萬(wàn)州高含硫天然氣凈化裝置自用氣優(yōu)化方案探索

廖鐵 肖權(quán)根 胡貴運(yùn) 蘇夢(mèng)瑤 廖品全 何涌

1.中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣凈化總廠(chǎng)萬(wàn)州分廠(chǎng) 2.中國(guó)石油西南油氣田公司蜀南氣礦

天然氣凈化總廠(chǎng)萬(wàn)州分廠(chǎng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)萬(wàn)州分廠(chǎng))設(shè)有一套處理量為200×104m3/d的天然氣凈化裝置，脫硫脫碳工藝采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%的甲基二乙醇胺(MDEA)溶液脫除天然氣中的H2S和部分CO2，脫水工藝采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.2%的三甘醇溶液(TEG)脫除天然氣中的水分，脫硫脫水后的天然氣達(dá)到GB 17820-2018《天然氣》二類(lèi)氣氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(ρ(H2S)≤20 mg/m3、φ(CO2)≤4%、ρ(總硫)≤100 mg/m3)?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的原料氣中，H2S質(zhì)量濃度最高為77.04 g/m3(5.44%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))，CO2質(zhì)量濃度為136.8 g/m3(7.47%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))。脫硫脫碳裝置溶液再生的酸氣經(jīng)硫磺回收裝置回收硫磺，其工藝采用具有國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CPS工藝，硫磺回收裝置產(chǎn)生的尾氣進(jìn)入灼燒爐焚燒后，經(jīng)95 m煙囪達(dá)標(biāo)排放。

在日常生產(chǎn)過(guò)程中，受凈化工藝和生產(chǎn)管理等因素的影響，進(jìn)出裝置的原料氣和產(chǎn)品氣流量差值較大，裝置燃料氣耗量偏高，造成能源浪費(fèi)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益受損。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019-2020年，萬(wàn)州分廠(chǎng)分別處理天然氣5.276 9×108m3、5.818 1×108m3，輸出產(chǎn)品氣4.547 3×108m3、5.016 1×108m3，天然氣加工損失率分別為13.83%、13.78%。

1 裝置用氣情況

經(jīng)凈化裝置處理合格的天然氣在計(jì)量外輸前，根據(jù)工藝需要，還有一部分主要被用于以下用途：①鍋爐燃燒以提供蒸汽；②明火加熱爐燃燒再生三甘醇富液；③尾氣灼燒爐燃燒轉(zhuǎn)化硫化物；④火炬長(zhǎng)明火燃燒以備應(yīng)急放空；⑤裝置開(kāi)停車(chē)時(shí)的主燃燒爐燃燒以提供惰性氣體除硫。

1.1 用氣統(tǒng)計(jì)

收集了2019-2020年的萬(wàn)州分廠(chǎng)天然氣凈化裝置自用氣量的數(shù)據(jù)，結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1可知，2020年各用氣項(xiàng)目自用氣量較2019年有上升趨勢(shì)，這主要是受到處理量增加的影響。另外，因尾氣灼燒爐燃料氣調(diào)節(jié)閥存在內(nèi)漏及卡澀等故障(2020年未停產(chǎn)檢修)，造成硫磺回收單元燃料氣耗量上升。但總體來(lái)說(shuō)，蒸汽鍋爐用氣量在自用氣量中的占比約75%，火炬長(zhǎng)明火用氣量占比約1.8%，脫水再生用氣量占比約1.4%，硫磺回收單元用氣量占比約21.2%，生活用氣量占比約0.6%。

表1 萬(wàn)州分廠(chǎng)天然氣凈化裝置2019-2020年自用氣量匯總表104m3用氣項(xiàng)目2019年(按340天計(jì))2020年(按365天計(jì))蒸汽鍋爐1074.27001097.0200火炬長(zhǎng)明火26.142326.3726脫水再生19.700022.4000硫磺回收312.1959336.5900生活用氣9.107314.2903小計(jì)1432.30821482.3826

