天然气深冷装置入口气脱除二氧化碳前景解析

2023-02-17

目前应用于天然气二氧化碳脱离的技术较多, 也可以对二氧化碳进行脱离, 但是使用任何一种技术对二氧化碳进行有效脱离的成功率不高。所以需要对二氧化碳脱离技术的特点进行分析, 选择合理的技术。

一、脱除二氧化碳的主要技术介绍

二氧化碳的脱离技术包括较多种, 其中主要的分离技术有深冷法、胺液吸收法和膜分离技术, 最常用的技术是胺液吸收技术, 但是这种技术在使用过程中的操作相对复杂, 具有较高的运输成本。深冷法主要是对高纯度的二氧化碳进行吸收, 和胺液吸收法相同的是深冷技术的运行成本也相对较高, 在投资方面的花费较高。最适合使用的是膜分离技术, 下面是对膜分离技术的简要介绍。

1. 膜分离技术的主要组件

天然气深冷装置入口气脱离二氧化碳的主要组件是膜分离组件, 通过膜分离组件可以将入口气的气流分成两股, 一股是系统中的截留气体, 另一种是膜渗透气体, 其中, 截留气体一般情况下为高压气体, 通常是经过净化后的天然气, 借助于膜分离组件可以将这些天然气输送到深冷系统。膜渗透气体一般是低压气体, 这种气体是二氧化碳的富集气体, 借助于膜分离组件可以将这种气体输送到后续外输单元。

2. 气体的输送设备介绍

一般情况下需要对二氧化碳的富集气体即膜渗透气进行输送, 将其输送到外输气管线可以做到气体的分离, 但是在输送过程中由于受到气压的影响难以正常的输送, 所以需要借助于增压机进行输送, 使用增压机将膜渗透气体增设到原来气体的五倍左右就可以完成输送。富集的二氧化碳在输送的过程中会和深冷外输干气一起进入到干气外输系统。

3. 膜分离系统介绍

膜分离系统主要采用两种系统进行控制, 一种是PLC系统, 另一种是DCS系统, 可以将膜分离系统引至主控室, 然后结合ME系统, 从而使得岗位人员能够方便对运行状况的监控。

二、膜分离法脱离二氧化碳的技术特点分析

1. 膜分离技术的优势

膜分离技术可以实现简单的操作, 膜分离技术的采用具有较低的能耗, 其能耗主要是在原料气的预热和渗透气体的压缩中体现。对原料进行预热不需要重新使用其他的装置, 只要转换渗透气的压缩装置就可以满足预热的要求。而且在技术的使用过程中投资相对较少, 设备占地面积相对小。膜回收系统采用的是一种可以移动的撬装式结构, 主要分为两个不同的撬装设备, 设备的占地面积相对较少。此外, 该种技术的操作相对简单, 装置采用PLC和DCS控制, 可以实现无人职守, 在操作过程中不需要增加新的操作人员, 而其他的工艺技术至少要增加6个操作人员。膜分离技术具有较强的适应能力, 并且具有较大的操作弹性, 通过对技术设备参数的调整或者是增减膜组件的数量就可以实现不同处理量和不同工况的要求。当设备出现一些问题时候进行维修和保养也比较方便, 设备在使用的过程中可以适当的进行放大。由于其具有多种特点, 所以将其看作是技能环保的新型设备, 在能源和环境领域中的研发较为广泛。对于石油业的天然气净化具有较大的作用, 可以进行有效的回收利用, 一定程度上能够降低生产成本。

2. 膜分离技术的主要缺点和改革方式

(1) 膜分离技术的主要缺点

对膜分离装置在安装使用深冷装置会导致入口气体中10%左右的天然气进入到外输管网中, 按照天然气装置的烃收率进行计算, 进入管网中的天然气会使得产烃量受到影响, 长时间的积累造成产烃量逐渐减少。减少膜分离装置对产烃量的影响就要在系统中加装膜装置, 这样就可以使得二氧化碳的堵冻问题彻底的解决, 膜装置中具有一定的制冷系统, 可以满足装置负荷运行, 使得整个装置的烃收率逐渐提高, 全年的产烃量也会增加。由于二氧化碳的堵冻会使得整个系统出现停机的故障, 对假装膜的改革可以使得系统运行的时间加长。

膜分离技术作为脱除二氧化碳的一种先进技术具有较高的运行成本方面, 主要成本的花费在渗透气的压缩费用和膜更换费用这两部分。在对渗透气进行压缩的过程中电耗量相对较高。此外, 该技术的分离膜通常使用年限为5年左右, 对分离膜的整体更换需要的费用较高, 每年的操作费用也会逐渐的增加, 花费的费用和其产生的效益不匹配。

(2) 膜分离技术进行改革的措施

为了减少二氧化碳的堵冻问题, 首先应该对膜分离的深冷装置进行调整, 在保证二氧化碳不被堵冻的前提下提高乙烷的回收率。其次, 分析制冷压力和二氧化碳浓度之间的关系以及制冷压力和烃回收率之间的关系, 最后对制冷装置和制冷压力进行调整, 优化整个制冷装置, 确保二氧化碳正常输出。此外, 还需要改造深冷装置的脱水系统。由于深冷装置是在低压情况下对入口气体进行吸附, 为了提高分子的吸收率, 应该在脱水装置中使用分子筛对原料中的水分进行吸收, 最终使得原料中的二氧化碳脱离。在设备的运行过程中通过延长分子筛的运行来保证二氧化碳的脱离效果。为了减少分子筛的填充量, 应该对装置中的水单元进行改造, 不仅可以达到节省分子筛的消耗目的, 还能够提高整个装置的运行年限。提高分子筛脱水和脱二氧化碳的效率能够解决制冷系统中的水堵问题。