天然气净化厂节能降耗途径分析.pdf

管理 甄跬 ， Ma n a g e me n t P r a c t i c e 天然气净化厂节能降耗途径分析 梁玮玮 大庆油田工程有限公司 摘要 以徐 深 9 天然气净化厂总承 包工程为例，介绍 了净化厂设计阶段在方案 、流程等方 面 的优 化 设 计 ， 同 时使 用 H A Z O P 分析 方 法进 行 项 目分 析 ；根据 分 析 结 果对 ． 7 - 程 内容 做 了进 一 步 的调 整优化 ，不仅保证 了净化气产品的质量 ，而且净化装置的能耗降低 ，实现 了降低 天然气净 化 过 程 的能量 消耗 、提 高经济效 益 的 目标 关键 词 天然 气净化 流程优 化H A Z O P 分析 节能减排 D 0I 1 0． 3 9 6 9 ／i ． i s s n． 2 0 9 5 1 4 9 3． 2 0 1 4． 0 0 8． 0 2 3 为了降低天然气净化过程 的能量消耗和操作成 本 ，对 天然 气 净化 厂工 程 实施 了总承 包 管理模 式 和 H A Z O P分 析 方 法 。实 施 总 承包 管 控 项 目就 是 要 实 现设 计 的优 化 ，节 能 降耗 ，从 而 提高 工 程整 体 衔接 能 力 ，保 证 工程 进 度 和质 量 。徐 深 9 天 然 气净 化 厂 试点 工 程预 计每 天 处理 能力 2 0 0 X 1 0 m ，以此 工程 为例 ，介绍净化厂在方案 、流程等方面的优化设计 和节 能措 施 。 1 设 计方 案 针 对氯 离子 含 量 的危 害进 行 技术 经 济对 比 ，在 徐 深 9 集气 站 建 设 时 ，保 留徐 深 9 集 气 站原 有 4 0 X 1 0 m ， d 三 甘 醇 脱 水 装 置 ，并 新 建 1 套 3 0 X 1 0 m ／ d 甘醇 脱 水 装 置 ，降 低 进 站原 料 气 中氯 离 子 含 量 ， 确 保 净 化 厂 进 站 的 3 股 原 料 气 气 质 的 一 致 性 。为 此 ，净 化 厂 内集 配气单 元 中原料 气重 力 分离 器 、过 滤 分离 器 、管 汇 、徐 深 9 来气 的集 输 管道 、工 艺 阀 门和仪表阀门等材质 由3 1 6 L 改为碳钢。 为防止分子筛脱水装置再生气冷却器循环水结 垢对生产的影响，再生气冷却器 由管壳式水冷却器 改 为空 冷器 。 由于 徐深 9 来 气 已经 过三 甘 醇 脱水 装 置 进 行脱 水 ，为 此 ，徐 深 9 来 气 的 越 站 流 程 取 消 ，在徐 深 9 集 气 站 进 行 越 站 ，从 而 减 少 越 站 管 道 的 长 度 。 另 外 ，还 增加 了应 急广 播 系统及 周界 防护监控 系统 。 作者简介 梁玮玮 ，硕 士研 究生 ，2 0 0 9 年毕业于大庆石油学 院 企 业 管 理 专业 ，从 事 E P C项 目综 合 控 制 工作 ，E ma i l l i a n g w e i 一 2 0 0 9 1 2 6 ． c o rn，地址 黑龙 江省 大庆市让胡路 区大庆油 田工程 有限 公 司丁程管理部 ，1 6 3 7 1 2 。 2 工 艺 流 程 徐 深 8 、9 、2 1 等 区 块 天 然 气 进 入 集 配 气 单 元 ，经胺 法 脱碳 装置 脱 除二 氧化 碳 后 ，湿 净化 气进 入 三 甘醇 脱水 装 置进 行脱 水 处理 ，作 为商 品天 然气 送 至 徐 深 9 集 气 站 外输 。脱碳 装 置 得 到 的酸 气进 行 增压 、干燥处理后 ，送至树 1 0 1 二氧化碳液化站及 芳 4 8 二 氧化碳 液 化站进 行 液化 。 