脱碳工艺节能技术研究

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摘要:随着现代化进程的不断加快,我国的整体经济水平也在稳步提升,在社会建设的需求下,能源的开发和消耗已经达到了近乎饱和的状态,能源的利用不仅造成了资源的匮乏,还严重地破坏了生态环境,为此,具有可再生、低污染特点的天然气能源的应用变得愈加广泛,然而,天然气质量总含有二氧化碳成分,如果含量过高,则会给之后的生产工作带来阻碍。为此天然气脱碳处理具有十分重要的现实意义,然而脱碳工艺技术耗资巨大,运行成本高,只有运用节能技术,才能有效地将资金成本控制在合理范围内。该文试分析脱碳工艺节能技术在天然气中的运用,旨在为后期的天然气生产工作提供理论支持。

关键词:脱碳工艺节能技术;天然气;处理

随着现代化进程的不断加快,我国的整体经济水平也在稳步提升,在社会建设的需求下,我国对于能源资源愈加依赖,能源的开发和消耗已经达到了近乎饱和的状态,能源的利用不仅造成了资源的匮乏,也给生态环境造成了严重的破坏与污染,基于此,具有可再生、低污染优势的天然气能源得到了愈加广泛的应用。在应用天然气能源的过程中,天然气站场对其质量标准十分严格,如果天然气质量标准中的二氧化碳含量大于3%,就会对后期的企业生产工作带来极其严重的负面影响。为此,在应用天然气能源时,要对天然气资源进行脱碳处理,天然气脱碳具有十分重要的现实意义,不仅能够保障生产安全,更能提高站场的生产竞争力。然而天然气脱碳工艺技术耗资巨大,运行成本较高,只有运用脱碳节能技术,才能有效地将资金成本控制在合理范围内,有效地减少资金成本的耗费,为后期的生产效益奠定良好的发展基础。

1天然气脱碳工艺处理原理概述

“天然气的脱碳处理有着许多种类,用来应对不同情况下的天然气脱碳处理。因为脱碳主要针对的是天然气中的二氧化碳,天然气却因为其特殊性使得一些常规的分离二氧化碳的方法不能用于天然气脱碳[1]。”因此,在往常进行脱碳操作时,常常采用高温加湿的方法,而这种方法会令天然气在脱碳过程中发生热反应,倘若采用温差分离的方式,则会提高天然气脱碳处理的难度,增加天然气脱碳工艺的成本,为此,给企业经济效益的提高造成了极严重的负面影响.随着科学技术的不断深入探究,脱碳工艺水平也开始逐渐得到提高,目前“国内外已开发了许多处理技术,归纳起来主要分为干法和湿法,湿法是通过可再生溶剂吸收二氧化碳,可分为化学吸收法、物理吸收法和混合吸收法,干法主要有选择分离膜脱二氧化碳。

2脱碳节能技术在天然气中的实际运用

2.1膜分离处理

“气体膜分离技术是20世纪70年代开发的一门较为成熟的膜分离技术,它与传统的吸附、冷凝分离相比,具有节能、高效、操作简单方便等优点,适用于空气分离、天然气脱二氧化碳、脱水等方面[2]。”在进行膜分离时,要充分利用天然气各组成气体在高分子聚合物中溶解扩散速率不同的特点,使二氧化碳能够渗透到纤维膜壁上并使其分离。运用膜分离处理技术处理过的天然气能够满足企业外输的需求。相较于传统的温差分离技术,膜分离技术的操作更加简便易行,对于资源的消耗量也大幅降低,具有十分明显的脱碳优势,然而,膜分离处理技术也存在一定程度的局限性,尽管其具有十分明显的运用优势,可以适应各种操作上的丰富变化,满足企业对天然气外输的直接需求,但是在脱碳时,膜处理技术无法将将杂质从天然气中脱离,并没有起到良好的净化作用。

2.2固定床吸附脱二氧化碳

固定床吸附脱二氧化碳技术属于干法脱二氧化碳技术中的一种,其兴起于20世纪60年代,由常温气体分离与净化技术演化而来,在进行脱碳处理时,利用的是固定床的变压、变电、变温等吸附能力,且天然气中的混合气体具有不同的吸附特点,通过吸附、降压等步骤实现天然气的脱碳及净化,相对而言,利用电压进行吸附的脱碳技术对天然气的影响损伤较小,操作极其简便。