1.2 用氣分析

1.2.1與設(shè)計(jì)資料的對(duì)比

根據(jù)萬(wàn)州分廠(chǎng)2009年設(shè)計(jì)資料，其燃料氣消耗對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 萬(wàn)州分廠(chǎng)天然氣凈化裝置燃料氣消耗對(duì)比表m3/h用氣項(xiàng)目2009年設(shè)計(jì)燃料氣消耗量2019年燃料氣消耗量平均值2020年燃料氣消耗量平均值蒸汽鍋爐117013171252火炬長(zhǎng)明火303230脫水再生462425硫磺回收單元280383384生活用氣01016合計(jì)152617661707

由表2可知，除火炬長(zhǎng)明火用氣量與設(shè)計(jì)值基本一致外，其余用氣項(xiàng)目耗量均與設(shè)計(jì)值發(fā)生了較大偏差。這是因?yàn)椋阂环矫?，由于上游原料氣中H2S和CO2的含量逐漸升高，2013年9月，新建了1套硫磺回收裝置，脫硫、脫水及鍋爐等裝置設(shè)備未改動(dòng)，設(shè)計(jì)核定原料氣處理能力不變，原料氣中H2S質(zhì)量濃度最高為77.04 g/m3(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.44%)，CO2質(zhì)量濃度為136.8 g/m3(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.47%)，造成鍋爐及尾氣灼燒爐運(yùn)行負(fù)荷上升，燃料氣用量上升；另一方面，因?yàn)闅赓|(zhì)變化，三甘醇脫水單元處理負(fù)荷減少，所以三甘醇富液再生用氣量下降。

1.2.2蒸汽鍋爐用氣

鍋爐系統(tǒng)設(shè)有3臺(tái)額定蒸發(fā)量為10 t/h、額定蒸汽壓力(表壓)為1.0 MPa的臥式燃?xì)馊詣?dòng)蒸汽鍋爐，2用1備。裝置需要的蒸汽除部分由硫磺回收單元自產(chǎn)外，其余的全部由鍋爐提供。2019-2020年，全廠(chǎng)蒸汽產(chǎn)量及消耗量數(shù)據(jù)與鍋爐蒸汽系統(tǒng)生產(chǎn)單位蒸汽的燃料氣消耗數(shù)據(jù)見(jiàn)表3、表4。

表3 2019-2020年蒸汽產(chǎn)量與消耗量匯總表t項(xiàng)目2019年2020年蒸汽產(chǎn)量鍋爐生產(chǎn)135760.00135520.50硫磺回收單元自產(chǎn)60621.3664882.08合計(jì)196381.36200402.58蒸汽消耗量脫硫脫碳單元溶液再生165194.40172607.04裝置保溫31186.9627795.54合計(jì)196381.36200402.58

表4 2019-2020年鍋爐蒸汽系統(tǒng)生產(chǎn)單位蒸汽燃料氣消耗數(shù)據(jù)分析表項(xiàng)目2019年2020年鍋爐蒸汽系統(tǒng)除鹽水補(bǔ)充量/t2944235293生產(chǎn)單位蒸汽的燃料氣消耗/(m3·t-1)80.4683.52凝結(jié)水回收率/%85.0282.39

由表4可知，2020年鍋爐蒸汽系統(tǒng)除鹽水補(bǔ)充量較2019年上升明顯，這主要是因?yàn)?020年硫磺成型單元發(fā)生液硫夾套竄漏事件，硫磺竄入蒸汽凝結(jié)水系統(tǒng)，為避免發(fā)生更大的事故，硫磺成型單元的凝結(jié)水臨時(shí)就地排放，造成水耗的增加。長(zhǎng)期來(lái)看，天然氣凈化裝置凝結(jié)水回收率基本保持在85%左右，鍋爐生產(chǎn)單位蒸汽的燃料氣消耗值與理論計(jì)算值80 m3/t相當(dāng)，依據(jù)SY/T 6836-2011《油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行規(guī)范 天然氣處理系統(tǒng)》的要求，基本達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)。

