O兒 GAS TREATING AND PROCESSING氣m工|31天然氣損耗控制技術(shù)龔茂娣李軍強(qiáng)李楊楊梁光強(qiáng)李艷芹畢秀梅中國(guó)石化中原油田普光分公司天然氣凈化廠,四川達(dá)州635000摘要:普光氣田天然氣凈化廠年處理天然氣能力為120×10m3,年產(chǎn)凈化氣能力93×10m3是國(guó)內(nèi)首座百億立方米級(jí)高酸性天然氣凈化廠。因?yàn)樘幚砹看?在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,天然氣損耗量也非常大。為了控制天然氣的損耗,從工藝流程、設(shè)計(jì)參數(shù)等方面著手,研究了產(chǎn)生天然氣損耗的原因,并通過(guò)采取降低開停工天然氣損耗、增加閃蒸氣的回收利用率、降低裝置自用氣三方面措施,大大降低了普光氣田天然氣凈化廠的天然氣損耗。該研究對(duì)其他高含硫天然氣處理裝置有一定的參考意義。關(guān)鍵詞:損耗控制;閃蒸氣;高含硫;影響因素DOI:103969/ss.1006-5539201404.0090前言氣放空過(guò)程中。根據(jù)設(shè)計(jì),系統(tǒng)氣密合格后,引氮?dú)膺M(jìn)行普光氣田位于四川省達(dá)州市宣漢縣,屬超深、高含充壓建壓胺液循環(huán)建立后,引原料氣置換氮?dú)?不合格硫、高壓復(fù)雜山地氣田。普光氣田是中國(guó)目前發(fā)現(xiàn)的最的濕凈化氣放入火炬系統(tǒng)。濕凈化氣合格后,并入脫水大規(guī)模海相整裝高含硫氣田,截至2013年2月,已探明單元,脫水不合格的產(chǎn)品氣也要放入火炬系統(tǒng),直至水天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量4122×10m3。根據(jù)中國(guó)石油天然氣行業(yè)露點(diǎn)合格。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),這個(gè)階段單套裝置開工過(guò)程氣藏分類標(biāo)準(zhǔn),屬特大氣藏。為有效開發(fā)利用高含硫天中損耗的天然氣量約20×10m3然氣資源,國(guó)務(wù)院將“川氣東送”工程列為“十一五”國(guó)家重大工程,將普光氣田作為工程的主供氣源。普光天坐添不然氣凈化廠是國(guó)內(nèi)首個(gè)處理高含硫天然氣的大型天然系統(tǒng)氣引原料氣合格濕凈化氣格凈化氣凈化廠,主要負(fù)責(zé)高含硫天然氣的凈化以及硫黃儲(chǔ)存密合氮?dú)饨ㄖ脫Q氮?dú)鈴S并入脫水單元并網(wǎng)運(yùn)輸,年處理能力為120×10m3。生產(chǎn)的天然氣為沿線6圖1脫硫裝置開工程序省2市的2億多群眾和上千家企業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)清潔能源。由于處理量大,天然氣損耗也非常大,如何降低普光結(jié)合本裝置的開工程序(見(jiàn)圖1),我們可以做適當(dāng)氣田天然氣凈化廠的天然氣損耗成為一個(gè)至關(guān)重要的的調(diào)整和優(yōu)化2,降低天然氣開工損耗,即經(jīng)過(guò)界區(qū)產(chǎn)品問(wèn)題。氣管線單向閥處增加跨線引至脫水系統(tǒng)③,然后由脫水單元反串回濕凈化氣分液罐(D-101),進(jìn)而反串回二級(jí)1開停工天然氣損耗控制技術(shù)吸收塔(C-102)和一級(jí)吸收塔(C-101),完成脫硫脫水單1.1開工過(guò)程天然氣損耗控制技術(shù)元的建壓。由于反輸天然氣品質(zhì)較好,引人原料氣后,開凈化廠聯(lián)合裝置開工損耗主要分布在脫硫、脫水單工過(guò)程基本不存在濕凈化氣和產(chǎn)品氣放空。所以,凈化元的開工過(guò)程,主要損耗發(fā)生在開工階段的不合格天然裝置開工程序可以優(yōu)化為:氣密合格→反輸天然氣建收稿日期:201402-22基金項(xiàng)目:國(guó)家科技重大專項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開發(fā)——高含硫氣藏安全高效開發(fā)技術(shù)”之“百億立方米級(jí)凈化廠安全運(yùn)行技術(shù)優(yōu)化”(2011zX05017-005)作者簡(jiǎn)介:龔茂娣(1986-),女,重慶人,助理工程師,學(xué)士,主要從事天然氣凈化與硫黃回收工作。