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[摘 要]目前，天然气广泛应用在社会生产和生活中，但其在带来干净、高效和方便的同时，也引发了新的问题——环境污染。为了解决这一问题，优化天然气净化工艺设计变得非常重要。在本案，笔者结合实践经验，探究天然气净化工艺设计要求及优化。
[关键词]天然气净化；工艺设计；优化
中图分类号：TE644 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0010-01
引言
从1960年初期至今，天然气脱硫脱碳工艺的最常用方法是砜胺法和醇胺法。但在实际使用中，脱硫脱碳装置却出现程度不一的拦液现象，这大大降低了装置的处理能力，从而导致天然气净化度低下及溶液损耗剧增。据此，应重视对天然气净化工艺设计的研究。从天然气净化工艺的要求来看，砜胺法与醇胺法的工艺流程基本相同，因此都可从如下方面来探讨工艺设计要求及优化的问题。
一、胺液吸收塔与再生塔
（一）设计要点
胺液吸收塔与再生塔工艺设计要点主要包括：1.在塔径≥0.8m时，选用板式塔，注意在计算塔径时，塔盘板间距通常取600mm，而塔人孔处的板间距则取800mm，以方便检修；2.在选择浮阀塔盘时，应保证其处理能力优于泡罩塔且具有弹性大、效率高等特点；3.对于浮阀塔盘鼓泡面积的计算，应先用临界阀孔速度来计算出阀浮数；4.在用MDEA选吸H2S时，应在保证H2S净化度的同时，控制CO2的共吸率，注意吸收塔应设不少于2个贫液进口，以满足调节所需；5.在吸收塔底装入共轭环填料等，装填高度取600mm，以防富液中的烃类在漩涡作用下进入富液闪蒸罐。
（二）设计的优化
胺液吸收塔用胺液来吸收CO2和H2S等，其要求控制天然气的杂质含量及胺液的洁净度，且天然气中杂质不得与胺液发生反应。在吸收塔的常用控制方案中，贫液入塔流量通常分为三路控制，即：根据天然气中CO2和H2S的具体含量，设定每一路的流量控制标准，以满足流碳比及气液比的要求。再生塔通过在一定温度条件下，从富液中解析出CO2和H2S，以实现对胺液的重新使用，其中再生塔的热量主要通过重沸器加热富液来获得及其要求温度取121℃。但在实际应用中，再生塔主要通过串级调节温度-蒸汽流量的方式在塔顶控制温度，而重沸器则选用热虹吸重沸器，并计算确定具体的安装位置。在再生塔生产中，拦液现象将会冲击损坏再生塔底的塔盘，详见图1。
结合图1，可在再生塔下方安装一套压力平衡系统，以防再生塔出现真空现象，即：安装一台自力式的调节阀，并按再生塔操作压力的要求设定调节阀的压力，如此调节阀可在塔中压力下降时自动开启，以便气体流入及防止压力下降，其中平衡介质可选用氮气。
二、富液闪蒸罐
富液闪蒸罐的作用是将胺液中的溶解及烃类去除，即：富液在进入闪蒸罐降压后，将释放出大量的烃类，烃类经闪蒸塔脱H2S后，進入燃料气系统，注意这类烃类不得进入再生塔，且当酸气中含有较多的烃类时，处在下游位置的硫磺回收装置将受到严重影响。在整个富液闪蒸罐工作过程中，闪蒸罐中富液的温度应≤75℃、流速≤2.0m/s及最低停留时间应设计为20min。为了保证闪蒸罐的工作质量，应严控其液位，并将液位调节阀安装在距离入口段较近的再生塔顶，并注意如下事项：一是不得设前、后检查阀及旁路，以缩短再生塔入口与调节阀的距离；二是再生塔中富液的温度应≤104℃，以保证CO2的析出部位在再生塔中部，从而免于对管道造成腐蚀。对于贫富液换热器，目前最为常用的是板式换热器，因其具有容易清洗、体积小及传热效率高等优点。
三、胺液过滤与惰气保护系统
（一）胺液过滤
胺液过滤的目的是保证胺液的洁净度，即：将过滤器设在贫富液管线上，以过滤溶液中的杂质、FeS2等有害物质及清除胺液中的降解产物，其中前、后者分别采用的是机械过滤法和活性炭过滤法，而贫、富液分别采用的是活性炭过滤器和袋式过滤器。为了满足胺液的客观实际，可选择孔径不一的滤袋，同时为了提高过滤能力及去除溶液中含铁性的杂质，可将磁棒装入滤袋中。通常而言，可在闪蒸罐出口的富液管线上安装RBF袋式过滤器，并进行富液全过滤。其中，RBF袋式过滤器具有维修方便、容易清洗、操作难度低、占地面积小及过滤量大等优点。但在富液全过滤中，富液进入过滤器的温度约为60℃，因此富液中的H2S会析出并在过滤器中堆积，且不得在更换滤袋时拆开过滤器。针对这一问题，可将净化天然气置换、软化水水洗及吹扫工艺引入RBF袋式过滤器中，以便对过滤器中残留的胺液、H2S进行置换和回收处理。