1.2.3尾氣灼燒爐

尾氣灼燒爐用于尾氣、液硫池廢氣、脫水單元廢氣的焚燒，使其中殘余的硫化物經(jīng)熱灼燒后生成毒性較小的SO2排入大氣。由表2可知，2019-2020年，尾氣灼燒爐用氣量總體穩(wěn)定。

由上述可知，脫硫脫碳單元溶液再生耗汽量占總蒸汽耗量的85%左右，而蒸汽鍋爐用氣量在自用氣量中的占比約75%。尾氣灼燒爐用氣除了受尾氣處理量影響較大外，還與尾氣組分和流量有關(guān)，根據(jù)CPS硫磺回收工藝原理，尾氣流量與組成也直接與脫硫脫碳單元的運(yùn)行情況相關(guān)聯(lián)。因此，針對(duì)蒸汽鍋爐用氣和硫磺回收單元用氣量的情況，可通過(guò)脫硫脫碳單元的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。

2 凈化裝置現(xiàn)狀及優(yōu)化方案

2.1 脫硫脫碳單元簡(jiǎn)介

萬(wàn)州分廠(chǎng)脫硫脫碳單元采用化學(xué)吸收法，利用m(MDEA)∶m(水)=45∶55的MDEA水溶液在吸收塔內(nèi)與含硫天然氣逆流接觸，吸收脫除含硫天然氣中的酸性組分。

MDEA水溶液與同時(shí)含有CO2和H2S的氣體接觸時(shí)，MDEA和H2S的反應(yīng)是瞬時(shí)化學(xué)反應(yīng)，而MDEA不能與CO2直接生成胺基甲酸鹽，只能與其水溶液生成碳酸鹽，構(gòu)成了選擇性吸收的基礎(chǔ)。同時(shí)，上述反應(yīng)是體積縮小的放熱可逆反應(yīng)，因此，在低溫高壓下，有利于反應(yīng)向右進(jìn)行。利用此特點(diǎn)，在吸收塔內(nèi)從含硫天然氣中脫除幾乎全部的H2S和部分CO2，從而實(shí)現(xiàn)凈化天然氣的目的；在高溫低壓下，有利于反應(yīng)從右向左進(jìn)行，利用此特點(diǎn)，在再生塔內(nèi)使H2S和CO2從溶液中解吸出來(lái)，使溶液得以再生，以便循環(huán)使用。

2.2 可行性研究

目前，裝置日均處理量為165×104m3，循環(huán)量約125 m3/h，溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)約45%，總體運(yùn)行平穩(wěn)，能保證較好的吸收效果，滿(mǎn)足了產(chǎn)品氣凈化度合格外輸?shù)囊蟆＞唧w運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

由表5可知，現(xiàn)行狀態(tài)下的各參數(shù)除原料氣H2S和CO2含量外均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。從純理論層面來(lái)看，原料氣量的變化對(duì)裝置運(yùn)行影響不大。H2S的實(shí)際值與設(shè)計(jì)值幾無(wú)差別，MDEA中CO2的吸收負(fù)荷為1.0 mol CO2/mol胺液[1]，也就是說(shuō)，若本次對(duì)溶液提濃至52%，以實(shí)際運(yùn)行的原料氣中的CO2含量計(jì)算，吸收塔內(nèi)原料氣流量需超過(guò)165 802 m3/h，才會(huì)達(dá)到負(fù)荷上限。而實(shí)際上，吸收塔流量?jī)H為70 833 m3/h，具備充裕的調(diào)整空間。

需要說(shuō)明的是，MDEA溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般小于50%，原因是溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%時(shí)共黏度過(guò)大，會(huì)對(duì)傳質(zhì)造成不利影響[2-3]，但同時(shí)也應(yīng)認(rèn)識(shí)到，提高M(jìn)DEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)溶液吸收選擇性及溶液酸性負(fù)荷有正向促進(jìn)作用。

