（芳烴類）、汞、水等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在天然氣進(jìn)入液化前必須要把含量嚴(yán)格控制在一定的范圍之內(nèi)，以免在液化過程中產(chǎn)生凍結(jié)，從而堵塞管道和設(shè)備。

2 存在問題概述

寧夏清潔能源發(fā)展有限公司的LNG生產(chǎn)裝置是國(guó)產(chǎn)設(shè)備，2009年8月開始投產(chǎn)運(yùn)行，至2010年10月份生產(chǎn)較為正常，此后裝置一直處于不平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)，其凈化系統(tǒng)由于冷箱經(jīng)常發(fā)生凍堵而被迫停工。尤其進(jìn)入冬季，隨著保障居民供暖用氣量的增加，國(guó)產(chǎn)天然氣已不能滿足國(guó)內(nèi)民生及工業(yè)用氣需求，西氣東輸管網(wǎng)并入了中亞天然氣。清潔能源LNG裝置氣源來自中國(guó)石油西氣東輸長(zhǎng)寧輸氣分公司銀川站，在西氣東輸過程中隨著中亞進(jìn)口天然氣的加入，原料氣組分發(fā)生了大幅度變化，天然氣重?zé)N含量比以前多了20多倍，其值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)有裝置已無(wú)法脫除重?zé)N組，冷箱凍堵現(xiàn)象甚至每周都在發(fā)生。

3 深層原因分析

清潔能源發(fā)展有限公司當(dāng)初設(shè)計(jì)時(shí)，脫重?zé)N再生氣計(jì)劃用于公司鍋爐、導(dǎo)熱油爐及生活用氣，而裝置實(shí)際運(yùn)行過程中，其脫重?zé)N再生氣的產(chǎn)量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)計(jì)值，是公司實(shí)際用氣量的65倍，按照工藝包設(shè)計(jì)要求，脫重?zé)N再生氣未使用完的量必須放空燃燒，公司火炬每天要燃燒掉約6.35萬(wàn)方的余量。

2010年，清潔能源產(chǎn)業(yè)興起，隨著工業(yè)用氣量的增加，公司的原料（天然氣）單價(jià)由原來的1.24元/方上漲到2.03元/方，生產(chǎn)成本大幅度上升，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，經(jīng)公司研究，決定對(duì)生產(chǎn)生活使用后剩余的脫重?zé)N再生氣（每小時(shí)1500～2000立方/h），全部回收到生產(chǎn)入口再次利用。

重?zé)N再生氣回收利用一個(gè)多月后，裝置開始頻繁出現(xiàn)冷箱凍堵現(xiàn)象。為了查清原因，公司分別在活性碳、吸附塔安裝色普儀（在線檢測(cè)天然氣組分的儀器）進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。經(jīng)過監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)每一個(gè)吸附再生周期，脫重?zé)N再生氣就增加3-5%個(gè)點(diǎn)，而到了冬天，增加量竟達(dá)到10～14%個(gè)點(diǎn)。

雖然原設(shè)計(jì)吸附量較大，但重?zé)N組分是始終在吸咐塔中累計(jì)，當(dāng)吸附塔中吸附劑（活性碳）吸附達(dá)到飽和后，就不再吸附，此時(shí)重?zé)N就會(huì)躍過吸附塔進(jìn)入冷箱，在冷箱預(yù)冷段（-40℃）就冷凍成石蠟狀物質(zhì)堵塞冷箱天然氣通道，從而使生產(chǎn)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。每一次冷箱發(fā)生凍堵時(shí)，裝置都必須停運(yùn)，在冷箱回溫至常溫時(shí)，組織人員用干氮?dú)獯祾吒蓛艉笤倩謴?fù)生產(chǎn)，而裝置每一次停工吹掃，至少需要4至5天，直接損失達(dá)15～18萬(wàn)元，間接損失達(dá)10萬(wàn)元左右。每一次裝置停運(yùn)，都給公司造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

4 問題解決方案

目前LNG行業(yè)解決重?zé)N再生氣方法主要有增加冷干機(jī)冷卻脫除法、蒸餾脫除法、干氣入冷箱前預(yù)冷脫除法、再生氣開環(huán)引至生活用氣法等?？紤]到采用增加冷干機(jī)冷卻脫除法、蒸餾脫除法、干氣入冷箱前預(yù)冷脫除法運(yùn)行成本高，過程復(fù)雜，且需要增加設(shè)備設(shè)施投資大，采用再生氣開環(huán)引至生活用氣法，廠區(qū)又遠(yuǎn)離城市，再三研究后，公司最終根據(jù)自己的實(shí)際情況，開創(chuàng)先河另辟其徑，投資新建一個(gè)CNG母站，使脫重?zé)N再生氣經(jīng)循環(huán)水冷卻，進(jìn)入到氣液分離罐分離部分重?zé)N后，氣相部分送至CNG壓縮機(jī)，直接壓縮成CNG，液相送至重?zé)N儲(chǔ)罐。

5 技改技措效果

(1)由于重?zé)N再生氣采用開環(huán)控制，對(duì)于LNG生產(chǎn)線而言，不但實(shí)現(xiàn)了安穩(wěn)長(zhǎng)周期生產(chǎn)，而且實(shí)現(xiàn)了能耗大幅度下降，即能耗整體下降1.1%，LNG成品單耗（單噸用氣）由原來的1513Nm3/噸下降至 1492Nm3/噸。

(2)送至CNG母站的重?zé)N再生氣，給公司創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。首先，母站的水、電、風(fēng)等公用工程均來自于LNG生產(chǎn)廠，可以節(jié)約固定資產(chǎn)投資約300～400萬(wàn)元；其次，脫重?zé)N再生氣母站的CNG產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)于其他CNG公司產(chǎn)品質(zhì)量（水含量小于1PPm，二氧化碳＜50PPm，而重?zé)N達(dá)25%以上），司機(jī)們?cè)诙啻问褂煤蠓答仯瑯映溲b25立方的氣，我公司出廠的CNG就比在其它公司的多跑50～70公里，我公司CNG也因此鹽分暢銷，每天銷售約7萬(wàn)方，每方純利0.3元，每月利潤(rùn)達(dá)到60多萬(wàn)元。

(3)脫重?zé)N再生氣經(jīng)循環(huán)水冷卻，經(jīng)氣液分離罐分離后的液相，每月大概有8～10噸，直接送至重?zé)N儲(chǔ)罐。按每噸6500元計(jì)算，每月可以增加收入約5～7萬(wàn)元。

6 結(jié)語(yǔ)

脫除重?zé)N是LNG產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)中非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，寧夏清潔能源發(fā)展有限公司在技改優(yōu)化過程中積累了以下經(jīng)驗(yàn)：

(1)脫除再生氣用循環(huán)水冷卻時(shí)，建議增大冷卻器換熱面積，使吸附出口的再生氣降至常溫，以便更多液態(tài)重?zé)N冷凝出來，使效益最大化。

(2)CNG母站可以不設(shè)置脫水撬塊，但LNG生產(chǎn)線有兩套或兩套以上，CNG壓縮機(jī)就必須有兩臺(tái)或兩臺(tái)以上，解決末端備用足量，以保證壓縮機(jī)連續(xù)運(yùn)行。

(3)若CNG母站管束車較少，LNG生產(chǎn)線中控運(yùn)行工必須與母站裝車工默切配合，確保在在線加熱（出口）至80℃時(shí)開啟壓縮機(jī)，出口溫度在達(dá)到80℃之前可以打回流到原料氣入口，只有這樣才不影響脫除重?zé)N的效果。