天然气净化装置中闪蒸气的再利用.pdf

第 3 8卷第 1 期 2 0 0 9年 1月 石油化工设备 P E F RO CHEMI CAI EQUI P MENT VO1 ．3 8 NO ．1 J a n ． 2 0 0 9 文章编号 1 0 0 0 7 4 6 6 2 0 0 9 0 1 0 1 0 4 0 3 天然气净化装置中闪蒸气的再利用 刘亚茹 ，赵 亮。 ，姚天奇 ，刘 统 1 ． 长庆油 田 第一采气厂 ，陕西 靖边7 1 8 5 0 0 ；2 ． 兰州石油机械研究所 ，甘肃 兰州 7 3 0 9 5 0 摘要 长庆油田采气一厂第一净化厂 2 0 0 1 0 m。 ／ d净化装置的闪蒸气由于水露点较高， 每年 1 O 月至 次年 的 4月闪蒸 气不能作燃料 气使 用 ， 全 部被放 空 。对 闪蒸 气再利 用进行 了研 究分析 。 关键词 燃料气； 放空；闪蒸气；利用 中图分 类号 T E 6 8 3 文 献标 志码 B Ap p l i c a t i o n o f Fl a s h i n g S t e a m i n Ga s Pu r i f i c a t i o n Pl a n t LI U Ya I U ， ZHAO Li a ng ， YAO Ti a n q i ， LI U To n g 1 ． No ． 1 Ga s Pl a n t ，CNP C Ch a n g q i n g Oi l Fi e l d Co mp a n y，J i n g b i a n 7 1 8 5 0 0，Ch i n a ； 2 ．La n z h ou Pe t r ol e um M a c hi ne r y Re s e a r c h I n s t i t u t e， La nz ho u 7 3 0 05 0， Ch i na Ab s t r a c t Th e f l a s h i n g s t e a ms i n g a s p u r i f i c a t i o n p l a n t o f t h e f i r s t p u r i f y f a c t o r y f r o m t h e f i r s t g a s pr o du c t i o n f a c t or y s i n c e wa t e r d e w p oi nt wa s hi g he r ． Fr o m Oc t o be r e v e r y y e a r t i l l Ap r i l t he ne x t ye a r ， t he f l a s hi n g s t e a ms c o u l d n o t b e u s e d a s f ue l ga s ． Al l f l a s hi ng s t e a m wa s r e l i e ve d， t he f l a s hi ng s t e a m i s n o w u nd e r de ve l o pe d f o r u s e ． Ke y wo r d s f u e l g a s ；r e l i e f ； f l a s h i n g s t e a m ；a p p l i c a t i O n 长庆气 田靖边 气 区为 建立 最 早 、 目前 规 模 最大 的气区， 主要为下古生界气藏的天然气 ， 属 于低 渗 透、 低丰度 、 中低产、 大面积复合联片的整装气 田。 长庆油田分公司采气一厂下属的第一净化厂地处陕 西靖 边县 境 内 ， 位 于陕甘 宁气 田的中部 ， 是 目前 国内 最大的天然气净化厂。第一净化厂共有 6套净化装 置 5套天然气处理量为 2 0 0 1 0 m。 ／ d ， 1 套天然气 处 理量 为 4 0 01 0 m。 ／ d ， 年 处 理 能 力 可 以达 到 3 9 ． 6 1 0 。 m。 。由于净化厂所在地位于毛乌素沙漠 边缘， 具有昼夜温差大、 年平均气温低的特点， 因此， 在每年 1 0月至次年 4月期 间， 5套 2 0 0 1 0 n l 。净 化装置的闪蒸气不能继续作燃料气使用， 被迫全部 放空 ， 造成了大量的能源浪费。 1 闪蒸气放 空原 因分析 1 ． 1闪蒸气 净化厂的闪蒸气是各净化装置脱硫系统闪蒸塔 甲基二乙醇胺 MDE A 富液和脱水系统闪蒸罐从 三甘醇 T E G 富液闪蒸出的烃类气体和水蒸气的 混合 物 。 1 ． 2 闪蒸气水露点及放空量计算 水露点是指在一定压力下 ， 随着温度的降低， 气 体中凝结出第一滴水时的温度。闪蒸气水露点的测 定采用电解吸收法 ， 即气体以恒速通过电解池 ， 其水 分被池内作为吸湿剂的五氧化二磷吸收并电解成氢 和氧 ， 当吸收速度和电解速度达到平衡时， 由电解电 流测量出气体中水的测量值 ， 其换算值 』D 按照下 式计 算 。 N1 8 l O 0 ／ q v ， 、 P z ‘ ’ 一 丽 丁丽 式中， N 为水的测量值 ， mg ／ L； q 、 ， 为用皂膜流量计 测定的气体体积流量， mL ／ mi n 。 在闪蒸气水露点测试过程中， 测量值 N 已经超 出仪器 的最大量程 1 0 0 01 0 一。因此 ， 计算中 N 收稿 日期 2 0 0 8 0 7 2 6 作者简 介刘亚茹 1 9 7 6 一 ， 女 ， 陕西兴平人 ， 工程师 ， 学 士， 主要从事天然气净化与处理设备的研究工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 刘 亚茹， 等 天然气净化装置 中闪蒸气 的再利用 取 1 0 0 0 1 0 ～ 。 计 算 。q 、 ，值 在 测 试 时 标 定 为 1 0 0 mL ／ mi n ， 根据式 1 计算出 ， 一o ． 7 4 8 g ／ m。 。 根据换算值与天然气露点对 照表 表 1 可以查 出在 P一0 ． 1 0 l 3 2 5 MP a 、 t 一2 0℃下 的水露 点 。 表 l 天然气露 点对 照表 一 5 3 9 6 5 2 ． 9 9 0 0 ． 6 3 1 0 ． 33 l 0 ． g 3 J 0 ．1 8 1 4 4 3 l 8 3 ． 2 6 0 0 ． 6 8 6 O ． 3 6 0 0 ． 2 51 0 ． 1 9 6 3 4 6 9 8 3 ． 5 4 O 0 ． 7 4 6 0 ． 3 9 0 0 ． 2 7 2 0 ． 2 1 3 2 5 l 1 0 3 ． 8 5 0 0 ． 8 0 9 0 ． 4 2 2 0 ． 2 9 4 0 ． 2 2 9 一 】 5 5 5 3 4 ．】 8 0 0 ． 8 7 8 0 ． 4 5 9 0 ． 3 l 9 0 ． 2 4 9 O 6 03 2 4 ． 5 6 0 0． 9 5 8 O ． 5 0 0 O ． 3 4 7 0 ． 2 7 1 l 4 ． 9 0 0 1 ． 0 3 0 0 ． 5 3 6 0 ． 3 7 3 0 ． 2 9 0 2 5 ． 2 7 0 1 ．1 0 0 0 ． 5 7 6 0 ． 3 9 4 0 ． 3 1 l 通 过 表 1可 知 ， 压 力 为 0 ． 5 MP a时 ， 闪蒸 气 水 露点在一2 ～一3℃。因此， 该闪蒸气水露点应该大 于一2℃。目前 ， 水露点温度与要求 的燃料气水露 点一1 3℃相 比太高， 使得这些水露点的闪蒸气在冬 季不 能做燃料 气用 ， 只能进 行放 空处理 。 1 ． 3 闪蒸气放空总量 、 根据 对 4 和 5 装 置在 冬季供 气 高 峰期 闪蒸 气 7日内的放空气量 表 2 的测量结果 ， 可以估算出从 每年的 1 o月到次年 4月间 5套装置总的闪蒸气放 空 量 。 