表5 脫硫脫碳單元運(yùn)行數(shù)據(jù)表項(xiàng)目設(shè)計(jì)值運(yùn)行值處理量/(104m3·d-1)200165原料氣中H2S質(zhì)量濃度/(g·m-3)77.0478.70原料氣中CO2質(zhì)量濃度/(g·m-3)136.8145.0溶液循環(huán)量/(m3·h-1)≤170125MDEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%約4546.7產(chǎn)品氣中H2S質(zhì)量濃度/(mg·m-3)≤20.002.61產(chǎn)品氣中CO2體積分?jǐn)?shù)/%≤4.002.63貧液入塔溫度/℃≤40.032.7再生塔塔頂溫度/℃92～10294重沸器進(jìn)口溫度/℃125.0124.2重沸器出口溫度/℃126.0126.0重沸器蒸汽壓力/MPa0.450.38重沸器蒸汽流量/(t·h-1)22.917.4酸氣負(fù)荷/(mol·mol-1)≤0.650.65總硫質(zhì)量濃度/(mg·m-3)≤200.074.5

Javed A.Awan等的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%左右的MDEA溶液在366 K、0.1～1.9 MPa的條件下具有良好的吸收性和穩(wěn)定性[4]。同時(shí)，國(guó)內(nèi)高含硫凈化廠(chǎng)普光氣田天然氣凈化廠(chǎng)已經(jīng)利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的MDEA溶液進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)，效果良好[5]。

同時(shí)，還應(yīng)考慮到溶液體系的潔凈度對(duì)裝置運(yùn)行情況的影響[6]，對(duì)相關(guān)參數(shù)如溶液鐵離子含量進(jìn)行關(guān)注。

最后，與萬(wàn)州分廠(chǎng)工況相似的忠縣分廠(chǎng)、大竹分廠(chǎng)的運(yùn)行情況報(bào)告顯示[7-8]，溶液濃度上升對(duì)鐵離子濃度有正向影響。但參照萬(wàn)州分廠(chǎng)以往的腐蝕情況，萬(wàn)州分廠(chǎng)具備試驗(yàn)實(shí)施條件。

2.3 優(yōu)化方案

2.3.1提高M(jìn)DEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)

初步計(jì)劃調(diào)整MDEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53%。根據(jù)脫硫脫碳化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，同時(shí)結(jié)合表5的裝置運(yùn)行參數(shù)，產(chǎn)品氣中H2S質(zhì)量濃度已達(dá)約2 mg/m3，提高M(jìn)DEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)含量并不會(huì)增加H2S酸性負(fù)荷，但在更低的水含量下，可能會(huì)適當(dāng)抑制對(duì)原料氣中CO2的吸收。顯然，MDEA溶液的腐蝕性和發(fā)泡性隨MDEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加，在盡可能降低入塔貧液溫度的前提下，逐步提高M(jìn)DEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)，有利于改善酸氣質(zhì)量，降低重沸器再生負(fù)荷。

2.3.2降低MDEA溶液循環(huán)量

在MDEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定的前提下，溶液循環(huán)量與產(chǎn)品氣、尾氣的氣質(zhì)組成相關(guān)，同時(shí)直接影響到溶液再生消耗的蒸汽量。循環(huán)量越低，脫除含硫天然氣中的酸性組分越少，產(chǎn)品氣和酸氣氣質(zhì)越差，溶液再生所需的蒸汽越少。相反，如果循環(huán)量越高，脫除含硫天然氣中的酸性組分越多，產(chǎn)品氣和酸氣氣質(zhì)越好，但重沸器再生所需的蒸汽就越多。目前，產(chǎn)品氣質(zhì)量較好，距控制指標(biāo)有較大的調(diào)整空間，在持續(xù)監(jiān)測(cè)酸性負(fù)荷的條件下，配合其他參數(shù)的變動(dòng)，盡量降低MDEA溶液循環(huán)量會(huì)減少溶液再生所需的蒸汽，從而減少鍋爐燃料氣耗量。

