高含硫天然气净化装置高效运行关键技术研究及应用_李永生.pdf
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1、高含硫天然气净化装置高效运行关键技术研究及应用李永生彭传波裴爱霞中国石化达州天然气净化有限公司摘要:目的提高胺液选择性吸收效果,降低装置能耗;提升液硫产品品质,降低排放烟气中 质量浓度;实现催化剂的国产化应用。方法 以数据模拟为指导,结合现场试验,优化装置运行参数,拆除层吸收塔塔盘。结果 产品气收率提升 个百分点以上,胺液循环泵电机电耗降低 ,胺液再生蒸汽降低。通过实施液硫鼓泡脱气、液硫池废气入克劳斯炉及热氮吹硫技术改造,液硫产品品质稳定达标,排放烟气中 质量浓度 。通过开发应用国产水解、制硫、加氢催化剂,均取得了良好的应用效果,具备推广应用价值。结论 通过系列生产优化、技术改造、催化剂国产化
2、应用,推动了高含硫气田的进一步发展。关键词:高含硫;天然气;净化装置;选择性吸收;液硫;二氧化硫;催化剂 :引用格式:李永生,彭传波,裴爱霞高含硫天然气净化装置高效运行关键技术研究及应用石油与天然气化工,():,():,.,.,:();();(),:;普光气田是我国迄今为止开发规模最大、丰度最高的特大型海相碳酸盐岩整装气田,自 年投产以来,持续保持高产稳产状态,截至 年月,累计生产天然气超过 。年、年连续两年产量超过 ,年平均产量超过 。年、年实施两轮全气田停产检修,影响部分产能。气田建设 列天然气净化装置,单列处理能力为 ,年处理能力为 。设计原料天然气中 体积分数为 ,体积分数 为 ,有
3、机 硫 质 量 浓 度(以 计)为 ,其中,质量浓度 ,质量浓度为 ,质量浓度为 ,产品天然气满足 天然气 中规定的二类气指标;硫磺回收装置排放烟气中 质 量 浓 度(,下,下 同)低 于 。投产以来,天然气净化系统开展系列优化改造措施,提升装置硫回收率,降低系统能耗,产品石 油 与 天 然 气 化 工 作者简介:李永生,年生,高级工程师,年毕业于西安石油大学化学工程与工艺专业,现任中国石化达州天然气净化有限公司天然气净化厂厂长,主要从事天然气净化、硫磺回收技术管理工作。:天然气满足 天然气 中规定的一类气指标,排放烟气中 质量浓度低于 ,满足 陆上石油天然气开采工业大气污染物排放标准 的要求
4、。工艺概况天然气净化装置采用美国 公司专利工艺包。脱硫单元采用 法脱硫,固定床水解羰基硫,级间冷却吸收技术,控制 吸收量,提升净化气收率,降低胺液酸气负荷及再生能耗,提高酸性气中 体积分数,减小硫磺回收单元设备尺寸。脱水单元采用常规 法脱水,中压饱 和蒸 汽 再 生富 ,提升再生效果。硫磺回收单元采用常规克劳斯工艺,一级热反应两级催化反应回收酸气中的硫元素。为提高硫回收率,减少尾气处理单元负荷,三级硫冷凝器加热锅炉给水,降低尾气出口温度,提高克劳斯转化率。尾气处理单元采用加氢还原吸收工艺,在线加热炉提供加氢反应所需热量及还原性气体,吸收塔半富液进入脱硫单元主吸收塔进一步利用。尾气焚烧部分采用热
5、焚烧工艺,将加氢尾气及装置其他设备产生的含硫废气氧化为 排放至大气,设置高压蒸汽发生器,回收过程热量。酸水单元采用常规单塔汽提工艺处理装置酸性水,净化水作为循环水补水回收利用。主要优化改造 脱硫单元 溶液循环量优化投产初期,按设计参数运行,产品天然气中质量浓度低于,体积分数低于,均达到 天然气 中一类气的指标要求(质量浓度,体积分数)。但因产品天然气中 质量浓度和 体积分数偏低,导致装置能耗偏高,影响了装置的经济效益。通过文献调研和软件模拟,结合实际运行经验,确定影响溶液选择性吸收 和 能 耗的关 键因 素 为:溶 液 循 环 量、质量分数、吸收温度、吸收塔塔板数、消泡剂加注,其余因素包括原料
6、气负荷、原料气碳硫比、吸收压力、吸收塔结构等。年,根据设计工艺流程建立 模型,模拟参数为设计初期工况参数,工艺流程简图如图所示,随 着 气 液 比 的 增加,两 级吸 收 塔 出 口 气 体 中含量缓慢上升,含 量 逐渐升高,即溶液对 的选择性吸收能力逐渐增强。以产品气质量合格、烟气达标排放、机泵正常运行为前提,分梯度降低贫胺液泵、半富胺液泵的溶液循环量,再生塔塔底泵、中间胺液泵的溶液循环量也相应降低。每个梯度溶液循环量调低,稳定运行。溶液总循环量由 降至 ,产品气中平均质量浓度由 升至 ;体积分数平均值由 升至。贫胺液泵电机实际功率由 降至 ,再生塔塔底泵电机实际功率由 降至 ,中间胺液泵电
7、机实际功率由 降至 ,半富胺液 泵 采 用 蒸 汽 驱 动,不 节 约 电 耗,总 电 量 下 降 。胺液再生蒸汽由 降至,降幅 。胺液浓度优化根据模拟结果,一级主吸收塔塔顶气体中质量浓度随 质量分数的增加而降低,体积分数变化呈先降低后增加的趋势,拐点出现在 质量分数(,下同)为 时。当 质量分数低于 时,随着 质量分数的降低,一级主吸收塔塔顶气中 体积分数逐渐升高。当 质量分数高于 时,随着 质量分数的升高,体积分数逐渐升高。在实际生产过程中,限制 质量分数的因素包括:净化度、腐蚀性、机械损失等。在 质量分数为 第 卷第期李永生 等高含硫天然气净化装置高效运行关键技术研究及应用 的范围内,随
8、着 质量分数的增加,溶液选择性吸收能力逐渐提升,质量分数增加时,吸收塔塔顶出口气体中 体积分数增加 。考虑 质量分数过高的负面影响,确定 质量分数控制范围为 ,不宜超过。贫液入塔温度优化当贫液入塔温度在 的范围内时,净化度基本无变化。随着贫液入塔温度的降低,一级主吸收塔出口气中 体积分数基本无变化,二级主吸收塔出口气中 体积分数变化趋势明显。贫液入塔温度降低,净化气中 体积分数增加约;对尾气吸收塔的影响较为明显,当贫液入塔温度低于 时,尾气吸收塔塔顶 质量浓度低于 ;当贫液入塔温度高于 时,尾气吸收塔塔顶总硫质量浓度高于 ,对排放烟气中 质量浓度的影响尤为明显。吸收塔板数优化原设计一级主吸收塔
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