选 用 此 工艺 流程 使 上下 游结 合 ，装 置具 有 较强 的灵 活性 1 根 据 上 下 游 特点 ， 以及徐 深 8 、9 、2 l 区块 的地 质 、开 发和 试采 数 据 ，结合 地 质开 发 风 险 ，合 理 确 定新 建 脱碳 装置 的 建设 规模 ，将脱 碳 、脱 水装 置 采用 双列 建设 的方 式 ，具有 很 好 的适 应 性 。 2 为保 证 上 游 集 气 站 超 压 分 散 放 空 对环 境 的 影 响 ，将 集 气站 的 放 空 点 设 置 在 净 化 厂 内 ，集 中 排 放 。 3 依 据 芳 4 8 、树 1 0 1 液 化 站 对 二 氧 化 碳 、原 料 气 的不 同工 艺 技 术 要 求 ，采 用 不 同 压 力 分 别 出 站 ，增 加集 中增 压 管理 的可 靠性 。 3 H A Z O P 分 析 I 偏 差 逆 流 ；低液 位 ；操作 ；过 量 。 2 原 因 上 游输 气 管 线 破 裂 ，导 致 下 游 高 压 气 体 从破 裂 处 泄漏 ，造 成 逆流 ；过滤 分离 器底 部 出 口手 动 阀 门开度 过 大 ；收球 筒 平衡 管 线位 置 安装 不 当 ；燃料 气进 口控 制 阀 O 1 P V 1 1 3 打开或 旁路 打 开 。 3 后 果 含 C O 天 然 气 泄 漏 导 致 环 境 污 染 ； 过 滤分 离器 液 位 降低 ，导 致无 液 位 ，高压 气 串入 下 I 2 13 1 1 年第日 期 石油 石化节能 f 5 3 管理 实跬 ，Ma n a g e me n t P r a c t ic e 游 污水 排 放灌 ，造 成 超压 ，导致设 备损 坏 ；引起 燃 料 气 罐 超 压 ，导 致 设 备 损 坏 ，燃 料 气 中断 ，全 厂 停 车 。 4 有 限保 护 措 施 每 条 分 支 管 线 有 止 回 阀 ； 污水 排放 罐有 4 i n 1 i n 2 5 ． 4 m m大 气排 放 口，设 置 在 安 全 位 置 ， 液 位 低 报0 1 L I A1 0 2 ／ 3 ／ 4 ／ 5 ； 0 1 P I A 1 1 4 高报 P S V 0 1 1 l 。 5 风 险定级 高 。 6 建 议 增 加 0 l P T 1 0 8压 力 低 低 关 断 0 1 HZ V 2 0 I ， 0 1 P T 1 0 9压 力 低 低 关 断 【 1 HZ V 2 0 2 ， 0 1 P T l 1 0 压 力 低 低 关 断 0 1 HZ V 2 0 3 ；增 加 0 1 P I C 1 0 2 ／ 1 0 3 ／ 1 0 4压力低报 ；压力等级升 为 1 0 MP a ；增 加 自 动关 断 和 释 放 设 施 ；过 滤 分 离 器增 加 低 低 液 位 关 断 ；平 衡 管线 与收 球筒 在气 相空 间 。 4 工 程 优 化 1 根 据 H A Z O P分 析 结 果 对 T 程 内容 做 如 下 调整 ◇ 材 质 改 变 。 超 过 6 0 ℃ 贫 胺 液 管 线 材 质 、贫 液 空 冷 器 材 质 南 3 0 4 L改 为 3 1 6 L ，原 因 是 氯 离 子 腐蚀 。 ◇ 负 压设 计 。对 再 生 塔 、酸气 分 离 器 、闪 蒸 塔 、闪蒸 气分 离器 、一段 压 缩机 人 口分 离器 进行 全 负 压校 核 ，增 加 支撑 圈 ，其 中酸 气分 离 器增 加壁 厚 2 mm 。 ◇ 流 程 改 变 。增 加 原 料 气 聚 结 过 滤 器 低 低 液 位 开 关 及 联 锁 切 断 阀 ，增 加 燃料 气 系统 备 用 气 源 ， 一 段 压缩 机后 增 加 自动泄 压 放 空 ，增 加 高压 火 炬分 液 罐连 续液 位远 传 ，增加 温 度 、压力 变送 器 。 ◇ 外 防护层 保温 。 由镀 锌薄板 改 为铝 薄板 ， 铝 薄板 厚度 在 0 ． 6 ～1 ． 0 m m之 间 。 ◇ 增 加 循 环 水 冷 却 塔 风 扇 电 动 机 防爆 设 计 ， 增 加 可燃 气体 监测 器及 C O 气体 监测 器 。 