2.3.3降低重沸器蒸汽用量

由表3和表4可以看出，脫硫脫碳單元溶液再生消耗蒸汽是整個(gè)凈化裝置最大的自用氣消耗項(xiàng)目。根據(jù)以往天然氣凈化裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，決定蒸汽用量的因素如下。

(1)再生塔塔頂溫度。根據(jù)工藝卡片要求，塔頂溫度需控制在92～102 ℃。如果溫度過(guò)低，有可能造成酸氣液相負(fù)荷增大，進(jìn)而造成下游管線(xiàn)及設(shè)備的腐蝕。

(2)保證溶液再生質(zhì)量。通過(guò)足夠的蒸汽加熱，將富液中的酸性組分解析出來(lái)，使再生后的貧液純度更高，以保證脫硫吸收塔的吸收效果。溶液再生質(zhì)量可通過(guò)化驗(yàn)分析貧液含量及H2S、CO2含量進(jìn)行判斷，同時(shí)在裝置運(yùn)行平穩(wěn)的前提下，可以選擇重沸器出口溫度作為控制條件。

在產(chǎn)品氣氣質(zhì)合格、溶液酸性負(fù)荷受控且貧液再生質(zhì)量達(dá)標(biāo)的情況下，對(duì)溶液含量、循環(huán)量、重沸器蒸汽用量進(jìn)行對(duì)比、逐步調(diào)節(jié)，從而最大限度地降低裝置自用氣量。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析

3.1 提高溶液含量

通過(guò)補(bǔ)充新鮮溶液、提高酸氣空冷器出口溫度等操作，分多次將系統(tǒng)溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)由45%提高至52.8%，期間保持系統(tǒng)壓力5.30 MPa、循環(huán)量124 m3/h、重沸器出口溫度126.5 ℃等工藝參數(shù)穩(wěn)定，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。

表6 系統(tǒng)溶液提濃期間數(shù)據(jù)對(duì)比表項(xiàng)目時(shí)間1時(shí)間2時(shí)間3時(shí)間4時(shí)間5原料氣處理量/(104m3·d-1)166169171167164原料氣H2S質(zhì)量濃度/(g·m-3)78.277.188.983.173.2原料氣CO2質(zhì)量濃度(g·m-3)143153143140146溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%44.248.950.952.852.8富液中H2S質(zhì)量濃度/(g·L-1)48.144.954.249.746.6富液中CO2質(zhì)量濃度/(g·L-1)60.662.767.161.165.3酸氣H2S體積分?jǐn)?shù)/%49.750.446.244.947.8酸氣CO2體積分?jǐn)?shù)/%51.050.448.550.949.0產(chǎn)品氣H2S質(zhì)量濃度/(mg·m-3)3.102.212.872.211.99產(chǎn)品氣CO2體積分?jǐn)?shù)/%2.312.753.033.213.22產(chǎn)品氣總硫質(zhì)量濃度/(mg·m-3)7277717475貧液入塔溫度/℃32.130.835.934.632.9吸收塔差壓/kPa13.013.013.213.213.2溶液鐵離子質(zhì)量濃度/(mg·L-1)1.992.782.532.532.68酸性負(fù)荷/(mol·moL-1)0.700.640.700.610.62貧液中H2S質(zhì)量濃度/(g·L-1)0.030.030.030.030.03貧液中CO2質(zhì)量濃度/(g·L-1)0.050.050.050.050.05酸氣量/(m3·h-1)65376418669864726255

總體來(lái)說(shuō)，在系統(tǒng)溶液提濃期間，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品氣均能合格外輸。由表6中數(shù)據(jù)可知，隨著MDEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高，產(chǎn)品氣中H2S含量有小幅下降，但CO2含量上升明顯，說(shuō)明MDEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)提升后，對(duì)H2S的吸收選擇性有所提升，而溶液中的水分減少，則有效降低了CO2的吸收量。從吸收塔差壓、貧液中鐵離子含量和酸性負(fù)荷數(shù)據(jù)來(lái)看，盡管部分情況下酸性負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)上限(可后續(xù)進(jìn)一步優(yōu)化)，但總體數(shù)據(jù)相比實(shí)驗(yàn)前有所降低，溶液系統(tǒng)發(fā)泡性和腐蝕性變化不明顯，整體處于平穩(wěn)可控階段。從酸氣流量及組分情況來(lái)看，變化不明顯。

