脫碳工藝節能技術研究

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摘要:隨著現代化進程的不斷加快,我國的整體經濟水平也在穩步提升,在社會建設的需求下,能源的開發和消耗已經達到了近乎飽和的狀態,能源的利用不僅造成了資源的匱乏,還嚴重地破壞了生態環境,為此,具有可再生、低污染特點的天然氣能源的應用變得愈加廣泛,然而,天然氣質量總含有二氧化碳成分,如果含量過高,則會給之后的生產工作帶來阻礙。為此天然氣脫碳處理具有十分重要的現實意義,然而脫碳工藝技術耗資巨大,運行成本高,只有運用節能技術,才能有效地將資金成本控制在合理范圍內。該文試分析脫碳工藝節能技術在天然氣中的運用,旨在為后期的天然氣生產工作提供理論支持。

關鍵詞:脫碳工藝節能技術;天然氣;處理

隨著現代化進程的不斷加快,我國的整體經濟水平也在穩步提升,在社會建設的需求下,我國對于能源資源愈加依賴,能源的開發和消耗已經達到了近乎飽和的狀態,能源的利用不僅造成了資源的匱乏,也給生態環境造成了嚴重的破壞與污染,基于此,具有可再生、低污染優勢的天然氣能源得到了愈加廣泛的應用。在應用天然氣能源的過程中,天然氣站場對其質量標準十分嚴格,如果天然氣質量標準中的二氧化碳含量大于3%,就會對后期的企業生產工作帶來極其嚴重的負面影響。為此,在應用天然氣能源時,要對天然氣資源進行脫碳處理,天然氣脫碳具有十分重要的現實意義,不僅能夠保障生產安全,更能提高站場的生產競爭力。然而天然氣脫碳工藝技術耗資巨大,運行成本較高,只有運用脫碳節能技術,才能有效地將資金成本控制在合理范圍內,有效地減少資金成本的耗費,為后期的生產效益奠定良好的發展基礎。

1天然氣脫碳工藝處理原理概述

“天然氣的脫碳處理有著許多種類,用來應對不同情況下的天然氣脫碳處理。因為脫碳主要針對的是天然氣中的二氧化碳,天然氣卻因為其特殊性使得一些常規的分離二氧化碳的方法不能用于天然氣脫碳[1]?！币虼?在往常進行脫碳操作時,常常采用高溫加濕的方法,而這種方法會令天然氣在脫碳過程中發生熱反應,倘若采用溫差分離的方式,則會提高天然氣脫碳處理的難度,增加天然氣脫碳工藝的成本,為此,給企業經濟效益的提高造成了極嚴重的負面影響.隨著科學技術的不斷深入探究,脫碳工藝水平也開始逐漸得到提高,目前“國內外已開發了許多處理技術,歸納起來主要分為干法和濕法,濕法是通過可再生溶劑吸收二氧化碳,可分為化學吸收法、物理吸收法和混合吸收法,干法主要有選擇分離膜脫二氧化碳。

2脫碳節能技術在天然氣中的實際運用

2.1膜分離處理

“氣體膜分離技術是20世紀70年代開發的一門較為成熟的膜分離技術,它與傳統的吸附、冷凝分離相比,具有節能、高效、操作簡單方便等優點,適用于空氣分離、天然氣脫二氧化碳、脫水等方面[2]。”在進行膜分離時,要充分利用天然氣各組成氣體在高分子聚合物中溶解擴散速率不同的特點,使二氧化碳能夠滲透到纖維膜壁上并使其分離。運用膜分離處理技術處理過的天然氣能夠滿足企業外輸的需求。相較于傳統的溫差分離技術,膜分離技術的操作更加簡便易行,對于資源的消耗量也大幅降低,具有十分明顯的脫碳優勢,然而,膜分離處理技術也存在一定程度的局限性,盡管其具有十分明顯的運用優勢,可以適應各種操作上的豐富變化,滿足企業對天然氣外輸的直接需求,但是在脫碳時,膜處理技術無法將將雜質從天然氣中脫離,并沒有起到良好的凈化作用。

2.2固定床吸附脫二氧化碳

固定床吸附脫二氧化碳技術屬于干法脫二氧化碳技術中的一種,其興起于20世紀60年代,由常溫氣體分離與凈化技術演化而來,在進行脫碳處理時,利用的是固定床的變壓、變電、變溫等吸附能力,且天然氣中的混合氣體具有不同的吸附特點,通過吸附、降壓等步驟實現天然氣的脫碳及凈化,相對而言,利用電壓進行吸附的脫碳技術對天然氣的影響損傷較小,操作極其簡便。