从表 2的 日平均 值计算 可知 ， 每年 1 0月至次 年 4月的冬季供气高峰期 ， 总计大约有 7 o l O m。闪 蒸气 被放空 。 表 2 4 、 5 装置供气高峰期 7日内放 空量 1 0 m。 ／ d 时间 4 装置 5 装置 2 0 0 7 01 0 1 2 O 0 7 O1 2 2 0 0 7 0l O 3 2 00 7 0 ]0 4 2 0 0 7 0l 一 05 2 O O 7 一 Ol O 6 2 0 0 7 0】 _ 0 7 合计 2 改造方案 通过减少闪蒸气中的水分来达到降低闪蒸气的 水露点 ， 由此可以达到减少闪蒸气的排放量。 2 ． 1 方 案 1 在 3 净化装 置 区的原 料 气 过 滤 器 附近 新 增 一 套 闪蒸 气脱 水 装 置 ， 利用 现 存 的 T E G溶 液 对 系 统 闪蒸气进行脱水处理。新增装置的脱水原理与单套 净化装置脱硫单元闪蒸塔小股贫液脱除闪蒸气中的 H s类似 ， 所不同的是， 新增精馏柱 中需要 的是来 自新增屏 蔽 电泵 出 口 TE G 贫液 未 吸 收 水 的 TE G 溶液， 吸收水后的溶液称为 TE G富液， 富液再生借 助 3 净 化装 置 区脱 水 单元 低 压 重沸 器 再生 系 统进 行 再生 。 闪蒸气脱水装置新增加的主要设备包括 1 个闪 蒸塔 1台闪蒸罐与 1 个精馏柱的组合 、 2台屏蔽电 泵 1台作为 备用 、 2具 汇 管 、 2只截 止 阀 、 2只 调节 阀 、 2只流 量计 和 若 干 闸阀 等 。改 造后 的 流程 示 意 图见 图 1 ， 图中虚线 表示 新增部 分 。 图 1 2 0 0 1 0 I T I 。 装置闪蒸气改造后流程示图 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油化工设备 2 0 0 9年第 3 8 卷 改造中的注意事项 1 考虑到 目前净化装置天然气脱水工艺的现 状 ， 脱除闪蒸气中水分的介质仍要选择 T E G溶液。 该介质容易实现操作 ， 再生简单． 操作成本也较低 。 2 净化厂 单套净化装置脱硫、 脱水中的压力为 0 ． 5 MP a ， 公 用单 元燃料 气 系统 0 ． 3 6 MP a 设 计压 力 为。因此 ， 需要在 0 ． 3 6 ～0 ． 5 MP a找个平衡点来确 定新增闪蒸塔塔 内压力． 由此实现在各装置 区闪蒸 气正常运行的同时 ， 还要保证新增闪蒸塔塔 内溶液 的 良性循 环 。 3 新增 闪蒸塔 小 股 贫液 的循 环量 要 由处 理 后 气体 的水露点 决定 ， 需 要 经过 多 次 试验 直 到 闪蒸 气 水露点达到要求为 i 上。 4 新增 闪蒸塔 容 器 规格 可 以参 照单 套净 化 装 置中的酸气分离器来设计 ， 综合考虑环境温度等诸 方面因素后 ， 再确定新增闪蒸塔的体积 ， 以保证确定 的体积要求不会因循环量小 、 冬季溶液降温过快等 特点而致使溶液管线冻堵， 必要时给新增装置增加 外伴热 。 5 要求 新增循 环泵 的排量 小 、 扬程 较高 。可 以 参照 单套净化 装置 的酸液 回流 泵来选择 。 6 新增 闪蒸塔 的进 、 出 口需 要设计 管汇 。进 口 管汇可以将闪蒸气夹带的混合液通过重力分离以达 到 防止混合 液污 染 T E G 溶液 的 目的 。出 口管 汇 的 作用是通 过重 力作 用分离 闪蒸气带走 的 T E G溶 液 ， 防止溶液 损耗 过大 。进 口、 出 口管 汇 的出 口处都 要求 加装一 定层 数 的捕 雾 网 ， 以增 强 阻 止溶 液 流 失 的效 果 j 。 