TEG脱水装置能耗评价方法初探

石油与天然气化工　　　　　　　　　　　　　　　　　　

150CHEMICALENGINEERINGOFOIL&GAS　　　　　　　　　　　　　　2011

TEG脱水装置能耗评价方法初探张德元1　王丽琼2　蒲　浩3　陆剑波1　蒋　巍1

(1.中国石油西南油气田公司天然气研究院　2.中国石油西南油气田公司开发处)

(3.中国石油四川石化有限责任公司南充炼油厂)

　　摘　要　本文分析了影响天然气处理厂三甘醇脱水装置能耗的主要因素,建立了用于评价脱水装置用能水平的能耗评价指标;应用HYSYS软件建立脱水装置的能耗模型,初步确立了求取理论能耗计算值的基准条件,通过模型可求取理论能耗值,将装置实际能耗与理论能耗计算值比较,从而可初步评价装置的用能水平。

关键词　TEG脱水装置　能耗　评价指标　理论能耗　评价方法DOI:10.3969/j.issn.1007-3426.2011.02.011

　　目前,针对天然气处理厂三甘醇脱水装置的节

能技术改造主要集中在节能新设备和节能新工艺的

使用上,置能耗。然而,,属于探索阶段。进行评价,。本文

用能特点,建立三甘醇脱水装置能耗评价模型,确定

能耗评价指标,初步探讨对应的能耗评价方法。,、,其能耗影响因素如图2所示

。

1能耗影响因素分析

图1所示为天然气处理厂TEG

脱水装置工艺

根据天然气脱水装置流程及用能特点可知,影

响天然气脱水装置能耗的因素主要包括原料气气质

条件、产品气水露点指标、溶液循环泵效率、再生器

重沸器火管加热炉的燃烧效率、TEG溶液浓度等。

2能耗评价指标

能耗评价指标通常分为定量评价指标和定性评

价指标两类。定量评价指标又分为节能潜力、用能

效率和单耗指标三类。其定义如下:

(1)节能潜力(EnergySavingPotentiality):实

　第40卷　第2期　　　　　　　　　TEG

脱水装置能耗评价方法初探151际能耗值与理论能耗值之差。

(2)用能效率(

EnergyEfficiency):理论能耗与3能耗评价模型的建立通过对TEG脱水装置能耗影响因素的分析,

结合TEG脱水装置流程及用能特点,利用AspenHYSYS(2006版)专业软件对TEG脱水流程进行实际能耗的比值,由此可以找出能耗的瓶颈所在。η=实际能耗单位天然气各能种或各部位的能耗。

Σε1=ΣQ1(2)(1)(3)单耗指标(UnitEnergyIndex):系统获得模拟。流程模拟的热力学模型选用Peng-Rob2inson状态方程。TEG吸收塔设置5层理论塔板,从第2层至第4层的板效率设为0.5,塔顶和塔底的板效率设为1,以保证产品气出塔时达到平衡状

态。再生塔采用带塔底重沸器的精馏塔模型,塔顶安装一个全回流的冷凝器[1-3]。其模拟流程如图3所示。

　　脱水装置的能耗主要包括溶液循环泵的耗电、TEG再生器的燃料气消耗以及循环冷却水的消耗

,定性评价指标主要指单耗因素:即实际单耗与理论能耗计算值的单位能耗比。UCF越大,说明用能水平越低,反之,亦然。单耗因素(UCF):UCF=理论单耗(3)

三者之和基本构成了脱水装置生产用能的总能耗。因此,除了将装置总能耗作为能耗评价指标之外,还应将TEG循环泵的电耗、TEG再生器的燃料气消耗以及循环冷却水的消耗作为评价指标。

利用HYSYS软件建立了能耗评价用模型后,从原料气入装置开始,输入待评价装置的处理量,待评价装置的原料气气质、吸收塔塔径、塔盘数等参数,并对模型中诸如吸收塔的理论塔板数、板效率、换热器效率等参数进行调整,直至达到产品气合格后可输出相关理论能耗值。输出的理论能耗数据一般包括再生器重沸器热负荷QRegen、贫富液换热后贫液进一步水冷带走的热量Qcooler、溶液循环泵用能QPump。所有这些输出值均为理论能耗输出值,尚需进一步转化为理论能耗计算值。4能耗评价基准条件及理论能耗计算建立了模拟流程后,尚不能确定用于能耗评价的理论能耗计算值。必须先确定求取理论能耗计算值的基准条件。根据TEG脱水装置的特点,确定求取理论能耗计算值的基准条件如下。4.1能耗评价的基准条件(1)净化气气质要求。根据国家对管输天然气

