技改重烴脫除優化LNG裝置凈化系統

何卜思（寧夏清潔能源發展有限公司，寧夏 銀川 750021）

技改重烴脫除優化LNG裝置凈化系統

何卜思（寧夏清潔能源發展有限公司，寧夏 銀川 750021）

寧夏清潔能源發展有限公司主要生產液態天然氣（LNG）,其裝置是國產設備，運行過程中出現問題較多，尤其是凈化裝置在脫重烴過程中問題頻發，嚴重制約了裝置的正常運行。為了解決這些瓶頸問題，公司進行了一系列技改和優化，技改后的裝置不但實現了安、穩、長、滿、優運行目標，還可以為公司每月創收近70萬元。

凈化裝置重烴脫除脫重烴再生氣回收節能降耗CNG母站

1 重烴脫除工藝介紹

天然氣的凈化，也叫天然氣的凈化系統，是指將天然氣在液化前除去重烴類物質、酸性氣體、汞和水的過程。液化天然氣工廠的原料氣主要來自于油氣田生產的氣田氣、凝析氣或者油田伴生氣，故組分相對復雜。無論哪種來源，都會不同程度的含有二氧化碳、硫化氫、重烴（芳烴類）、汞、水等雜質，這些雜質在天然氣進入液化前必須要把含量嚴格控制在一定的范圍之內，以免在液化過程中產生凍結，從而堵塞管道和設備。

2 存在問題概述

寧夏清潔能源發展有限公司的LNG生產裝置是國產設備，2009年8月開始投產運行，至2010年10月份生產較為正常，此后裝置一直處于不平穩運行狀態，其凈化系統由于冷箱經常發生凍堵而被迫停工。尤其進入冬季，隨著保障居民供暖用氣量的增加，國產天然氣已不能滿足國內民生及工業用氣需求，西氣東輸管網并入了中亞天然氣。清潔能源LNG裝置氣源來自中國石油西氣東輸長寧輸氣分公司銀川站，在西氣東輸過程中隨著中亞進口天然氣的加入，原料氣組分發生了大幅度變化，天然氣重烴含量比以前多了20多倍，其值已遠遠超出原設計要求，現有裝置已無法脫除重烴組，冷箱凍堵現象甚至每周都在發生。

3 深層原因分析

清潔能源發展有限公司當初設計時，脫重烴再生氣計劃用于公司鍋爐、導熱油爐及生活用氣，而裝置實際運行過程中，其脫重烴再生氣的產量已遠遠超出預計值，是公司實際用氣量的65倍，按照工藝包設計要求，脫重烴再生氣未使用完的量必須放空燃燒，公司火炬每天要燃燒掉約6.35萬方的余量。

2010年，清潔能源產業興起，隨著工業用氣量的增加，公司的原料（天然氣）單價由原來的1.24元/方上漲到2.03元/方，生產成本大幅度上升，為了實現節能降耗，經公司研究，決定對生產生活使用后剩余的脫重烴再生氣（每小時1500～2000立方/h），全部回收到生產入口再次利用。

重烴再生氣回收利用一個多月后，裝置開始頻繁出現冷箱凍堵現象。為了查清原因，公司分別在活性碳、吸附塔安裝色普儀（在線檢測天然氣組分的儀器）進行在線監測。經過監測，發現每一個吸附再生周期，脫重烴再生氣就增加3-5%個點，而到了冬天，增加量竟達到10～14%個點。

雖然原設計吸附量較大，但重烴組分是始終在吸咐塔中累計，當吸附塔中吸附劑（活性碳）吸附達到飽和后，就不再吸附，此時重烴就會躍過吸附塔進入冷箱，在冷箱預冷段（-40℃）就冷凍成石蠟狀物質堵塞冷箱天然氣通道，從而使生產無法繼續進行。每一次冷箱發生凍堵時，裝置都必須停運，在冷箱回溫至常溫時，組織人員用干氮氣吹掃干凈后再恢復生產，而裝置每一次停工吹掃，至少需要4至5天，直接損失達15～18萬元，間接損失達10萬元左右。每一次裝置停運，都給公司造成巨大經濟損失。

4 問題解決方案

目前LNG行業解決重烴再生氣方法主要有增加冷干機冷卻脫除法、蒸餾脫除法、干氣入冷箱前預冷脫除法、再生氣開環引至生活用氣法等。考慮到采用增加冷干機冷卻脫除法、蒸餾脫除法、干氣入冷箱前預冷脫除法運行成本高，過程復雜，且需要增加設備設施投資大，采用再生氣開環引至生活用氣法，廠區又遠離城市，再三研究后，公司最終根據自己的實際情況，開創先河另辟其徑，投資新建一個CNG母站，使脫重烴再生氣經循環水冷卻，進入到氣液分離罐分離部分重烴后，氣相部分送至CNG壓縮機，直接壓縮成CNG，液相送至重烴儲罐。

5 技改技措效果

(1)由于重烴再生氣采用開環控制，對于LNG生產線而言，不但實現了安穩長周期生產，而且實現了能耗大幅度下降，即能耗整體下降1.1%，LNG成品單耗（單噸用氣）由原來的1513Nm3/噸下降至 1492Nm3/噸。

(2)送至CNG母站的重烴再生氣，給公司創造了巨大的經濟效益。首先，母站的水、電、風等公用工程均來自于LNG生產廠，可以節約固定資產投資約300～400萬元；其次，脫重烴再生氣母站的CNG產品質量優于其他CNG公司產品質量（水含量小于1PPm，二氧化碳＜50PPm，而重烴達25%以上），司機們在多次使用后反饋，同樣充裝25立方的氣，我公司出廠的CNG就比在其它公司的多跑50～70公里，我公司CNG也因此鹽分暢銷，每天銷售約7萬方，每方純利0.3元，每月利潤達到60多萬元。

(3)脫重烴再生氣經循環水冷卻，經氣液分離罐分離后的液相，每月大概有8～10噸，直接送至重烴儲罐。按每噸6500元計算，每月可以增加收入約5～7萬元。

6 結語

脫除重烴是LNG產品工藝設計中非常重要的技術環節，寧夏清潔能源發展有限公司在技改優化過程中積累了以下經驗：

(1)脫除再生氣用循環水冷卻時，建議增大冷卻器換熱面積，使吸附出口的再生氣降至常溫，以便更多液態重烴冷凝出來，使效益最大化。

(2)CNG母站可以不設置脫水撬塊，但LNG生產線有兩套或兩套以上，CNG壓縮機就必須有兩臺或兩臺以上，解決末端備用足量，以保證壓縮機連續運行。

(3)若CNG母站管束車較少，LNG生產線中控運行工必須與母站裝車工默切配合，確保在在線加熱（出口）至80℃時開啟壓縮機，出口溫度在達到80℃之前可以打回流到原料氣入口，只有這樣才不影響脫除重烴的效果。