高效能源利用的天然气净化装置设计与优化.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2024 年 01 月 02 日 作者简介:曹杰(1988),男,汉族,陕西延安人,延安大学西安创新学院,本科,陕西延长石油(集团)有限责任公司延长气田采气三厂,工程师,研究方向为天然气净化设备优化。-77-高效能源利用的天然气净化装置设计与优化 曹 杰 郭双宇 刘 杰 陕西延长石油(集团)有限责任公司气田公司,陕西 延安 716000 摘要:摘要:天然气不但是一种重要的清洁能源,更是化工原料。随着我国时代的快速发展,天然气被应用在各个领域。但是天然气原料中含有多种有机硫化物,这些物质会腐蚀金属,造成一定程度的环境污染。因此在天然气外输过程中,需要对天然
2、气原料进行净化处理。同时为有效满足居民对能源的实际使用需求,需要做好能源战略的有效调整,将能源的高效利用作为基本导向,推动天然气能源的可持续使用和发展。天然气净化的过程较为复杂,因此需要对净化装置进行有效的设计和优化,全面提高天然气能源的利用率,同时也应当重视能源的节约使用。基于此,本文针对天然气净化装置的设计和优化进行探索,通过节能降耗技术的有效应用提高能源利用效率。关键词:关键词:天然气;净化装置;高效能源利用;设计与优化 中图分类号:中图分类号:U469 随着各项战略和政策的不断提出,国家对于能源损耗以及环保问题的重视程度不断提出,同时也出台了相应的政策。天然气在能源体系中的应用比例不断
3、增加,现阶段已经成为能源使用较多的一种资源。天然气资源的有效开发和利用推动了我国的基本建设,对天然气进行有效的净化处理能够实现能源的高效利用,推动相关产业的发展。天然气净化装置的有效应用能够实现节能减排,提高能源利用效率。天然气在脱硫过程中会涉及高温高压等高危过程,而且具有含硫量高等多种特点,导致天然气净化装置的实际运行能耗较大。因此本文针对天然气净化装置进行优化设计和研究,通过多种节能降耗技术的应用,有效减少天然气净化过程中的能耗,实现天然气能源的高效利用,进一步推动天然气净化行业的可持续发展。1 天然气净化装置设计与优化 1.1 原材料气分离系统分析 无论燃料气本身是何种条件,都需要对其进
4、行分离处理,这样才能确保天然气使用的安全。使用胺法进行天然气分离处理,在脱离其中的硫以及碳等物质时,会出现腐蚀以及发泡等多种问题,这种问题产生的原因与原材料中污染物的实际含量有关,这种污染物质主要是固体类杂质以及气田水等等。这种物质能够与胺液互相吸收,产生液烃,在吸收塔内进行反应时会出现发泡等问题。因此在对原料器进行有效的分离和处理过程中,需要对原料器不完全分离的实际情况进行综合考虑,如果其中含有污染物质将会导致流量不断增加。在原料气进入吸收塔之前,需要使用重力和过滤分离两极分离系统,这样能够实现物质的有效分离。重力分离需要通过水平重力分离器实现物质分离,过滤分离需要使用水平快速开放式过滤分离
5、器进行物质分离,这两种分离系统的有效应用能够实现天然气原料和污染物的有效分离。1.2 胺液吸收塔与再生塔工艺设计要点 吸收塔主要利用胺液吸收天然气中含有二氧化硫和二氧化碳的物质。胺液本身的纯度以及原料其自身所含有的杂质都会对吸收塔的运行以及物质分离产生影响。再生塔的作用是对胺液进行再次的利用。在满足温度条件的前提下,能够对富液中所含有的二氧化硫和二氧化碳进行有效的分析,确保胺液本身的纯度,对其进行有效的再次利用。在通常情况下,工作人员将再生塔的温度设置在 121。对吸收塔以及再生塔的相关要点进行分析,如果吸收塔本身直径超过0.8米,则需要利用板式塔进行相关操作。如果胺液受到污染,将会发生起泡现
6、象。在塔径的计算过程中,不应当选择间距过小的塔板。通常,板间距设置在 600mm 左右,将板间距设置在 800 毫米能够为后续检查和梳理提供方便。在装置中,浮阀塔板需要用来代替泡罩塔,其中浮阀塔板具有更好的处理能力、良好的弹性、泡罩塔和筛板塔的特点,具有良好的综合性。为有效避免吸收塔底部的漩涡,需要将高度为 600 毫米的共轭环境材料安装在吸收塔底部,以此来避免漩涡。在使用中国科技期刊数据库 工业 A-78-醇胺吸收二氧化硫时,在保证二氧化硫净化的基础上,应降低二氧化碳共吸率。在具体的操作期间,再生塔工作过程中很容易出现漏液现象,使得其底部踏板受到损坏。这就需要对其装置进行不断的设计和优化,将
7、压力平衡系统引入其中,这样能够避免真空现象的发生,利用自力式调节阀的作用来实现压力平衡。1.3 富液闪蒸罐与贫富液换热器设计要点及优化 富液闪蒸罐可以将胺液中所含有的物质进行有效的清除,当富液进入到闪蒸罐之后,通过有效的降压操作,可以将胺液中的烃类物质有效的脱除,让其以燃料气的形式进入到燃料气系统当中。此外,需要做好温度以及流速的控制,将富液温度控制在 75以下,流速设置在 2.0 米每秒。如果温度超出预期值,将会解析出富液中的二氧化硫,对设备产生一定的腐蚀作用,过快的流速会冲刷管壁,使得安叶膜出现脱落现象。因此在对相关设备进行优化设计时,需要做好最小停留时间的设计。对于贫富液转换器的使用,需
8、要选择新型设备,其主要原因在于新型设备的体积较小,容易清洗。1.4 贫胺液、酸气的冷却方式选择 贫胺液和酸气的冷却方法可分为全空冷、全水冷、空冷和水冷三类。其中,全空冷通常用于缺水或水质差、温度低的地区。这种方法可以减少对周围水体的污染,减少能量损失和成本,但喷水会在翅片上结垢。全水冷的投资较高,需要大量的水来循环,而且能量损耗较高,这种方式很少被应用。多数企业在天然气净化过程中,通常会选择空冷和水冷相结合的方式1。1.5 胺液过滤及氢气保护系统优化 确保胺液本身的纯度能够为净化系统的安全运行提供保障,这就需要工作人员做好安逸的过滤以及相关处理,首先需要在贫富液管线上安装过滤器,一般贫液管线通
9、常使用含有活性炭的过滤器,而富液管线则使用带式过滤器。惰性气体能够对胺液起到良好的保护作用,避免其和氧气进行接触,也不会在实际操作过程中出现化学降解物质。因此工作人员利用氨气来氮封处理,有时也会使用净化之后的天然气来进行气封。1.6 其他天然气净化工艺设计要点及优化 在天然气净化过程中,胺液系统很容易出现腐蚀现象,这就需要做好系统的优化设计。蒸汽式重沸器进行加热的一种介质。重沸器类型可分为罐式水平热虹吸重沸器,对其性能进行综合比对,一般选择卧式热虹吸式重沸器。在设计贫液增加泵和循环泵时,需要使用离心泵,泵体应选择耐腐蚀材料,并将其安装在贫液空冷器后面。2 天然气净化装置能耗结构分析 天然气净化
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