摘要：天然气井中原料气的H2S和CO2等酸性成分较高。这些广泛存在的酸性气体将降低的天然气的热值，同时也对生产环节中的系统工艺设备带来了极大的危害。其在生产过程中面临着腐蚀严重、生产系统故障等净化运行层面的问题。通过系统的模式，可以实现对天然气生产中设计气质条件和现有气质条件的全过程模拟，并通过模型软件来实现对系统关键设备的核较和设计。本文就天然气净化脱硫系统模拟与优化的研究现状和净化脱硫系统模拟流程作出实践性分析，并提出了天然气净化脱硫系统方案优化策略，将为天然气净化脱硫系统的高效、安全生产提供参考。
关键词：脱硫系统；模拟；优化
新时期以来，工业生产和居民生活对新兴能源的需求进一步加大，在这一进程中，天然气开采和储运总量的不足成为制约经济发展的一个重要内因。不可忽视的是，天然气净化系统作为油气生产的关键节点，其在生产过程中面临着腐蚀严重、生产系统故障等净化运行层面的问题，这就不可避免地导致采气净化的设备成本上扬、生产效能低下的窘境。现阶段，我国的含硫天然气生产比例攀升较快，各采气净化企业对天然气净化脱硫系统改造的展开了多层面的探索，通过系统的模拟和优化，取得了一定的改造成效。净化系统运行趋于平稳、处理气量显著提升。
1、天然气净化脱硫系统模拟与优化的研究现状
当前，随着我国天然气开采规模总量的不断提升，因原料气酸性成分较高而导致的生产系统固执频发。这些从天然气井中开采出来的天然气较设计值，其中的H2S和CO2等酸性成分较高。这些广泛存在的酸性气体将降低的天然气的热值，同时也对生产环节中的系统工艺设备带来了极大的危害，导致下游工段天然气生产的金属设备腐蚀情况严重。天然气生产中的脱硫深加工压力不减。在对天然气脱硫的过程中，醇胺法作为一种较为成熟且高效的脱硫工艺，具有在选择性、稳定性等层面的突出优势，同时其脱硫工艺系统能与偶耗较小、操作简易、腐蚀较轻等优点。而随着气田开采的逐步深入，原料气中的酸性气体成分含量与探测初期出现了一定的偏差。H2S、C2H6和CO2整体的上升趋势明显。这将会导致工艺脱硫系统中的再生塔和吸收塔发生较为严重的发泡和拦液现象。同时胺液闪蒸器、胺液贫富液交换器、胺液重沸器也都会在一定程度上发生不良生产工况。这些非正常现象将在加大程度上对脱硫工艺体系产生严重的影响。在天然气企业的工艺发展进程中，对其工艺体系的优化被放在的企业发展的突出位置。多数企业通过系统的模式，来试图找到制约天然气生产的瓶颈。通过先进的化工工艺模拟软件，可以实现对天然气生产中设计气质条件和现有气质条件的全过程模拟，并通过模型软件来实现对系统关键设备的核较和设计，从而实现对其工艺系统的整体优化。
2、天然气净化脱硫系统模拟流程
在当前的天然气净化脱硫系统模拟软件的选用中，有美国Winsim公司所设计的DESIGNⅡ获得了较好的应用。这一大型的通用流体工程软件可以实现对胺液吸收过程的计算和预测，成为天然气企业节能降耗的有力支点。其软件分析的基础数据中，脱硫系统的处理能力为300×104m3/d，进口压力为5.6兆帕，温度为26.6摄氏度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其产品气质量符合国家的Ⅱ类A级标准；在对热力学模型的选择中，可选择Deshmukh-Mather来对吸收过程中的溶剂的离子性、传质速率等进行精准的测算。其模拟流程的建立是将从原料气开始，经分离器、过滤器进入胺液吸收塔底部，并在底部与胺液贫液进行接触，而后从吸收塔的顶部送出系统。而经交换后的胺液富液将通过闪蒸罐，在进入过滤器，进行后续的再生处理。当胺液的吸收塔和再生塔的塔盘设定为35%时，塔盘数可设置为7层；当胺液的吸收塔和再生塔的塔盘设定为50%时，塔盘数可设置为10层。在模拟流程的计算过程中，对H2S和CO2的降低主要通过更换吸收剂和提高循环量来达成，而这其中增加循环量相对更为可行和经济。而后通过DESIGNⅡ系统达到主要物流参数的计算结果。
3、天然气净化脱硫系统方案优化策略
当前，天然气企业的原料气中的酸性成分略高于设定的生产植，给天然气的生产带来的诸多是问题。通过DESIGNⅡ对天然气企业现有气质条件下净化脱硫系统的全过程模拟表明，MDEA溶液的循环量的提高（由62.25m3/h提高至83.1m3/h），可有较好的解决这一问题。在这一条件下，天然气产品气中的H2S和CO2含量能够达到国家标准，符合国家天然气ⅡA级气质的各项指标数。而在这一进程中不可忽视的是，因MDEA溶液的循环量的提高可能会诱发工艺系统设备的系列问题。因此，必须对工艺系统中的现有设备进行校核。同时，可在工艺设备基础之上增加浮头式胺液贫富换热器数量，并通过换热管管束增加、换热管表面翅化、热媒流量提高、进口温度提高等策略，减免浮头式胺液贫富液换热器换热管频繁堵塞的现象，从而确保系统运行更为稳定、高效。
综上所述，天然气净化脱硫系统的安全运行，是国民经济得以快速发展的根基，也是国家能源战略的重要支点。对天然气净化脱硫系统模拟与优化能够使系统运行更为平稳，基本解决了装置生产中腐蚀严重、效能低下的问题。同时，天然气相关企业在天然气净化脱硫系统优化的进程中，应从设备、人才、工艺等方面有效整合，实现天然气净化脱硫系统优化的系统性构建，对天然气净化企业的高效能、高效益的运行和生产，将具有重要的推动作用。
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论文作者:王刚刚,曹军军,吴永峰,王军虎
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/23
标签：天然气论文; 系统论文; 工艺论文; 吸收塔论文; 酸性论文; 装置论文; 企业论文; 《基层建设》2019年第4期论文;