龔飛建（中原油田分公司天然氣處理廠，河南 濮陽(yáng) 457162）

高溫環(huán)境對(duì)撬裝LNG液化裝置的影響及應(yīng)對(duì)措施

龔飛建（中原油田分公司天然氣處理廠，河南 濮陽(yáng) 457162）

高溫環(huán)境對(duì)撬裝LNG液化裝置有很大的負(fù)面作用，嚴(yán)重降低深冷設(shè)備的液化能力，本文從多個(gè)方面分析了高溫環(huán)境對(duì)液化工藝的影響。采用加裝冷水機(jī)組的措施克服了高溫環(huán)境的影響，大大提高了液化裝置處理量。

高溫；撬裝；LNG液化裝置

撬裝LNG液化裝置是將LNG液化工廠小型化的產(chǎn)物，是近年來(lái)LNG市場(chǎng)的熱點(diǎn)發(fā)展方向。而撬裝裝置具有集成度高、規(guī)模小、可移動(dòng)、產(chǎn)品運(yùn)輸靈活的特點(diǎn)[1]。我國(guó)鄂北氣田存在數(shù)量眾多的偏散單井，集輸成本高，開(kāi)發(fā)難度大，撬裝LNG液化裝置極好的解決了這一難題，并在鄂北地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。但是鄂北地區(qū)所處海拔較高，夏季日照輻射強(qiáng)烈，對(duì)液化裝置的運(yùn)行有嚴(yán)重的的負(fù)面影響。我廠運(yùn)行的撬裝LNG液化裝置設(shè)計(jì)處理量為30000m3/d，在夏季高溫時(shí)節(jié)為了使LNG產(chǎn)品達(dá)到低溫要求，處理量要降低到27600m3/d。

1 氣候?qū)σ夯b置的影響

撬裝LNG液化裝置中，天然氣自井口采出后通常要經(jīng)過(guò)五個(gè)單元下圖，本液化站所在地區(qū)夏季最高氣溫可達(dá)35℃，冬季最低氣溫可達(dá)-35℃。氣候變化的影響很明顯地體現(xiàn)在各單元的工藝參數(shù)中。

（1）原料氣入口溫度升高，制冷負(fù)荷增大。

通常脫酸單元入口NG溫度控制在20±2℃，可以保證游離水和烴類(lèi)在上游充分分離，避免其進(jìn)入脫酸單元污染脫酸所使用的胺液。隨著氣候溫度升高，原料氣預(yù)處理流程中NG溫度難以降低，夏季觀察到的脫酸單元NG入口溫度最高達(dá)到45℃。而依據(jù)氣源成分進(jìn)行計(jì)算（c191.04%、c24.9%、c31.32%、C4+0.75%、N21.99%），原料氣溫度上升25℃，對(duì)于處理量30000m3/d的設(shè)備，液化單元所需的液化冷量將提升17.67kW，液化所需冷量提高了17.4%。所以溫度上升不僅加重脫酸單元胺液的污染還使制冷負(fù)荷明顯提高。

（2）貧液溫度的升高

在脫酸單元中，利用活化MDEA溶液吸收原料氣中的CO2。MDEA溶液在吸收塔中低溫高壓條件下進(jìn)行吸附，在再生塔中高溫低壓的條件下再生。當(dāng)胺液從再生塔釡出來(lái)進(jìn)入吸收塔前，需通過(guò)貧富液換熱器和貧液風(fēng)冷器降溫。由于氣候溫度過(guò)高，貧液溫度難以降低；而貧液和原料氣在吸收塔中不僅存在傳質(zhì)過(guò)程，同時(shí)存在傳熱過(guò)程，使得原料氣出吸收塔溫度偏高，觀察到的貧液溫度最高紀(jì)錄48℃，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)指標(biāo)30℃，直接影響液化能耗。

（3）脫水單元吸附放熱

脫水單元使用4A分子篩進(jìn)行吸附脫水，4A分子篩雖然具有較高的吸附效能和飽和吸附容量；但是比熱容較低，約為0.9～1.0kJ/(kg·℃)，吸附熱較高，約為4000kJ/kg左右[2]。所以當(dāng)吸附飽和水較多時(shí)，放熱量多、分子篩溫度升高，直接導(dǎo)致原料氣的溫度也會(huì)升高。而夏季觀察到的脫水單元原料氣進(jìn)出口溫差保持在7℃-12℃，明顯高于冬季的1℃-3℃。

（4）冷量的耗散

液化站內(nèi)管線多采用橡塑棉外包鈑金進(jìn)行保溫，冷水機(jī)組的冷媒儲(chǔ)槽為常壓敞口罐，冷箱板翅換熱器采用聚氨酯泡沫保溫，天氣變熱后冷量耗散明顯變大。例如BOG管線為DN50管線中有平均1℃/m溫度梯度，夏季溫度梯度有明顯增大的趨勢(shì)。

2 應(yīng)對(duì)措施

通常應(yīng)對(duì)高溫帶來(lái)的負(fù)面影響時(shí)，思路有兩個(gè)：一個(gè)是降低原料氣和設(shè)備在高溫環(huán)境中的吸熱，常見(jiàn)的措施是對(duì)空冷器進(jìn)行噴淋，針對(duì)高海拔地區(qū)日照強(qiáng)烈的特點(diǎn)還可采用為散熱管搭建遮陽(yáng)板的方式；另一個(gè)思路是提升設(shè)備的制冷能力。經(jīng)分析，決定采取第二種思路，在液化單元加裝冷水機(jī)組，提高制冷能力，徹底解決環(huán)境因素對(duì)液化生產(chǎn)的影響。原料氣自脫水單元出來(lái)后先經(jīng)過(guò)冷水機(jī)組降溫，再進(jìn)入液化冷箱，使冷箱入口的原料氣溫度保持在設(shè)計(jì)值30℃附近，保證液化能力的同時(shí)，也減小了冷箱的換熱溫差，提高了冷箱效率。

下表為改造前后的處理量

改造后設(shè)備的處理量明顯提升，達(dá)到了設(shè)計(jì)量。同時(shí)加裝的冷水機(jī)組有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）制冷能力可調(diào)節(jié)，方便應(yīng)對(duì)不同程度的環(huán)境干擾。（2）撬裝化，改造過(guò)程施工簡(jiǎn)單。（3）冬季可以直接停用，不影響整體流程。

[1]曹文勝,魯雪生,林文勝,等.小型LNG裝置的模塊化撬裝工藝技術(shù)[J].化工學(xué)報(bào),2009(S1):100-105.

[2]郭揆常.液化天然氣(LNG)工藝與工程[M].中國(guó)石化出版社,2014.