3.2 降低MDEA溶液循環(huán)量

在完成溶液提濃操作后，系統(tǒng)溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)維持在52%左右。此時(shí)，在系統(tǒng)壓力為5.17 MPa、重沸器出口溫度為126.5 ℃的穩(wěn)定條件下，收集MDEA溶液循環(huán)量變化對(duì)產(chǎn)品氣質(zhì)量、酸氣質(zhì)量及溶液系統(tǒng)酸性負(fù)荷的影響，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表7。

由表7可以看到，在其余各項(xiàng)參數(shù)基本穩(wěn)定的前提下，降低循環(huán)量后,產(chǎn)品氣中CO2含量有所上升，富液中H2S、CO2含量和酸氣氣質(zhì)基本保持穩(wěn)定。由此說(shuō)明，在現(xiàn)有工況下，循環(huán)量調(diào)整后仍未能使溶液的吸收能力達(dá)到飽和?？紤]到酸性負(fù)荷和鐵離子濃度數(shù)據(jù)無(wú)太大變化，擬將MDEA溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為52%、循環(huán)量為120 m3/h作為常態(tài)化的運(yùn)行參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上探索降低重沸器蒸汽用量的操作。

表7 溶液循環(huán)量調(diào)整期間數(shù)據(jù)對(duì)比表項(xiàng)目時(shí)間1時(shí)間2時(shí)間3時(shí)間4時(shí)間5原料氣處理量/(104m3·d-1)169168168167164原料氣中H2S質(zhì)量濃度/(g·m-3)59.668.568.582.791.6原料氣中CO2質(zhì)量濃度/(g·m-3)142138138148149溶液循環(huán)量/(m3·h-1)124123122121120富液中H2S質(zhì)量濃度/(g·L-1)49.948.247.947.148.6富液中CO2質(zhì)量濃度/(g·L-1)60.556.753.361.656.7酸氣中H2S體積分?jǐn)?shù)/%47.547.948.547.949.3酸氣中CO2體積分?jǐn)?shù)/%48.648.348.547.948.7產(chǎn)品氣中H2S質(zhì)量濃度/(mg·m-3)1.781.931.901.851.78產(chǎn)品氣中CO2體積分?jǐn)?shù)/%2.932.983.023.083.18產(chǎn)品氣中總硫質(zhì)量濃度/(mg·m-3)7780797475貧液入塔溫度/℃32.932.432.431.330.7吸收塔差壓/kPa13.413.313.313.013.0溶液中鐵離子質(zhì)量濃度/(mg·L-1)2.582.882.882.632.58酸氣負(fù)荷/(mol·moL-1)0.610.590.570.600.59貧液中H2S質(zhì)量濃度/(g·L-1)0.030.030.030.030.03貧液中CO2質(zhì)量濃度/(g·L-1)0.050.050.050.050.05酸氣量/(m3·h-1)63416214621461936225

3.3 降低重沸器蒸汽用量

在其余工況基本相同的前提下，將重沸器的出口溫度從126.5 ℃按0.5 ℃/次的幅度降至125 ℃，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表8。

從表8的富液中H2S、CO2含量與酸氣流量變化情況來(lái)看，溶液“吸收-再生-吸收”體系仍然穩(wěn)定運(yùn)行；從時(shí)間1和時(shí)間3的原料氣中H2S含量突然上升后裝置運(yùn)行情況來(lái)看，目前系統(tǒng)仍具有較好的操作彈性；重沸器溫度調(diào)整至125 ℃后，燃料氣消耗量減少了近400 m3/h，減少幅度接近25%；酸性負(fù)荷及鐵離子含量保持穩(wěn)定，腐蝕速率并未出現(xiàn)明顯變化.。

