天然气损耗控制技术

OIL AND GAS TREATING AND PROCESSING|油与加工31天然气损耗控制技术龚茂娣李军强李杨杨梁光强李艳芹毕秀梅中国石化中原油田普光分公司天然气净化厂,四川达州635000摘要:普光气田天然气净化厂年处理天然气能力为120×10°m3,年产净化气能力93×10m3,是国内首座百亿立方米级高酸性天然气净化厂。因为处理量大,在实际生产过程中,天然气损耗量也非常大。为了控制天然气的损耗,从工艺流程、设计参数等方面着手,研究了产生天然气损耗的原因,并通过采取降低开停工天然气损耗、增加闪蒸气的回收利用率、降低装置自用气三方面措施,大大降低了普光气田天然气净化厂的天然气损耗。该研究对其他高含硫天然气处理装置有一定的参考意义。关键词:损耗控制;闪蒸气;高含硫;影响因素DOI:10.3969/issn.1006-55392014.04.0090前言气放空过程中。根据设计,系统气密合格后,引氮气进行普光气田位于四川省达州市宣汉县,属超深、高含充压建压,胺液循环建立后,引原料气置换氮气,不合格硫、高压、复杂山地气田。普光气田是中国目前发现的最的湿净化气放入火炬系统。湿净化气合格后,并入脱水大规模海相整装高含硫气田,截至2013年2月,已探明单元,脱水不合格的产品气也要放入火炬系统,直至水天然气地质储量4122×10°m3根据中国石油天然气行业露点合格。根据生产经验,这个阶段单套装置开工过程气藏分类标准,属特大气藏。为有效开发利用高含硫天中损耗的天然气量约20×10°m2。然气资源,国务院将“川气东送”工程列为“十一五”国合格湿净化「不合格净化家重大工程,将普光气田作为工程的主供气源。普光天放空至火炬气放空至火炬气放空至火炬系统气然气净化厂是国内首个处理高含硫天然气的大型天然密合格气建压一置换氮气“入脱水单元引原料气L合格湿净化气气L「合格净化气净化厂,主要负责高含硫天然气的净化以及硫黄储存气并网运输,年处理能力为120×10°m3。生产的天然气为沿线6图1脱硫装置开工程序省2市的2亿多群众和上千家企业提供了优质清洁能源。由于处理量大,天然气损耗也非常大,如何降低普光结合本装置的开工程序(见图1),我们可以做适当气田天然气净化厂的天然气损耗成为一个至关重要的的调整和优化2,降低天然气开工损耗,即经过界区产品问题。气管线单向阀处增加跨线引至脱水系统③,然后由脱水单元反串回湿净化气分液罐(D-101),进而反串回二级1开停工天然气损耗控制技术吸收塔(C-102)和一级吸收塔(C-101),完成脱硫脱水单1.1开工过程天然气损耗控制技术元的建压。由于反输天然气品质较好,引人原料气后,开净化厂联合装置开工损耗主要分布在脱硫、脱水单工过程基本不存在湿净化气和产品气放空。所以,净化元的开工过程,主要损耗发生在开工阶段的不合格天然装置开工程序可以优化为:气密合格→反输天然气建煤化工收稿日期:201402-22HCNANMHG基金项目:国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发——高含硫气藏安全高效开发技术”之“百亿立方米级净化厂安全运行技术优化”(2011ZX05017-005)作者简介:龚茂娣(1986-),女,重庆人,助理工程师,学士,主要从事天然气净化与硫黄回收工作。32|天熟气与|2014年08压→产品气合格并网。22闪蒸气损耗控制技术1.2停工过程天然气损耗控制技术根据净化厂生产运行和优化调整经验,从闪蒸罐运联合装置的停工工况不同(包括紧急停工保压、紧行参数优化胺液品质控制优化、消泡剂加注优化、流程急停工放空、正常停工),天然气损耗量不同。若按每年改造等几方面对闪蒸气量进行控制。停工6次计算,全年因停工造成的天然气损耗量约24×221优化闪蒸罐运行参数10m2装置停工后,系统内天然气无法进行回收需要通影响富液闪蒸气量的重要参数包括闪蒸罐压力、闪过减少停工次数来减少停工过程中的天然气损耗。蒸罐液位。闪蒸罐压力越高,闪蒸气量越小,闪蒸罐液位通过对天然气净化装置实施反充压流程改造,使单越低,富胺液在闪蒸罐内停留的时间越短,闪蒸气量也套装置开工过程中天然气放空损耗减少约20×10m3,节越小。