天然氣處理裝置節能研究

焦曉輝(大港油田天然氣公司天然氣處理站，天津300280)

天然氣處理裝置節能研究

焦曉輝(大港油田天然氣公司天然氣處理站，天津300280)

天然氣處理站在進行天然氣處理和高附加值產品回收的過程中，每年用電消耗近4000萬千瓦時，天然氣消耗300余萬方，占全公司能源消耗的總量的70%以上，因此深挖裝置節能降耗潛力具有重要意義。天然氣處理站從各個工藝環節入手，結合生產管理經驗，深入開展節能降耗研究。

原料氣壓縮機;再生氣加熱爐;燃氣;陜氣冷能利用

1 原料氣增壓系統節能措施

1.1 合理匹配壓縮機運行模式

天然氣處理站港氣處理原料氣壓縮機包括進口壓縮機和國產直輸機兩類，對低壓氣的處理能力分別為30萬方/天和15萬方/天，對中壓氣的處理能力分別為15萬方/天和7.5萬方/天，主電機額定功率分別為2425kW和1250kW。以同樣處理30萬方/天的低來氣為例，進口壓縮機只需運行一臺，國產直輸機需要同時運行2臺，再加上輔機系統（如油泵、水泵、級間空冷器等）的能耗，則進口壓縮機的總功率為2475kW，國產直輸機的總功率為2597kW，進口壓縮機耗電量略低于2臺國產直輸機耗電量之和。推理按照上述關于壓縮機處理能力以及現場實踐驗證，得出以下結論：當低氣量在36-55萬方/天時，采用一臺進口壓縮機和一臺國產直輸機的運行模式；氣量在55-70萬方/天時，采用兩臺大機子運行模式；氣量在70萬方/天以上時，采用兩大一小運行模式。

1.2 適當降低原料氣壓縮機末級排氣壓力

經原料氣壓縮機增壓后的混合天然氣，經過濾分離、脫水、脫硫、冷箱換熱和丙烷輔助制冷工藝后，流經膨脹機噴嘴，經膨脹降溫后進入分餾單元重接觸塔。原料氣壓縮機末級排氣壓力控制過低則會影響下游制冷單元中膨脹機運行效率和系統制冷深度；反之，若控制過高，則會使壓縮機的壓縮比增大，從而縮短壓縮機運動部件的壽命，造成用電單耗上升。壓縮機末級排氣壓力由重接觸塔操作壓力及膨脹機噴嘴開度直接影響，進而影響壓縮機工作負荷。實際生產運行中，原則上要在滿足膨脹機制冷深度及運行效率的基礎上，適當增大膨脹機噴嘴開度控制，從而降低壓縮機末級排氣壓力，減少壓縮機用電負荷。

此外，做好壓縮機下游各過濾器、脫硫塔、冷箱等容器設備地檢修保養，減少系統壓降損失，在一定程度上也有助于降低壓縮機末級排氣壓力，以達到節電目的。

2 分子篩脫水系統節能措施

2.1 合理降量控制分子篩再生氣流量

分子篩再生氣引自凈化外輸干氣，經加熱爐加熱至280℃左右，對分子篩進行干燥再生，再生效果受再生溫度、流量、時間影響。一般情況下，再生時間和再生溫度調節余地較小，而流量可調性較大。為探究再生氣流量對再生效果的影響程度，將流量從6000m3/h逐漸降低至4000m3/h，記錄分子篩塔再生期間加熱爐燃氣消耗及脫水效果，最后優選出5000m3/h時的脫水效果達標，且節能效果明顯。進一步研究發現，分子篩塔再生8小時中，分子篩再生效果的好快關鍵環節是再生的前5小時，而再生的后3個小時對再生效果的影響較小。因此可在再生后程將再生氣流量降至4500m3/h。經測試，采用以上措施后，每天節約再生氣爐燃氣消耗220方左右。

2.2 分子篩脫水單元增加再生氣換熱工藝

分子篩干燥器吸附脫水采用三塔流程，吸附、再生、冷吹切換周期為8h。冷吹氣引自外輸凈化氣，為分子篩塔冷吹后，再進入加熱爐加熱至280℃，為再生塔再生。

為充分利用高溫再生氣熱量，達到節約加熱爐燃氣的目的，可在分子篩塔出口冷吹氣進加熱爐之前增加一個換熱器。當T1大于T2時，溫控閥關閉，分子篩塔出口冷吹氣在換熱器中獲得高溫再生氣熱量，再進入加熱爐繼續加熱，之后去再生塔進行再生；當T1小于或等于T2時，溫控閥打開，冷吹氣直接進入加熱爐加熱，然后去再生塔進行再生。增加換熱器后，可有效利用高溫再生氣的熱量，降低加熱爐工作負荷，從而降低其燃氣消耗。

圖一 分子篩脫水單元增加再生氣換熱技術工藝流程圖

3 制冷系統節能措施

天然氣處理站天然氣處理裝置采用膨脹機+DHX制冷工藝，配備丙烷輔助制冷系統。膨脹機增壓端出口空冷器冷卻效果受天氣溫度影響較大，冬季約為25℃，但在夏季高達40℃。為提高夏季期間裝置C3收率，需啟運丙烷輔助制冷系統對原料氣進行降溫。丙烷壓縮機主電機功率430kW，出口空冷器功率22kW（共6臺），每年運行電費達100萬元以上。

目前正在開展的陜氣冷能利用項目，即在天然氣處理系統中新建一具冷箱，膨脹機增壓端出口空冷器后天然氣（溫度約45℃）通過冷箱換熱吸收轉輸的陜京輸氣管道中天然氣（溫度3～12℃）中的冷量，將其溫度降至17～20℃，在保證裝置較高C3收率情形下，實現丙烷機停運，從而減少夏季電力消耗。

4 結語

天然氣處理裝置是提高天然氣產品附加值的效益大戶，也是能耗大戶，因此在裝置工藝設計環節和生產運行管理環節，通過認真思考，總結經驗，不斷優化裝置經濟運行措施和方案，使裝置運行效率達到最佳，最終實現天然氣處理裝置綜合能耗單耗值的持續降低。

[1]謝國東.淺談天然氣輕烴回收裝置節能技術[J].中國石油和化工標準與質量，2014年04期.