2.3湿法脱碳处理

与干法脱碳处理技术一样,湿法脱碳处理技术也是天然气常用的脱离二氧化碳的方法,为了保障湿法脱碳处理技术的有效与安全,就必须确保溶剂的选择与配制严格遵循工艺的规定和要求。只有这样,才能满足天然气的脱碳要求,保障天然气的质量与净化程度。醇氨法是湿法工艺中最为常见的一种,具有净化效果高的优势,一般来说,湿法脱碳工艺利用的是二氧化碳与溶剂接触后被其吸收的原理,溶剂的选择与配制关系到天然气的脱碳效果,如果在原有的MDEA水溶液基础上添加改良溶剂,不仅能够有效地脱离天然气中含有的二氧化碳成分,还能够尽最大程度地去除天然气中含有的其他杂质,进一步提高天然气的净化效果,使之能够满足直接外输的需求。

3脱碳工艺中的节能技术

尽管脱碳工艺的应用不可或缺,但是脱碳工艺耗资较高,耗能较多,如果不进行优化,将会给工业生产的经济效益提高带来阻碍。只有采用脱碳节能技术,才能让天然气脱碳净化变得既经济,又高效。

3.1减少损耗,提高回收

天然气脱碳处理技术能够减小其所具有的腐蚀性,对工业生产起到了举足轻重的作用。然而,脱碳处理技术也在一定程度上给天然气能源带来了损耗,减少了企业单位的经济效益,为保障能源的利用率,减小资金损耗的负面影响,在进行脱碳处理时应有效运用节能技术。在进行湿法脱碳处理时,由于MDEA溶剂在吸收二氧化碳的同时会吸收少量的烃类物质,如果进一步采用闪蒸塔进行闪蒸,就可以获取一定含量的烃类气体作为燃料,起到节省资源的积极作用。

3.2利用系统余热

“脱碳工艺吸收塔操作温度为47℃,再生塔操作温度为100℃,贫液进吸收塔前需要降温,而富液进入闪蒸塔前需要升温,MDEA贫/富液换热器使两者进行热交换[3]。”这样一来,富液就会逐渐提升温度,贫液则与之相反,有效地减少了富液再生蒸汽的消耗量。而在进入吸收塔之前,原料气与湿净化气要进行热能交换,这样一来,湿净化气的温度将会大幅提升,循环装置所需要耗费的水量也将大幅减少。

3.3设定溶剂再生温度,降低蒸汽耗量

在利用湿法进行二氧化碳脱离处理时,要严格设定MDEA溶剂的再生温度,因为再生温度与天然气中二氧化碳的含有量与波动是密切相关的,基于此,只有尽最大限度地优化溶剂的再生温度,才能减少其对于蒸汽的耗损量。一般而言,溶液循环量与溶剂的再生温度呈反比,即溶液循环量随着再生温度的降低而增加,为此在设定溶剂的再生温度时,以100℃为宜,并进行上下幅度的调节,以确保天然气脱碳过程中二氧化碳的净化程度较高,耗损相对减少。

4结语

一直以来,我国经济水平的提升都建立在大量消耗能源资源的基础上,对于能源的依赖性与日俱增,导致目前处于能源匮乏、环境污染的紧迫局面,在此背景下,天然气的应用范围将愈加广泛。尽管天然气具有污染小、可再生等优势,但是其二氧化碳成分一旦超标会给钢铁管道带来十分严重的腐蚀影响,危及到社会企业与人们的生命财产安全,给企业正常的运行管理带来阻碍。为了使天然气的质量达到一定标准,同时减少二氧化碳的腐蚀程度,必须对天然气进行脱碳的工艺处理并采取节能环保技术,只有这样,才能保障二氧化碳能够成功脱除,保障天然气的应用质量。

作者:李宁 单位:山东莱克工程设计有限公司

参考文献

[1]李同川.天然气脱碳处理工艺的原理分析[J].石化技术,2016(5):20-21.

[2]沈乾坤,刘妍俊.天然气脱碳工艺技术的研究[J].中国石油和化工标准与质量,2011,31(4):13.

[3]李成斌.浅谈天然气脱碳工艺节能技术[J].化工管理,2016(27):140.

[4]任华敏.天然气脱碳处理工艺的原理分析[J].中国新技术新产品,2014(1):141.