7 新 增精馏 柱 的填 料 可 以与 单 套净 化 装 置 中 的 脱 硫 单 元 闪 蒸 塔 填 料 相 类 似 ， 即 选 用 材 质 为 0 C r l 9 Ni 9的 3 8 1T i m 共 轭 环 ， 其规 格 、 型 号 由精馏 柱半 径及水 露点 等条件 来确定 ] 。 8 新增 闪 蒸塔安装 在 3 净化 装置 区北侧 燃 料 气罐附近 属于公用单元 的新增部分 ， 其优点是脱 水后的闪蒸气返 回到燃料气罐 的距离最短 ， 同时公 用设备相对集中， 便 于管理。溶液 的再生可 以借助 3 净化装置区脱水单元溶液再生系统。 此方案的优点是投资成本小 、 便于管理及员工 易操作。缺点是对 5套 2 0 0 1 0 m。 净化装置的闪 蒸 气进行 集 中管理 ， 应 急处理 的操作 弹性 较小 。 2 ． 2 方案 2 原理同方案 1 。将 3 净化装置 区脱水单元 的 闪蒸罐改为闪蒸塔 ， 在塔精馏柱顶部增设小股贫液 管线 。 本方案优点是投资成本小 ， 缺点是增大了原有 装置系统 的负荷 ， 并 由此 降 低 了整 个 系统 运行 的稳 定性 。 2 ． 3 方案 3 原理同方案 1 。将 5套 2 0 0 1 0 m。 净化装置 区脱水单元的闪蒸罐全部改为闪蒸塔 ， 并在塔精馏 柱顶部增设小股贫液管线。本方案优点是原装置系 统的负荷增加不多， 有利于整个 系统稳定运行 。缺 点是更换设备较多 ， 投资成本太大 。 综 合 比较 后得 出 ， 方 案 1优点 较为突 出 。因此 ， 选择 了此方 案作 为改造方 案 。 3 结 语 通过增加一套设备解决了闪蒸气水露点过高的 问题 ， 从 而解决 了冬 季供 气 高 峰期 无法 利用 不得 不 进行放空处理的近 7 0 1 0 m。闪蒸气的问题 ， 不但 节约了能源， 减少 了大气污染 ， 同时也为净化厂火炬 的改造奠 定 了基 础 。 参考文献 [ 1 ] 张 伟． 特种 设备 法规 专辑 压 力容器 安全技 术监 察规 程 [ M] ． 北京 中国标准出版社， 2 0 0 5 ． [ 2 ] 陆振东． 化工工艺设计手册[ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 1 9 9 4 3 7 7 3 8 6 ． i S编 科 华 UP S摘取 三项 大奖 2 0 0 8年 1 2月初 ， 中围电子信 息产业 发展研究 院、 中国 信息 化推进联 盟 C F I P 联 合召开 了“ 2 0 0 8中 国 I T用 户年 会” ， 并发布 了“ 2 0 0 8年 中国 电子 政务 电子建设 先进 单位” 、 “ 2 0 0 8年中国用户满意 1 T产品及行 业应用 解决方 案” 系列 调查评选结果 ， 厦 门科华恒 盛股份有 限公司 KE I ON G UP S 荣获 3 项大奖 。 本届年会 以“ 探索融 合之道 ， 成就绿色价 值” 为 主题 ， 约 4 0 0名各行业的信息化 主管、 政 府 、 企业代 表 、 知名 I T企业 及专家学者 、 媒体代表等 出席 了此 次盛 会 ， 就 中国信息 化与 工业 化融合发 展 、 2 0 0 8各行 业信 息化 现状及 趋 势、 用 户 1 T 应用 、 架构与应用绩 效、 信息 化建设与应用 经验等进 行 了回 顾与研讨 。凭借先进技术与可靠产 品， 科华 面向不 同行业开 发的电源解决方案 ， 大大提高 了电源系统 的可靠性 、 稳定性 和可用性 ， 颇受用 户 的认 可及 权威 机构 的肯定 。科华 UP S 获得“ 2 0 0 8中国 I T用 户满意产 品奖” 、 “ 2 0 0 8年 中国政府行 业最具应用价 值解决 方案奖” 、 “ 2 0 0 8年 中国交通行 业最具 应用价值解决 方案奖” 3项大奖 。 佳庆视野 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m