天然气净化厂闪蒸气回收技术研究与应用

  天然气净化厂闪蒸气回收技术研究与应用

曹国军、万昌财、周洁

长庆油田公司第一采气厂

摘要：现当今，天然气作为一种清洁、高效的能源得到了广泛应用。然而，在天然气的开采和加工过程中，会产生大量的闪蒸气，这些闪蒸气如果直接排放到大气中，不仅会造成资源浪费，还会对环境造成污染。因此，研究天然气净化厂的闪蒸气回收技术具有重要的现实意义。本文以某天然气净化厂为例，对闪蒸气回收技术进行了深入研究，旨在提高资源利用率，减少环境污染。

关键词：天然气净化厂；闪蒸气；回收技术；应用

引言

天然气净化厂是天然气开采和加工过程中的重要环节，其主要目的是去除天然气中的杂质，如硫化物、水分等，以提高天然气的质量和使用价值。然而，在净化过程中，会产生大量的闪蒸气，这些闪蒸气主要由甲烷、乙烷等烃类气体组成，具有较高的热值和利用价值。传统的处理方法是将闪蒸气直接排放到大气中或通过火炬燃烧处理，这不仅浪费了宝贵的资源，还会对环境造成污染。因此，开发高效、环保的闪蒸气回收技术具有重要意义。

1主要功能

（1）闪蒸气分液。闪蒸气增压前采用立式分离器进行气液分离,防止将液体带入压缩机。（2）闪蒸气增压。闪蒸气运行压力为0.2MPa~0.4MPa,天然气处理厂原料气压力为2.2MPa左右,因此闪蒸气通过压缩机增压至1.8MPa~2.5MPa,接入原料气管网中。（3）远程监控和定位。闪蒸气一体化集成装置设置PLC控制系统,可以自动采集实时数据,这些数据可以上传天然气处理厂控制室,也可以通过无线传输方式传输至管理单位控制台进行集中监测,利用手机APP即可进行监控和定位。

3装置特点

（1）采用了自力式调节阀补充气源,保障来气量稳定.由于闪蒸气不能连续平稳供给,为了保证压缩机平稳运行,闪蒸气一体化集成装置采用燃料气进行补气,补气管路设置自力式调节阀,根据闪蒸气量大小,来调整补充气量。（2）橇内安全阀泄放,确保橇体安全.为防止闪蒸气管线和燃料气补充管线超压,保证立式分离器和压缩机安全,在立式分离器进口设置安全阀,定压:0.70MPa,管线内压力超过0.70MPa,安全阀自动泄放。（3）橇整体保温,确保冬季平稳运行.神木气田和苏里格气田所处区域冬天最低温度达到-38℃以下,为防止管线设备冻堵,闪蒸气一体化集成装置整体保温,确保冬季平稳运行。（4）集中成橇,结构紧凑,方便拉运.集成装置结构紧凑,便于拆迁拉运与安装。

2天然气净化厂闪蒸气回收技术应用

2.1氮气分离

氮气分离单元由压缩机、低温精馏塔、换热器等装置组成。本单元将BOG气体中的氦气提纯为50%~60%的氢、氦混合气体，并将氮进行分离提纯，分离提纯后的甲烷和氮气返回至用户。来自LNG储罐的BOG进入冷箱内的换热器换热降温，然后进入低温精馏塔，低温精馏塔共有2个，第一个精馏塔顶采出约55%的氢、氦混合气体，塔底采出的富含甲烷和氮气的物料进入第2个精馏塔，第2个精馏塔塔顶采出纯度为99.9%的氮气，减压至0.7MPaG后与主换热器换热后汇入氮气储罐，供LNG装置生产过程使用。塔底采出纯度大于92%的甲烷，减压至0.5MPaG后与主换热器换热后汇入BOG储罐，作为燃料气使用。