结合生产实际,将闪蒸气压力由06MPa提高到约氮气约8×10m3。0.65MPa,闪蒸罐液位由50%左右降低至30%运行。优化后闪蒸气量略有下降。2闪蒸气回收利用技术222优化胺液品质21闪蒸气损耗分析胺液品质与净化装置脱硫系统的运行关系密切,溶净化装置脱硫单元釆用MDEA溶剂(现部分装置加液品质越差,脱硫系统越容易发泡闪蒸气量越大5。根据入了UDS溶剂)脱硫③,吸收HS、CO2后的富胺液进入生产经验,如果脱硫系统发泡,闪蒸气量会由1000闪蒸罐。闪蒸罐用于使吸收塔底流出的富液夹带和烃类m/h增加到400mh,闪蒸气至火炬的控制阀开度会逸出。闪蒸气分两路分别进入尾气焚烧炉和火炬系统。增大至100%。系统中,导致胺液品质变坏的主要原因是正常情况下,闪蒸气全部进入尾气焚烧炉,当气量较大原料气夹带杂质进入系统,胺液降解产物增多,活性炭时,去火炬系统压控阀开启,及时排出闪蒸气,保持闪蒸过滤效果变差,系统腐蚀产物增多等。针对这些原因对罐内压力稳定。依据设计,单列净化装置闪蒸气量为胺液品质进行优化调整,调整后闪蒸气量明显降低。833m/h。但是实际生产过程中,根据生产经验,6套联223加注消泡剂合装置的闪蒸气量均超过设计值,平均闪蒸气量大约在系统发泡时,可以通过加入适量消泡剂的方法,稳10002000m/h(见表1),其中一部分进入尾气焚烧炉定装置的运行参数。当然,消泡剂的加入量和加入频率助燃,其余通过火炬系统放空,放空损失量大约在50%左应控制,否则会对胺液品质带来不利影响。右。按每列装置闪蒸气有500mh进入火炬,则每年损耗224流程改造天然气超过3900×10m3。闪蒸气焚烧后,产生大量的结合净化装置脱硫系统流程,将燃料气管网进行改CO2和SO2等有毒有害气体,造成大气严重污染。造,将闪蒸气并入燃料气系统,供给净化厂、集气总站和生产服务中心各燃料气用户。改造流程见图2表1联合装置各系列闪蒸气放空统计装置位号入尾炉闪蒸入火炬闪蒸闪蒸气损失闪蒸气气/m3h)气/m3h)比例/%去火炬聚结式分液罐PV-11101111系列846.1782.648.05闪蒸气112系列820.5755.447.93去尾炉C-103121系列918.146.63燃料气去克劳斯燃料气去在线加热去汽提122系列858.9760.0闪蒸罐燃料气去尾131系列715.5648.947.56燃料气从管网来132系列705.8529.142.85燃料气分液罐141系列75.5743.8图2闪蒸气回收利用改造流程142系列800.5750.148.37通过改造,闪蒸气回收量明显提高,效果显著:151系列1250.61102.851.21a)闪蒸气放空量基本降低为零。单列装置闪蒸气回152系列1542.0896.8收量为12×10中国煤化工10m161系列955.6925.648.41b)闪蒸气CNMHG吸收塔扩径后,162系列1000.5830.5848.06闪蒸气中CO2含量范围在0.59%~1.68%,甲烷含量范围平均值882.47830.5848.14在9103%98.15%,热值范围3377-36.84MJ/m3,硫化氢OIL AND GAS TREATING AND PROCESSING递气mr133含量则由之前的2%3%降到了1%以内。开停工过程进行分析研究,通过增加开工产品气反充压c)减轻环境污染。每年可减少火炬放空量5200x线,改进富液闪蒸气放空流程,增加闪蒸气分液和燃料104m3,大大减少了CO2和SO2的排放量。气伴热等方案,确保了闪蒸气的安全回收和燃料气用户的平稳运行。该方案运用后,每年可减少天然气损耗约3自用气优化控制技术45252×10m3。联合装置自用气用户主要包括硫黄回收单元 Clausb)在原设计基础上对联合装置加氢炉、尾气焚烧炉的炉,尾气处理单元加氢炉、尾气焚烧炉等6。根据生产经验,运行进行优化操作,每小时节约燃料气用量约600m。氮单套生产装置实际消耗的天然气都比设计值高,根据计气、蒸汽、用电等能耗明显降低。算,单套装置每小时多损耗1020mh,则每年全套装置c)天然气损耗控制技术投用后,降低了酸性气CO2损耗天然气约44676×10m3。