2 调 整 工 艺 安装 方 案 ，加 大 脱 碳 装 置 区 二 层 平 台 ，部 分 设 备 及 阀 门 的安 装 布 置 在 二层 平 台上 ， 从 而 减 小 占地 面 积 。管 架 由 4 m宽 增 加 至 8 m宽 ， 长度增 加 9 5 m。 3综合控制楼 的功能进一步细化 ，从安全防 火 的角度 出发 ，增 设另 一 出 口楼梯 ，西 墙 和北 墙 做 防爆设 计 。 4 优 化 全 厂平 面 布置 ，同时 在 集 配 气 单元 为 未来 区块 做 出预 留 ，净 化厂 占地 面积 有所 减小 。 5 增加 徐二 变 电所改 造工 程量 。 6 为 保 证 冬 季 装 置 的 运行 可 靠 性 ，将 用 于 保 5 4 1 w w w ． s y s h j n ．c 。 m 温 的电伴 热改 为高 温 乙二醇 水溶 液伴 热 。 7 为 方 便 生 产 管 理 ，增加 用 于存 储 胺 液 、润 滑 油 、乙二 醇 的料 库 ，增 加建 筑 面积 2 8 2 ． 2 6 m 。 。 8 通 过详 细 勘察 ，徐 深 9 一 芳 4 8 液化 站 二 氧 化 碳 外输 管 道 减 少 3 k m，土方 量 减 少 2 ． 1 X 1 0 m ，增 加 了 7 2 H I 和 4 0 m水 渠穿 越各 一处 。 9 吸 收 塔 和 再 生 塔 高 度 降 低 ，减 少 复 合 板 用 量 。 1 0 增 加 厂前 区及部 分装 置 区铺砌 ，新增 站 外 停 车 场等 ，共计 增 加道 路及 铺砌 面积 4 8 0 0 m 。 5 节能分析 5 ． 1 节能技 术和 工 艺 1 脱 碳 装 置 采 用 活 化 MD E A脱 碳 T艺 ，溶 刹 对 C O 的 负 载量 大 ，溶解 热 低 ，吸 收 与再 生 之 间 的 温 差较 小 ，再生 温度 低 ，装置 能 耗降低 。 2 优 化 脱 碳 装 置 闪 蒸 塔 操 作 压 力 ，闪蒸 气 町 作 为燃 料气 回收利用 ，减 少烃 类 损失 。 3 MD E A溶 液 再 生 时 依 靠 闪蒸 降 压 即 可 解 吸 出大量 的二 氧化 碳 ，从 而减 少 了再生 所需 的热耗 4 设 置 贫 富 液 换 热 器 ，既 回 收 贫 液 的 热 量 ， 又降 低贫液 冷 却器 的负 荷 。 5 原 料 天 然气 与 净化 天 然 气 换 热 ，减 少 装 置 循 环 冷却 水耗 量及 下游 脱 水负荷 ，能量 利用 合 理 。 6 贫 液 冷 却 器 采用 空冷 器 ，空 冷 器 采 用 变 频 调节 工艺 ，降低装 置 的水耗 和 电耗 。 7 优 化 T 艺 参 数 ，提 高 白控 水平 ，降 低 装 置 的能 耗 。 8 再 生 气 冷 却 器 采 用 空 冷 ，并采 用 变 频 调 节 T艺 ，减缓 循 环水 结垢 ，提 高换 热效 率 ，降低 装 置 的水 耗 和 电耗 。 5 ． 2节 能设 备 和材 料 1 脱 碳 装 置 采 用 密 闭 流 程 ，选 用 操 作 灵 活 、 密封 性 能 良好 的阀 门 ，减少 天然 气 的漏损 量 。 2 采 用 高 效 绝 热 的 保 温 材 料 ，优 化 保 温 结 构 ，减 少设 备 、管道 的热 能损 失 ，节 约能 源 。 6 结语 借 助 HA Z O P软 件 ，对 徐 深 9天 然 气 净 化 厂 2 0 01 0 m ／ d净 化 装 置 进 行 模 拟 计 算 和 参 数 优 化 后 ，在保证 净 化气 产 品质 量 的前 提 下 ，与 优化 前 相 比净化 装 置能 耗 降低 ，从 而 实现 了降低 天 然气 净 化 过 程 的能量 消 耗 、提高 经济 效益 的 目标 。 收 稿 日期 2 0 1 4 0 6 2 9