（二）惰气保护系统
通常应对胺液进行惰气保护，并对胺液储罐及低位配制罐做惰性气封处理，以防空气中O2接触与胺液接触生成化学降解产物，其会腐蚀设备及引起胺液发泡。其中，惰性气封中常用到的是氮气，但在条件不允许的情况下，亦可选用净化天然气，注意水封罐连续排出的气体应引向高出排放，以免引发安全事故。
四、结语
随着社会对天然气需求量的增加，优化天然气净化工艺变得越来越重要。在本案，笔者仅从胺液吸收塔与再生塔、富液闪蒸罐、胺液过滤与惰气保护系统三个方面探讨了天然气净化工艺的优化设计。但事实上，天然气净化工艺涉及的内容众多，远非文中谈及的方面。因此，在未来的研究中，应将研究的广度扩展到贫胺液与酸气的冷却设计、胺液再生系统、贫液增压泵与循环泵等方面，同时还应深化研究的深度。总之，天然气是关系社会稳定及经济发展的重要资源，因此天然气的安全供应至关重要，其中“安全”的含义很多，而社会越来越注重的是天然气本身的质量安全。可见，天然气净化工艺的优化设计是社会经济发展的必然要求，值得高度重视。
参考文献
[1] 王洪宇.天然气净化工艺设计要点及优化[J].科技传播，2016，（17）：124-125.
[2] 刘佳明.苏里格气田天然气处理厂供风系统工艺设计[J].石油工业技术监督，2016，（03）：39-42.
[3] 贾曦.浅析天然气净化工艺设计的要点及优化[J].化工管理，2015，（36）：169.
[4] 唐建峰，陈杰，花亦怀，郭清，刘杨.大型天然气净化工艺模拟实验装置的研制[J].实验室研究与探索，2015，（01）：63-66+117.
[5] 于艳秋，张晓刚，张恒伟，林宏卿，刘新岭，张晓燕.高含硫天然气净化厂安全监控技术——以普光气田为例[J].天然气工业，2014，（03）：142-146.
[关键词]天然气净化；工艺设计；优化
中图分类号：TE644 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0010-01
引言
从1960年初期至今，天然气脱硫脱碳工艺的最常用方法是砜胺法和醇胺法。但在实际使用中，脱硫脱碳装置却出现程度不一的拦液现象，这大大降低了装置的处理能力，从而导致天然气净化度低下及溶液损耗剧增。据此，应重视对天然气净化工艺设计的研究。从天然气净化工艺的要求来看，砜胺法与醇胺法的工艺流程基本相同，因此都可从如下方面来探讨工艺设计要求及优化的问题。
一、胺液吸收塔与再生塔
（一）设计要点
胺液吸收塔与再生塔工艺设计要点主要包括：1.在塔径≥0.8m时，选用板式塔，注意在计算塔径时，塔盘板间距通常取600mm，而塔人孔处的板间距则取800mm，以方便检修；2.在选择浮阀塔盘时，应保证其处理能力优于泡罩塔且具有弹性大、效率高等特点；3.对于浮阀塔盘鼓泡面积的计算，应先用临界阀孔速度来计算出阀浮数；4.在用MDEA选吸H2S时，应在保证H2S净化度的同时，控制CO2的共吸率，注意吸收塔应设不少于2个贫液进口，以满足调节所需；5.在吸收塔底装入共轭环填料等，装填高度取600mm，以防富液中的烃类在漩涡作用下进入富液闪蒸罐。
（二）设计的优化
胺液吸收塔用胺液来吸收CO2和H2S等，其要求控制天然气的杂质含量及胺液的洁净度，且天然气中杂质不得与胺液发生反应。在吸收塔的常用控制方案中，贫液入塔流量通常分为三路控制，即：根据天然气中CO2和H2S的具体含量，设定每一路的流量控制标准，以满足流碳比及气液比的要求。再生塔通过在一定温度条件下，从富液中解析出CO2和H2S，以实现对胺液的重新使用，其中再生塔的热量主要通过重沸器加热富液来获得及其要求温度取121℃。但在实际应用中，再生塔主要通过串级调节温度-蒸汽流量的方式在塔顶控制温度，而重沸器则选用热虹吸重沸器，并计算确定具体的安装位置。在再生塔生产中，拦液现象将会冲击损坏再生塔底的塔盘，详见图1。