2.2粗氦提取

粗氦提取单元采用膜分离技术。膜分离是一种绿色可持续的无相变分离技术，具有工艺流程简单，能耗低，稳定可靠，操作简单等优点。膜分离技术是在压力差的驱动下，利用混合气体不同组分分子极性和粒径大小不同的特性，混合气体通过气体分离膜时渗透速率的不同，在环境温度下，将氦气、甲烷和氮气进行分离，进而获得要求纯度的气体。由全自动控制系统按特定可编程序完成杂质分离排放，获得所需纯度的排放尾气。经粗氦提取单元的原料气，可将氦气和氢气的总纯度提升至92%以上，进入低温精制单元，粗氦提取单元少部分尾气主要成分为氮气、甲烷和氦气，返回BOG储罐利用。该单元主要设备由成撬的膜分离装置组成，安装和使用便捷。

2.3含硫气田水闪蒸气处理

含硫气田水闪蒸气处理的目标是根据GB/T14554—1993《恶臭污染物排放标准》的要求，减少H2S气体的排放量和落地浓度，从而减小H2S气体对地面的影响程度。一方面，可以通过脱除闪蒸气中H2S的方式实现，如采取各种物理、化学、生物手段对闪蒸气进行处理；另一方面，也可以根据标准的要求达到有组织排放。此外，最为环保的方式是将闪蒸气体进行回收利用，以避免其他处理方式导致的二次污染，如采用增压机将气田水闪蒸气增压后混入气井天然气管线，该工艺简单，除臭效果好，无附加污染物，但能耗较高，投资和维护成本高，由于闪蒸气含硫量高且流量不稳定，增压机选型较为困难，因此具有一定的局限性。在处理工艺上，H2S等恶臭气体处理方法一般是经过物理、化学和生物等作用，使气体物质结构发生改变，从而消除恶臭，常见处理方法有燃烧法、氧化法、吸收法、吸附法、光催化降解法和生物法等。6种处理方法各有优缺点，选择哪种工艺主要依据恶臭物质的性质、浓度、处理量、卫生要求和经济情况等因素，在实践中也常将几种方法结合使用，以达到更好的除臭效果。当前根据气田水闪蒸气的特性开发的主流脱硫除臭处理方式主要有碱液吸收、胺液吸收、液相氧化还原和干法脱硫4种工艺。

2.4适用性分析

从工艺复杂性来看，干法脱硫工艺和非再生胺液吸收工艺简单；从操作稳定性看，干法脱硫更为简单、稳定；从技术经济来看，由于胺液脱硫的高共吸率和低硫容，因此胺液方式运行成本远高于其他两种，当潜硫量为5kg/d时，干法脱硫装置较胺液吸收和液相氧化还原装置的投资成本和运行成本更低。随着潜硫量的增大，干法脱硫装置的操作成本较液相氧化还原装置增加得更多。3种方式处理后均会产生废弃物，液相氧化还原脱硫技术产生的固废相对较少，且有进一步形成产品的可能，潜硫量越大，技术经济优势越大。从处理的难易程度来看，胺液吸收后的溶液在运输过程中可能解析出H2S气体。干法脱硫废剂处理可交由有环保资质的专业公司回收处理，胺液脱硫形成的废液目前由溶液提供的厂家进行回收处置，若该技术形成规模，则可考虑集中建厂再生回收溶液和硫磺，不足之处是产生的废液较多，且存在运输风险。因此，根据各技术的特点和已投用装置的投资、运行、维修成本及现场应用情况等，对3种处理方式较为经济、实用的适用范围及优化建议进行了初步探索。

结语

本文通过对天然气净化厂闪蒸气回收技术的研究发现，采用合理的回收技术和工艺路线可以有效地实现闪蒸气的资源化利用和环境保护双重目标。未来随着科技的不断进步和环保意识的不断提高相信会有更多先进、高效的闪蒸气回收技术被开发出来为天然气产业的可持续发展做出更大贡献。

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