但隨著重沸器出口溫度的下降，二次蒸汽量不足，塔頂溫度下降明顯，略低于設(shè)計(jì)值，再生塔底部液相負(fù)荷加重，有腐蝕加劇的風(fēng)險(xiǎn)?？紤]到萬(wàn)州分廠(chǎng)再生塔選用復(fù)合鋼板，抗腐蝕能力高于碳鋼材質(zhì)，后續(xù)可進(jìn)一步重點(diǎn)跟蹤關(guān)注。

表8 重沸器出口溫度調(diào)整期間數(shù)據(jù)對(duì)比表項(xiàng)目時(shí)間1時(shí)間2時(shí)間3時(shí)間4時(shí)間5系統(tǒng)壓力/MPa5.305.305.305.305.30原料氣處理量/(104m3·d-1)167169168167167原料氣中H2S質(zhì)量濃度/(g·m-3)83.192.399.37493.3原料氣中CO2質(zhì)量濃度/(g·m-3)140149144140146溶液循環(huán)量/(m3·h-1)124120120120120MDEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%52.852.45251.351.4重沸器出口溫度/℃126.5126.0125.5125.5125.0再生塔塔頂溫度/℃94.088.086.092.080.0富液中H2S質(zhì)量濃度/(g·L-1)49.747.546.650.749.6富液中CO2質(zhì)量濃度/(g·L-1)61.158.956.162.261.6酸氣中H2S體積分?jǐn)?shù)/%44.948.847.847.148.2酸氣中CO2體積分?jǐn)?shù)/%50.948.347.847.648.8產(chǎn)品氣中H2S質(zhì)量濃度/(mg·m-3)2.213.433.663.83.73產(chǎn)品氣中CO2體積分?jǐn)?shù)/%3.213.123.083.053.17產(chǎn)品氣中總硫質(zhì)量濃度(mg·m-3)7479767172貧液入塔溫度/℃34.630.531.932.6731.88吸收塔差壓/kPa13.212.9613.181312.99溶液中鐵離子質(zhì)量濃度/(mg·L-1)2.482.512.182.582.73酸性負(fù)荷/(mol·moL-1)0.610.590.580.640.63貧液中H2S質(zhì)量濃度/(g·L-1)0.030.030.030.030.03貧液中CO2質(zhì)量濃度/(g·L-1)0.050.050.050.050.05酸氣量/(m3·h-1)64726293622662066369裝置燃料氣總耗量/(m3·h-1)16891308132012471206加工損耗率/%1111101010

4 結(jié)語(yǔ)

本次探索的目的是節(jié)能降耗增產(chǎn)，思路在于降低重沸器的熱負(fù)荷和提高溶液吸收選擇性，盡管還存在一些不足，但也因此引發(fā)了兩方面的調(diào)整：一方面，通過(guò)提升MDEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)、降低溶液循環(huán)量的方式，降低單位溶液?jiǎn)未卧偕牡臒崃浚涣硪环矫妫ㄟ^(guò)調(diào)整重沸器蒸汽量的方式，減少供給溶液體系中水分的冗余熱量。

從結(jié)果來(lái)看，調(diào)整是有效的，在保證溶液體系穩(wěn)定、再生貧液和產(chǎn)品氣合格的前提下，降低了近25%的燃料氣消耗量。同時(shí)，在此次調(diào)整過(guò)程中，酸氣的組分相對(duì)穩(wěn)定，H2S、CO2的含量沒(méi)有變化。在保證溶液體系穩(wěn)定、再生貧液和產(chǎn)品氣合格的前提下，通過(guò)提高M(jìn)DEA質(zhì)量分?jǐn)?shù)、降低溶液循環(huán)量及降低重沸器蒸汽量的方式能有效降低天然氣凈化裝置的自用氣量，預(yù)計(jì)節(jié)省自用氣量約300×104m3/a。