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天然气加工

业简介

天然气是优质高效、绿色清洁的低碳能源。加快天然气开发利用,促进协调稳定发展,是我国推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要路径。天然气主要由甲烷(85%)和少量乙烷(9%)、丙烷(3%)、氮(2%)和丁烷(1%)组成。主要用作燃料,也用于制造乙醛、乙炔、氨、碳黑、乙醇、甲醛、烃类燃料、氢化油、甲醇、硝酸、合成气和氯乙烯等化学物的原料。

天然气处理与加工的目的是脱除其含有的硫、CO2 和水等杂质, 以达到商品天然气的气质标准。天然气中含有的二氧化碳含量过高,会降低天然气的热值,H2S、CO2和有机硫等酸性组分在水存在的情况下会腐蚀金属。从天然气中脱除酸性组分的工艺过程称为脱硫、脱碳,同时还可以化害为利,回收资源。将天然气中的硫化氢分离后经克劳斯反应制成硫(亮黄色,纯度可达99.9),可生产硫和含硫产品,在工业、农业等各个领域都有着广泛的用途。从高含量CO2的天然气中分离出来的高纯度的CO2可用于制备干冰,也可用于采油上回注地层以提高原油的采收率。因而, 天然气的净化处理一般包括脱硫+脱碳+脱水3部分。

尾气特征

天然气在脱硫和脱碳单元中会有尾气产生,尾气成分主要为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及非甲烷总烃 C2-C11 等挥发性有机物,根据大气污染防治法及相关标准需要对此尾气进行处理后达标排放。因天然气处理与加工尾气中成分热值较高,可根据脱硫或脱碳单元中具体成分及浓度选择ERCO/GTO/GRTO等高温氧化工艺,同时根据产生热量选配热能回收装置。



工艺简述

安居乐蓄热式催化氧化器(Electrical Regenerative Catalytic Oxidizer,简称 ERCO)+热能回收装置是安居乐针对天然气脱硫脱碳单元研发的废气处理工艺,是一种用于处理高浓度挥发性有机废气的节能高效安全环保装置。原理是在催化剂的作用下将废气加热到有机物的起燃温度 250℃以上(与物质自燃点有关),废气中的有机物在高温下发生氧化反应,使废气中的碳氢化合物变成 CO2和 H2O,直接排放到大气。此工艺已成功运用在众多世界五百强企业及央企。

ERCO(蓄热式催化氧化器)装置主要包括 3 个蓄热填料床(用于热交换利用),燃烧室、电加热系统以及必要的废气流动导向装置,包括各种阀门和风机。废气通过热回收室(蓄热槽)进入燃烧氧化炉腔,在这个过程中,高温蓄热陶瓷会先预热入口废气,预热后的废气被导入氧化炉腔。当废气经过蓄热槽时,温度会急剧上升。在燃烧氧化槽中,废气经高温氧化反应后,变为高温干净气体,然后通过并加热另一侧的蓄热槽。为了保持蓄热槽的最佳热回收效率,系统通过 PLC 控制双切风门作定期切换。这样周期性地切换使整个氧化炉体内部的温度分布更加均匀。

设备将以预测试好的以及预安装好的模块化来提供。所以现场安装以及调试的工作将会减少至最低。


 技术优势

◆安全系数高

安居乐拥有多年高浓度 VOC s气体爆炸极限控制的管理经验,会根据整体工艺进行HAZOP和SIL分析,可根据现场有机废气混合物的自身特性,有效的将 VOC 气体浓度控制在远低于混合气体低爆炸极限(LEL)范围内。

ERCO入口设阻火器装置,防止氧化室压力波动,造成回火;

氧化室通过温度连锁,防止可燃物质在低温区域燃烧;

氧化室设有泄爆门,防止有机废气浓度过高,出现爆炸危险,通过泄压的方式,确保安全。炉膛压力释放后,自动关闭,系统可以正常运行。

无明火氧化;

加热采用多种控制方式:既可以现场PLC手动加热,也可以自动加热;

按规定做好防雷及静电接地;

安居乐ERCO系统应能满足在任何条件下都能稳定、连续、安全氧化处理。

(1)在系统开机时有一个系统清扫过程,可以清扫系统内残留的有机废气和燃料,以避免点火时发生爆炸。

(2)在触摸屏上会时刻显示系统运行状态,如果系统发生报警,将会在触摸屏上显示何时何地发生何种报警,便于及时排查系统故障。

(3)炉体进出口有压差开关和压差表,他们都用来观测蓄热陶瓷的工作情况,是否有堵塞或者破损。

(4)炉膛上设计有泄爆门,随时可以卸掉有机废气或者其他可燃气体突然大量进入而释放过多能量,避免不必要的损失。

(5)系统设计有急停按钮,当 ERCO 区域内发生危险情况需要紧急停车时,拍下急停按钮可以避免更大的损失发生。

(6)系统突然失电时,所有风门运行到安全位置。但时间不能超过 15 分钟,需要启动应急备用电给系统风机,防止炉膛高温气体下串而烧坏蓄热体底部支撑件。

(7)在基础条件图上指出设备接地点,炉体、风机等会连接到接地点。

(8)炉膛顶部有泄爆门,炉膛需要应急处理时,人工或者可以自动打开;或者炉膛发生爆炸时,它会被炉内压力顶开,将炉膛内压力释放后自动闭合,系统可以正常使用。

◆净化效率高

VOCs的净化效率可达99.5%以上;

低温氧化不产生氮氧化物;

零泄露切换提升阀,由于气流换向阀的好坏对 ERCO 设备的运行非常关键,因此系统所用切换阀门由安居乐 ERCO 气动提升阀是全权由安居乐设计、制造和安装;阀座与阀板阀座双密封保持阀门长期运行并可保证气密性,达到阀门零泄漏,系统 VOCs 氧化处理效率达到更高的去除效率,并能延长阀门使用寿命。阀门精度高,运行可靠。

◆操作费用低

变工况运行的风机均设用变频器控制;

设备系统气流分布均匀,管制系统设计阻力小,降低设备运行能耗;

热效率可达 95%以上,减少燃料的导入;

工艺风量在足够浓度的挥发性有机气体(3–4% 最低爆炸极限, LEL)下, 碳氢化合物所形成的热能将会自行维持燃烧的过程,而不需要额外的热能,同时高浓度时还有多余热量可回收。