天然气净化工艺设计要点及优化探讨

天然气净化工艺设计要点及优化探讨

摘要：天然气属于一种方便、洁净、高效的优质燃料，是一种重要的化工原料，随着时代的发展，天然气应用越来越广泛，在人们的生活中发挥着极为重要的作用。然而，大部分原料天然气中含有有机硫化物、co2、h2s等，这些成分的存在，对金属容易造成腐蚀，并对环境造成污染。为此，在天然气外输之前，需要对原料天然气进行净化处理。当前，国内应用最为广泛的酸性天然气脱硫脱碳工艺方法是醇胺法及砜胺法。然而在进行原料天然气脱硫脱碳工作时，脱硫脱碳装置在运行过程中容易出现拦液现象，导致装置处理能力下降，天然气净化效果不佳，出现天然气净化度不合格现象，最终大量胺溶液被气流带走，造成严重的经济损失，为确保天然气净化效果，提出天然气净化工艺设计要点及优化方法，并对天然气净化工艺中关键设备设计要点做出阐述。

关键词：天然气净化工艺设计要点优化

一、原材料气分离系统分析

无论原料气气质条件如何，都需要进行原料气分离作业。在使用胺法脱硫脱碳工艺时，在胺法装置中，容易出现腐蚀、溶液发泡及换热设备热阻增加等问题，这些问题的产生，与原料气中所含有的污染物存在着直接关系，污染物主要包括固体杂质、凝析油、气田水、设备腐蚀产物等。固体夹带物与胺液吸收液烃，会导致吸收塔出现发泡、拦液现象。为此，在进行脱硫脱碳工艺设计时，需要充分考虑到原料气在没有完全分离的情况下，污染物瞬间流量增大的

特点，在原料气进入到脱硫脱碳吸收塔之前，设置两级分离系统，分别为重力分离及过滤分离。重力分离是通过卧式重力分离器来实现，过滤分离则是通过卧式快开式过滤分离器来实现，通过设置两级分离系统组建原材料气分离系统。

二、胺液吸收塔与再生塔工艺设计要点

吸收塔是一种利用胺液吸收天然气中h2s、co2等物质的工艺设备。胺液的干净度与进料天然气杂质含量较少是确保吸收塔稳定运行的基本条件。再生塔的目的是实现胺液的重复利用，在一定的温度下，对富液中含有的h2s、co2等物质进行解析，最终确保胺液纯净，可以重复利用。一般再生塔的温度需要控制在121℃。胺液吸收塔与再生塔工艺设计要点如下：

1.当吸收塔直径超过0.8m时需要采取板式塔。由于胺液被污染后容易出现起泡现象，为此，在计算塔径时，采取过小的塔盘板间距较为不合理，一般将板间距设置在600mm较为合适，为方便后续检查与修理作业，将板间距设置为800mm；

2.在设备中使用浮阀塔盘代替泡罩塔，浮阀塔盘相比泡罩塔具备较好的处理能力，工作效率及弹性较好，且具备了泡罩塔及筛板塔的特点，综合性能较好；

3.为避免吸收塔底部出现漩涡，在吸收塔底安置高600mm的共轭环填料作为防漩涡设施；

4.在使用mdea进行h2s选吸时，需要在确保h2s净化度的基础上，降低co2共吸率；

在生产过程中，再生塔容易出现拦液现象，最终致使再生塔底部塔盘受到冲击而破坏，为此，对再生塔装置进行优化，于再生塔底部安装压力平衡系统，避免再生塔出现真空，通过自力式调节阀实现压力平衡。

三、富液闪蒸罐与贫富液换热器设计要点及优化

富液闪蒸罐主要的目的是将胺液中溶解及烃类进行排除。当富液进入到闪蒸罐后，通过降压，胺液中释放出的烃类经过闪蒸塔，脱除h2s后作为燃料气进入到燃料气系统之中。控制进入闪蒸罐富液温度及流速，一般将富液温度控制在75℃以下，流速控制在2.0m/s 以下。如富液温度较高，超过75℃，则会将富液中的h2s解析出来，对设备造成腐蚀；如富液流速较快，超过2.0m/s，则会对设备管壁上胺液膜造成较强冲刷，最终致使胺液膜脱落。对富液闪蒸罐进行优化设计，最小停留时间设定为20min。贫富液转换器应使用新型板式换热器，板式换热器具备体积小、容易清洗、传热效率高等优势。

四、贫胺液、酸气的冷却方式选择

贫胺液、酸气的冷却方式可以分为三种，分别为全空冷、全水冷、空冷+水冷方式。全空冷冷却方式适用于缺水或水质较差的温度不高的地区，采取这种方式，可以避免污染周边水体，降低能耗及操作费用，但这种方式最大的缺点就是喷淋水会在翅片上结垢；全空冷冷却方式存在着投资高、循环水耗量、能耗高等不足，当前，这种方式很少会被采用，绝大部企业在天然气净化工艺中选择使用空

冷+水冷冷却方式。

五、胺液过滤及惰气保护系统优化

确保胺液干净是保证整个净化工艺系统稳定运行的基础条件，为此，需要做好胺液处过滤工作，在贫富液管线上设置过滤器，一般贫液过滤器使用活性炭过滤器，富液过滤器选择使用袋式过滤器。富液过滤器选择使用rbf袋式过滤器，rbf袋式过滤器具备过滤量大、操作简单、清洗便捷等有优势。采取惰性气体保护胺液，其目的是为了防止胺液与氧气接触，从而生产不可再生化学降解物。一般采取氮气进行氮封，或使用净化天然气进行气封。

六、其他天然气净化工艺设计要点及优化

在进行天然气净化工艺时，胺液再生系统属于腐蚀最为严重的部位，为此，需要对胺液再生系统进行优化处理。在重沸器加热介质选择上采取蒸汽作为重沸器加热介质；重沸器型式分为罐式重沸器与卧式热虹吸式重沸器两种，综合对比性能后，在再生塔底选择使用卧式热虹吸式重沸器。在贫液增加泵及循环泵设计时，应采取离心泵，泵体及过流装置选择是用耐中等硫腐蚀材料，并安装于贫液空冷器之后。

七、结语

天然气，属于一种方便、洁净、高效的优质燃料，是一种重要的化工原料。随着时代的发展，天然气应用越来越广。然而在天然气外输之前，需要对原料天然气进行净化处理。在天然气净化过程中，脱硫脱碳装置容易出现拦液等现象，导致天然气净化不合格，溶液

损耗严重，造成了较大的经济损失。为此，需要对天然气净化工艺装置进行设计及优化，确保天然气净化度，保证天然气净化作业的安全性，为企业收获良好的经济效益及社会效益。

参考文献

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