32天魅氣與|2014年08月壓→產(chǎn)品氣合格并網(wǎng)。22閃蒸氣損耗控制技術(shù)1.2停工過(guò)程天然氣損耗控制技術(shù)根據(jù)凈化廠生產(chǎn)運(yùn)行和優(yōu)化調(diào)整經(jīng)驗(yàn),從閃蒸罐運(yùn)聯(lián)合裝置的停工工況不同(包括緊急停工保壓、緊行參數(shù)優(yōu)化胺液品質(zhì)控制優(yōu)化、消泡劑加注優(yōu)化、流程急停工放空、正常停工),天然氣損耗量不同。若按每年改造等幾方面對(duì)閃蒸氣量進(jìn)行控制。停工6次計(jì)算,全年因停工造成的天然氣損耗量約24×221優(yōu)化閃蒸罐運(yùn)行參數(shù)10m2裝置停工后,系統(tǒng)內(nèi)天然氣無(wú)法進(jìn)行回收需要通影響富液閃蒸氣量的重要參數(shù)包括閃蒸罐壓力、閃過(guò)減少停工次數(shù)來(lái)減少停工過(guò)程中的天然氣損耗。蒸罐液位。閃蒸罐壓力越高,閃蒸氣量越小,閃蒸罐液位通過(guò)對(duì)天然氣凈化裝置實(shí)施反充壓流程改造,使單越低,富胺液在閃蒸罐內(nèi)停留的時(shí)間越短,閃蒸氣量也套裝置開工過(guò)程中天然氣放空損耗減少約20×10m3,節(jié)越小。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,將閃蒸氣壓力由06MPa提高到約氮?dú)饧s8×104m3。0.65MPa,閃蒸罐液位由50%左右降低至30%運(yùn)行。優(yōu)化后閃蒸氣量略有下降2閃蒸氣回收利用技術(shù)222優(yōu)化胺液品質(zhì)21閃蒸氣損耗分析胺液品質(zhì)與凈化裝置脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行關(guān)系密切,溶凈化裝置脫硫單元釆用MDEA溶劑(現(xiàn)部分裝置加液品質(zhì)越差,脫硫系統(tǒng)越容易發(fā)泡,閃蒸氣量越大⑤。根據(jù)入了UDS溶劑)脫硫圍,吸收HS、CO2后的富胺液進(jìn)入生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),如果脫硫系統(tǒng)發(fā)泡,閃蒸氣量會(huì)由100閃蒸罐。閃蒸罐用于使吸收塔底流出的富液夾帶和烴類m/h增加到4000m3h,閃蒸氣至火炬的控制閥開度會(huì)逸出。閃蒸氣分兩路分別進(jìn)入尾氣焚燒爐和火炬系統(tǒng)。增大至100%。系統(tǒng)中,導(dǎo)致胺液品質(zhì)變壞的主要原因是正常情況下,閃蒸氣全部進(jìn)入尾氣焚燒爐,當(dāng)氣量較大原料氣夾帶雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng),胺液降解產(chǎn)物增多,活性炭時(shí),去火炬系統(tǒng)壓控閥開啟,及時(shí)排出閃蒸氣保持閃蒸過(guò)濾效果變差,系統(tǒng)腐蝕產(chǎn)物增多等。針對(duì)這些原因?qū)迌?nèi)壓力穩(wěn)定。依據(jù)設(shè)計(jì),單列凈化裝置閃蒸氣量為胺液品質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,調(diào)整后閃蒸氣量明顯降低。833m/h。但是實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),6套聯(lián)223加注消泡劑合裝置的閃蒸氣量均超過(guò)設(shè)計(jì)值,平均閃蒸氣量大約在系統(tǒng)發(fā)泡時(shí),可以通過(guò)加入適量消泡劑的方法,穩(wěn)10002000mh(見(jiàn)表1),其中一部分進(jìn)入尾氣焚燒爐定裝置的運(yùn)行參數(shù)。當(dāng)然,消泡劑的加入量和加入頻率助燃,其余通過(guò)火炬系統(tǒng)放空,放空損失量大約在50%左應(yīng)控制,否則會(huì)對(duì)胺液品質(zhì)帶來(lái)不利影響。