天然气处理装置节能研究

2017-12-02焦晓辉大港油田天然气公司天然气处理站天津300280

化工管理 2017年33期

焦晓辉(大港油田天然气公司天然气处理站，天津300280)

天然气处理装置节能研究

焦晓辉(大港油田天然气公司天然气处理站，天津300280)

天然气处理站在进行天然气处理和高附加值产品回收的过程中，每年用电消耗近4000万千瓦时，天然气消耗300余万方，占全公司能源消耗的总量的70%以上，因此深挖装置节能降耗潜力具有重要意义。天然气处理站从各个工艺环节入手，结合生产管理经验，深入开展节能降耗研究。

原料气压缩机;再生气加热炉;燃气;陕气冷能利用

1 原料气增压系统节能措施

1.1 合理匹配压缩机运行模式

天然气处理站港气处理原料气压缩机包括进口压缩机和国产直输机两类，对低压气的处理能力分别为30万方/天和15万方/天，对中压气的处理能力分别为15万方/天和7.5万方/天，主电机额定功率分别为2425kW和1250kW。以同样处理30万方/天的低来气为例，进口压缩机只需运行一台，国产直输机需要同时运行2台，再加上辅机系统（如油泵、水泵、级间空冷器等）的能耗，则进口压缩机的总功率为2475kW，国产直输机的总功率为2597kW，进口压缩机耗电量略低于2台国产直输机耗电量之和。推理按照上述关于压缩机处理能力以及现场实践验证，得出以下结论：当低气量在36-55万方/天时，采用一台进口压缩机和一台国产直输机的运行模式；气量在55-70万方/天时，采用两台大机子运行模式；气量在70万方/天以上时，采用两大一小运行模式。

1.2 适当降低原料气压缩机末级排气压力

经原料气压缩机增压后的混合天然气，经过滤分离、脱水、脱硫、冷箱换热和丙烷辅助制冷工艺后，流经膨胀机喷嘴，经膨胀降温后进入分馏单元重接触塔。原料气压缩机末级排气压力控制过低则会影响下游制冷单元中膨胀机运行效率和系统制冷深度；反之，若控制过高，则会使压缩机的压缩比增大，从而缩短压缩机运动部件的寿命，造成用电单耗上升。压缩机末级排气压力由重接触塔操作压力及膨胀机喷嘴开度直接影响，进而影响压缩机工作负荷。实际生产运行中，原则上要在满足膨胀机制冷深度及运行效率的基础上，适当增大膨胀机喷嘴开度控制，从而降低压缩机末级排气压力，减少压缩机用电负荷。

此外，做好压缩机下游各过滤器、脱硫塔、冷箱等容器设备地检修保养，减少系统压降损失，在一定程度上也有助于降低压缩机末级排气压力，以达到节电目的。

2 分子筛脱水系统节能措施

2.1 合理降量控制分子筛再生气流量

分子筛再生气引自净化外输干气，经加热炉加热至280℃左右，对分子筛进行干燥再生，再生效果受再生温度、流量、时间影响。一般情况下，再生时间和再生温度调节余地较小，而流量可调性较大。为探究再生气流量对再生效果的影响程度，将流量从6000m3/h逐渐降低至4000m3/h，记录分子筛塔再生期间加热炉燃气消耗及脱水效果，最后优选出5000m3/h时的脱水效果达标，且节能效果明显。进一步研究发现，分子筛塔再生8小时中，分子筛再生效果的好快关键环节是再生的前5小时，而再生的后3个小时对再生效果的影响较小。因此可在再生后程将再生气流量降至4500m3/h。经测试，采用以上措施后，每天节约再生气炉燃气消耗220方左右。

2.2 分子筛脱水单元增加再生气换热工艺

分子筛干燥器吸附脱水采用三塔流程，吸附、再生、冷吹切换周期为8h。冷吹气引自外输净化气，为分子筛塔冷吹后，再进入加热炉加热至280℃，为再生塔再生。

为充分利用高温再生气热量，达到节约加热炉燃气的目的，可在分子筛塔出口冷吹气进加热炉之前增加一个换热器。当T1大于T2时，温控阀关闭，分子筛塔出口冷吹气在换热器中获得高温再生气热量，再进入加热炉继续加热，之后去再生塔进行再生；当T1小于或等于T2时，温控阀打开，冷吹气直接进入加热炉加热，然后去再生塔进行再生。增加换热器后，可有效利用高温再生气的热量，降低加热炉工作负荷，从而降低其燃气消耗。

图一分子筛脱水单元增加再生气换热技术工艺流程图

3 制冷系统节能措施

天然气处理站天然气处理装置采用膨胀机+DHX制冷工艺，配备丙烷辅助制冷系统。膨胀机增压端出口空冷器冷却效果受天气温度影响较大，冬季约为25℃，但在夏季高达40℃。为提高夏季期间装置C3收率，需启运丙烷辅助制冷系统对原料气进行降温。丙烷压缩机主电机功率430kW，出口空冷器功率22kW（共6台），每年运行电费达100万元以上。

目前正在开展的陕气冷能利用项目，即在天然气处理系统中新建一具冷箱，膨胀机增压端出口空冷器后天然气（温度约45℃）通过冷箱换热吸收转输的陕京输气管道中天然气（温度3～12℃）中的冷量，将其温度降至17～20℃，在保证装置较高C3收率情形下，实现丙烷机停运，从而减少夏季电力消耗。