石油与天然气化工　　　　　　　　　　　　　　　　　　

152CHEMICALENGINEERINGOFOIL&GAS　　　　　　　　　　　　　　2011　的标准,净化气在天然气交易点的压力、温度下,水

[4]露点比最低环境温度低5℃。式中:QPs为实际能耗,kJ;h为泵效率,h=0.9。

(2)三甘醇再生重沸器温度。一般TEG溶液5能耗评价实例

某实际日处理量为160×104m3/d的TEG脱水装置,湿气进TEG脱水塔的压力为4.83MPa,温度17℃,TEG浓度为99%。湿净化天然气组分如表1所示。

表1　湿净化天然气组分

含量,y,%组分

H2S95.2

CO20.78

0.10的再生温度要控制在205℃以下,高于此温度,三甘醇容易发生高温分解,基准将温度定为204℃。(3)再生贫液的入吸收塔温度。根据实际生产情况,通常再生贫液入吸收塔温度控制在30℃～40℃左右。(4)回收热量损失。当贫富液换热回收贫液热量时,考虑较高换热效率,较好的设备保温,认为回收热量损失较小。根据经验及有关资料,取回收热

量损失为5%。

(5)装置处理量。装置处理量以装置实际处理组分CH4C2H6C3H8含量,y,%0.000153.560.36其它　注:H2O含量为饱和水。量为准。

(6)基准原料气气质。基准原料气气质以原料表2所示为该脱水装置2009年7月份的工艺数据和有关能耗数据。

表　7参数名称测量值湿净化天然气入塔

温度,℃

湿净化天然气流量

×104m3/d4.8317160

115

58

0.028

1800

3气的分析结果为准,但原料气的水含量视为饱和水含量。4.2理论能耗计算值的求取要求的干气露点,℃TEG循环量L/h-21492118011.2\10根据模型的输出结果,置的理论能耗计算值。(1)总能耗Q总=QRegenQcooler+QPump富液入贫富液换热器温度,℃富液出贫富液换热器温度,℃循环泵功率,kW天然气气提气用量,×104m3/d塔盘数,块(4)(2)燃料气用量计算贫液入贫富液换热器温度,℃贫液出后冷却器温度,℃火管重沸器燃料气消耗量,×104m3/dTEG吸收塔直径,mm根据燃料气的气质组分计算燃料气的发热量,在计算发热量时需考虑一定的燃烧效率。由模拟所得的再生器热负荷QRegen,燃料气的燃烧发热量HR,可求得再生器燃料气用量为:

GR=HR循环水消耗量,t/10m40.52(5)

(3)贫液冷却水用量将表1和表2的有关数据输入到已建立的模型

中,可求得如下能耗量:

(6)(1)再生器燃料气加热量QRegen=3.3×105kJ/

h;

(2)贫液后冷却负荷Qcooler=1.2×105kJ/h;(3)溶液循环泵用能QPump=8988kJ/h;(4)总能耗

Q总=QRe+QCooler+QPump=4.59×10kJ/h5根据冷却水所需冷却的负荷,可求出用量。QCooler=cp,wm△t式中:QCooler为冷却负荷,kJ/h;cp,w为循环水的);m为循环水的流量,比热,4.1868kJ/(kg ℃

kg/h;△t为循环水要求的温升,℃。(4)循环泵的能耗

根据GB/T13007-1991《离心泵效率》规定,效率在0.9为优秀[5]。取效率为0.9,则

QPs=(5)燃料气用量计算由厂方提供的燃料气组分分析报告计算可知,(7)h燃料气低位发热量为:

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脱水装置能耗评价方法初探153

HR=31MJ/m3需要的流量和扬程。泵消耗的功率通常与溶液循环

量成正比,与扬程的平方成正比,与泵转速的三次方成正比[6-9]。因此调节泵后阀板的开度,或使用部分回流的方式并不 …… 此处隐藏：5462字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……