右按每列裝置閃蒸氣有500mh進(jìn)入火炬,則每年損耗224流程改造天然氣超過(guò)3900×10m314。閃蒸氣焚燒后,產(chǎn)生大量的結(jié)合凈化裝置脫硫系統(tǒng)流程,將燃料氣管網(wǎng)進(jìn)行改CO2和SO2等有毒有害氣體,造成大氣嚴(yán)重污染。造,將閃蒸氣并入燃料氣系統(tǒng),供給凈化廠、集氣總站和生產(chǎn)服務(wù)中心各燃料氣用戶。改造流程見(jiàn)圖2。表1聯(lián)合裝置各系列閃蒸氣放空統(tǒng)計(jì)入尾爐閃蒸入火炬閃蒸閃蒸氣損失裝置位號(hào)氣m3h)氣/mh閃蒸氣比例19%)去火炬聚結(jié)式分液罐PV-11101111系列846.1782.648.05112系列820.5755.447,93閃蒸氣去尾爐121系列918.1802.146.63C-103燃料氣去克勞斯燃料氣去在線加熱爐燃料氣122系列燃料氣去尾爐去汽提858.9760.0閃蒸罐131系列715.5648.947.56燃料氣從管網(wǎng)來(lái)132系列705.8529.142.85燃料氣分液罐141系列755743.8圖2閃蒸氣回收利用改造流程142系列800.5750.148.37通過(guò)改造,閃蒸氣回收量明顯提高,效果顯著:151系列1250.61102.851.21a)閃蒸氣放空量基本降低為零。單列裝置閃蒸氣回152系列1542.0896.85265收量為12×10m3d,年回收量可達(dá)438×10m3。161系列955.6925.648.41b)閃蒸氣品質(zhì)得到了提高。閃蒸氣吸收塔擴(kuò)徑后,162系列1000.5830.58閃蒸氣中CO2含量范圍在0.59%-1.68%,甲烷含量范圍平均值88247830.5848.14在91.03%-9815%,熱值范圍3377-3684MJm3,硫化氫OIL AND GAS TREATING AND PROCESSING aSImI 33含量則由之前的2%-3%降到了1%以內(nèi)。開停工過(guò)程進(jìn)行分析研究,通過(guò)增加開工產(chǎn)品氣反充壓c)減輕環(huán)境污染。每年可減少火炬放空量5200×線,改進(jìn)富液閃蒸氣放空流程,增加閃蒸氣分液和燃料104m3,大大減少了CO2和SO2的排放量。氣伴熱等方案,確保了閃蒸氣的安全回收和燃料氣用戶的平穩(wěn)運(yùn)行。該方案運(yùn)用后,每年可減少天然氣損耗約3自用氣優(yōu)化控制技術(shù)45252×10m3。聯(lián)合裝置自用氣用戶主要包括硫黃回收單元 Clausb)在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對(duì)聯(lián)合裝置加氫爐、尾氣焚燒爐的爐,尾氣處理單元加氫爐、尾氣焚燒爐等。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化操作,每小時(shí)節(jié)約燃料氣用量約600m。氮單套生產(chǎn)裝置實(shí)際消耗的天然氣都比設(shè)計(jì)值高,根據(jù)計(jì)氣、蒸汽、用電等能耗明顯降低。算,單套裝置每小時(shí)多損耗1020m/h,則每年全套裝置c)天然氣損耗控制技術(shù)投用后,降低了酸性氣CO2損耗天然氣約44676×10m3。由于Caus爐正常生產(chǎn)不含量減少了閃蒸氣放空和自用氣消耗等措施,每年可減使用燃料氣,可以著重對(duì)加氫爐和尾氣焚燒爐進(jìn)行優(yōu)化少CO2排放量約21.39×10t,大大減輕了環(huán)境污染?？刂?降低燃料氣的使用量。3.1加氫爐優(yōu)化調(diào)整根據(jù)加氫爐的工藝設(shè)計(jì)對(duì)加氫爐出口溫度進(jìn)行調(diào)參考文獻(xiàn):整,由原來(lái)的260-280℃降低至245-250℃,溫度降低1吳基榮,毛紅艷高合硫天然氣凈化新工藝技術(shù)在普光氣田了10-35℃,燃料氣消耗減少100~200m3/h(見(jiàn)表2)。經(jīng)過(guò)的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè),2011,31(5):99-102計(jì)算,全年整套凈化裝置可減少燃料氣消耗約15768Wu Jirong, Mao Hongyan. Application of New Technologieson High H-S Gas Conditioning in the Puguang Gas Field U]104m3。