结合图1，可在再生塔下方安装一套压力平衡系统，以防再生塔出现真空现象，即：安装一台自力式的调节阀，并按再生塔操作压力的要求设定调节阀的压力，如此调节阀可在塔中压力下降时自动开启，以便气体流入及防止压力下降，其中平衡介质可选用氮气。
二、富液闪蒸罐
富液闪蒸罐的作用是将胺液中的溶解及烃类去除，即：富液在进入闪蒸罐降压后，将释放出大量的烃类，烃类经闪蒸塔脱H2S后，進入燃料气系统，注意这类烃类不得进入再生塔，且当酸气中含有较多的烃类时，处在下游位置的硫磺回收装置将受到严重影响。在整个富液闪蒸罐工作过程中，闪蒸罐中富液的温度应≤75℃、流速≤2.0m/s及最低停留时间应设计为20min。为了保证闪蒸罐的工作质量，应严控其液位，并将液位调节阀安装在距离入口段较近的再生塔顶，并注意如下事项：一是不得设前、后检查阀及旁路，以缩短再生塔入口与调节阀的距离；二是再生塔中富液的温度应≤104℃，以保证CO2的析出部位在再生塔中部，从而免于对管道造成腐蚀。对于贫富液换热器，目前最为常用的是板式换热器，因其具有容易清洗、体积小及传热效率高等优点。
三、胺液过滤与惰气保护系统
（一）胺液过滤
胺液过滤的目的是保证胺液的洁净度，即：将过滤器设在贫富液管线上，以过滤溶液中的杂质、FeS2等有害物质及清除胺液中的降解产物，其中前、后者分别采用的是机械过滤法和活性炭过滤法，而贫、富液分别采用的是活性炭过滤器和袋式过滤器。为了满足胺液的客观实际，可选择孔径不一的滤袋，同时为了提高过滤能力及去除溶液中含铁性的杂质，可将磁棒装入滤袋中。通常而言，可在闪蒸罐出口的富液管线上安装RBF袋式过滤器，并进行富液全过滤。其中，RBF袋式过滤器具有维修方便、容易清洗、操作难度低、占地面积小及过滤量大等优点。但在富液全过滤中，富液进入过滤器的温度约为60℃，因此富液中的H2S会析出并在过滤器中堆积，且不得在更换滤袋时拆开过滤器。针对这一问题，可将净化天然气置换、软化水水洗及吹扫工艺引入RBF袋式过滤器中，以便对过滤器中残留的胺液、H2S进行置换和回收处理。
（二）惰气保护系统
通常应对胺液进行惰气保护，并对胺液储罐及低位配制罐做惰性气封处理，以防空气中O2接触与胺液接触生成化学降解产物，其会腐蚀设备及引起胺液发泡。其中，惰性气封中常用到的是氮气，但在条件不允许的情况下，亦可选用净化天然气，注意水封罐连续排出的气体应引向高出排放，以免引发安全事故。
四、结语
随着社会对天然气需求量的增加，优化天然气净化工艺变得越来越重要。在本案，笔者仅从胺液吸收塔与再生塔、富液闪蒸罐、胺液过滤与惰气保护系统三个方面探讨了天然气净化工艺的优化设计。但事实上，天然气净化工艺涉及的内容众多，远非文中谈及的方面。因此，在未来的研究中，应将研究的广度扩展到贫胺液与酸气的冷却设计、胺液再生系统、贫液增压泵与循环泵等方面，同时还应深化研究的深度。总之，天然气是关系社会稳定及经济发展的重要资源，因此天然气的安全供应至关重要，其中“安全”的含义很多，而社会越来越注重的是天然气本身的质量安全。可见，天然气净化工艺的优化设计是社会经济发展的必然要求，值得高度重视。
参考文献
[1] 王洪宇.天然气净化工艺设计要点及优化[J].科技传播，2016，（17）：124-125.
[2] 刘佳明.苏里格气田天然气处理厂供风系统工艺设计[J].石油工业技术监督，2016，（03）：39-42.
[3] 贾曦.浅析天然气净化工艺设计的要点及优化[J].化工管理，2015，（36）：169.
[4] 唐建峰，陈杰，花亦怀，郭清，刘杨.大型天然气净化工艺模拟实验装置的研制[J].实验室研究与探索，2015，（01）：63-66+117.
[5] 于艳秋，张晓刚，张恒伟，林宏卿，刘新岭，张晓燕.高含硫天然气净化厂安全监控技术——以普光气田为例[J].天然气工业，2014，（03）：142-146.