2.3濕法脫碳處理

與干法脫碳處理技術一樣,濕法脫碳處理技術也是天然氣常用的脫離二氧化碳的方法,為了保障濕法脫碳處理技術的有效與安全,就必須確保溶劑的選擇與配制嚴格遵循工藝的規定和要求。只有這樣,才能滿足天然氣的脫碳要求,保障天然氣的質量與凈化程度。醇氨法是濕法工藝中最為常見的一種,具有凈化效果高的優勢,一般來說,濕法脫碳工藝利用的是二氧化碳與溶劑接觸后被其吸收的原理,溶劑的選擇與配制關系到天然氣的脫碳效果,如果在原有的MDEA水溶液基礎上添加改良溶劑,不僅能夠有效地脫離天然氣中含有的二氧化碳成分,還能夠盡最大程度地去除天然氣中含有的其他雜質,進一步提高天然氣的凈化效果,使之能夠滿足直接外輸的需求。

3脫碳工藝中的節能技術

盡管脫碳工藝的應用不可或缺,但是脫碳工藝耗資較高,耗能較多,如果不進行優化,將會給工業生產的經濟效益提高帶來阻礙。只有采用脫碳節能技術,才能讓天然氣脫碳凈化變得既經濟,又高效。

3.1減少損耗,提高回收

天然氣脫碳處理技術能夠減小其所具有的腐蝕性,對工業生產起到了舉足輕重的作用。然而,脫碳處理技術也在一定程度上給天然氣能源帶來了損耗,減少了企業單位的經濟效益,為保障能源的利用率,減小資金損耗的負面影響,在進行脫碳處理時應有效運用節能技術。在進行濕法脫碳處理時,由于MDEA溶劑在吸收二氧化碳的同時會吸收少量的烴類物質,如果進一步采用閃蒸塔進行閃蒸,就可以獲取一定含量的烴類氣體作為燃料,起到節省資源的積極作用。

3.2利用系統余熱

“脫碳工藝吸收塔操作溫度為47℃,再生塔操作溫度為100℃,貧液進吸收塔前需要降溫,而富液進入閃蒸塔前需要升溫,MDEA貧/富液換熱器使兩者進行熱交換[3]。”這樣一來,富液就會逐漸提升溫度,貧液則與之相反,有效地減少了富液再生蒸汽的消耗量。而在進入吸收塔之前,原料氣與濕凈化氣要進行熱能交換,這樣一來,濕凈化氣的溫度將會大幅提升,循環裝置所需要耗費的水量也將大幅減少。

3.3設定溶劑再生溫度,降低蒸汽耗量

在利用濕法進行二氧化碳脫離處理時,要嚴格設定MDEA溶劑的再生溫度,因為再生溫度與天然氣中二氧化碳的含有量與波動是密切相關的,基于此,只有盡最大限度地優化溶劑的再生溫度,才能減少其對于蒸汽的耗損量。一般而言,溶液循環量與溶劑的再生溫度呈反比,即溶液循環量隨著再生溫度的降低而增加,為此在設定溶劑的再生溫度時,以100℃為宜,并進行上下幅度的調節,以確保天然氣脫碳過程中二氧化碳的凈化程度較高,耗損相對減少。

4結語

一直以來,我國經濟水平的提升都建立在大量消耗能源資源的基礎上,對于能源的依賴性與日俱增,導致目前處于能源匱乏、環境污染的緊迫局面,在此背景下,天然氣的應用范圍將愈加廣泛。盡管天然氣具有污染小、可再生等優勢,但是其二氧化碳成分一旦超標會給鋼鐵管道帶來十分嚴重的腐蝕影響,危及到社會企業與人們的生命財產安全,給企業正常的運行管理帶來阻礙。為了使天然氣的質量達到一定標準,同時減少二氧化碳的腐蝕程度,必須對天然氣進行脫碳的工藝處理并采取節能環保技術,只有這樣,才能保障二氧化碳能夠成功脫除,保障天然氣的應用質量。

作者:李寧 單位:山東萊克工程設計有限公司

參考文獻

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[3]李成斌.淺談天然氣脫碳工藝節能技術[J].化工管理,2016(27):140.

[4]任華敏.天然氣脫碳處理工藝的原理分析[J].中國新技術新產品,2014(1):141.