Natural Gas Industry, 2011, 31(5): 99-102表2加氫調(diào)整前后對(duì)比表[2]裴愛(ài)霞,張立勝,于艷秋,等,高含硫天然氣脫硫脫碳工藝技對(duì)比項(xiàng)目?jī)?yōu)化前優(yōu)化后差值術(shù)在普光氣田的應(yīng)用研究叮]石油與天然氣化工,2012,加氫爐出口260~280245~25041(1):17-23溫度/℃Pei Aixia, Zhang Lisheng, Yu Yanqiu, et al. Application and助燃空氣流Research of High Sulfur Content Gas Desulfurization and De-量/m3h)4500~51003600~3800700~1500carbonization Process on the Puguang Gas Field [] Ch燃料氣流量600~680480~500100-200Engineering of Oil Gas, 2012, 41(1): 17-23(m3h)[3]路秀林,王者相化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書——塔設(shè)備[M].北京:3.2尾氣焚燒爐優(yōu)化調(diào)整化學(xué)工業(yè)出版社,2004針對(duì)尾氣焚燒爐配風(fēng),燃料氣量進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整,Lu Xiulin, Wang Zhexiang. Book of Chemical Equipmentesign:Tower Equipment [M]. Beijing: Chemical Industry調(diào)整后燃料氣用量大為減少。為了確保尾氣中含硫化合Press, 2004物的充分燃燒維持爐膛溫度在640650℃范圍(見(jiàn)表3)。[4]陸德民,張振基,石油化工自動(dòng)控制設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]北京:化由于過(guò)程氣量的減少,尾爐助燃空氣減少約1000-6000學(xué)工業(yè)出版社,2011m沿h,燃料氣消耗減少約100-400m沿,全廠按5套裝置運(yùn)Lu Demin, Zhang Zhenji The Manual for Automatic Control行,每年可減少燃料氣消耗約2628×104m3Design in the Petrochemical Industry Engineering [M].Bei-表3尾氣焚燒爐調(diào)整前后對(duì)比表jing: Chemical Industry Press, 2011對(duì)比項(xiàng)日優(yōu)化前優(yōu)化后差值[5]張曉剛,范冬立,劉新嶺,等,特大型高含硫天然氣凈化廠安全放空與火炬系統(tǒng)設(shè)計(jì)解析[]天然氣工業(yè),2012,32(1)爐膛溫度/℃640~650640-65090-93Zhang Xiaogang, Fan Dongli, Liu Xinling, et al. Design of助燃空氣流量/m3h)36000~3800032000~350001000~6000Safe Vent and Flare System for Oversize High Sour Natural GasPurification Plant[[]. Natural Gas Industry, 2012, 32(1): 90-93燃料氣流量/m3h2700~29002500-2600100-400[6] Law D. New MDEA Design in Gas Plant Improves Sweeten-ing, Reduces CO2U]. Oil and Gas, 1994, 92(35): 83-85[7] Mackenzie D H, Prambil F C, Daniels C A. 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