由于Caus炉正常生产不含量,减少了闪蒸气放空和自用气消耗等措施每年可减使用燃料气,可以着重对加氢炉和尾气焚烧炉进行优化少CO2排放量约21.39×10t,大大减轻了环境污染控制,降低燃料气的使用量3.1加氢炉优化调整根据加氢炉的工艺设计,对加氢炉出口温度进行调参考文献:整由原来的260-280℃降低至245-250℃,温度降低[1]吴基蒙,毛红艳高含硫天然气净化新工艺技术在普光气田了10-35℃,燃料气消耗减少100-200m/h(见表2)。经过的应用[J].天然气工业,2011,31(5):99-102计算,全年整套净化装置可减少燃料气消耗约15768×Wu Jirong, Mao Hongyan. Application of New Technologies104m3on High HS Gas Conditioning in the Puguang Gas Field U]as Industry,2011,31(5):99-10表2加氢调整前后对比表[2]裴爱霞,张立胜,于艳秋,等,高含硫天然气脱硫脱碳工艺技对比项目优化前优化后差值术在普光气田的应用研究叮].石油与天然气化工,2012,260~280245-250温度/℃Pei Aixia, Zhang Lisheng, Yu Yanqiu, et al. Application and助燃空气流4500-5036038000150Research of High Sulfur Content Gas Desulfurization and De量/m3h2)mh60680480-500100-200燃料气流量/Engineering of Oil Gas, 2012, 41(1): 17-23[3]路秀林,王者相化工设备设计全书——塔设备[M].北京:3.2尾气焚烧炉优化调整化学工业出版社,2004.针对尾气焚烧炉配风,燃料气量进行了优化调整Lu Xiulin, Wang Zhexiang. Book of Chemical EquipmentDesign: Tower Equipment [M]. Beijing Chemical Industry调整后燃料气用量大为减少。为了确保尾气中含硫化合Press. 2004物的充分燃烧,维持炉膛温度在640-650℃范围(见表3)。[4]陆德民,张振基石油化工自动控制设计手册[M].北京:化由于过程气量的减少,尾炉助燃空气减少约1000-6000学工业出版社,2011m沿h,燃料气消耗减少约100~400m沿h,全厂按5套装置运Lu Demin, Zhang Zhenji. The Manual for Automatic Control行,每年可减少燃料气消耗约2628×10m3。Design in the Petrochemical Industry Engineering [M].Bei-表3尾气焚烧炉调整前后对比表jing: Chemical Industry Press 2011对比项目优化前优化后差值[5]张晓刚,范冬立,刘新岭,等.特大型高含硫天然气净化厂安全放空与火炬系统设计解析[]天然气工业,2012,32(1):炉膛温度/℃640~650640-650Zhang Xiaogang, Fan Dongli, Liu Xinling, et al. Design of助燃空气流000-3800032000~350001000~6000量/m3h2)Safe Vent and Flare System for Oversize High Sour Natural GasPurification Plant[]. Natural Gas Industry, 2012, 32(1): 90-93燃料气流2700-29002500~2600100~400量/m3h)[6]Law D. New MDEA Design in Gas Plant Improves Sweeten-Red中国煤化工92(35):83-85[7]MackenzieCNMHGDesign and Oper4结论tion of a sg rau uauug MDEA [R].Texasa)对普光气田天然气净化厂的原设计工艺流程和Bryan Research Engineering Inc, 1987.