何文新

（大慶油田化工有限公司項(xiàng)目管理中心，黑龍江大慶 163000）

LNG，全稱為L(zhǎng)iquefied Natural Gas，即液化天然氣。由于合成氨及甲醇生產(chǎn)裝置會(huì)產(chǎn)生較多的廢氣，直接排放會(huì)造成環(huán)境污染以及能源浪費(fèi)等問題。而液化天然氣作為當(dāng)前主要的清潔能源，在汽車燃料以及生活燃?xì)獾确矫嬗兄匾淖饔谩５诶煤铣砂奔凹状忌a(chǎn)裝置廢氣來(lái)生產(chǎn)LNG 的過程中，出現(xiàn)了廢氣生產(chǎn)LNG 流程有待完善等問題。本文就此類問題進(jìn)行簡(jiǎn)析，并就如何促進(jìn)廢氣生產(chǎn)LNG 的節(jié)能改造提出幾種方式或方法，為環(huán)境保護(hù)及廢氣回收利用盡綿薄之力。

1 合成氨及甲醇生產(chǎn)裝置廢氣生產(chǎn)LNG存在的主要問題

1.1 廢氣生產(chǎn)LNG液化工藝應(yīng)用水平有待提高

在合成氨及甲醇生產(chǎn)裝置的使用過程中，受到反應(yīng)條件以及生產(chǎn)環(huán)境的限制，甲烷以及合成氣中的惰性氣體無(wú)法完全參與反應(yīng)，因此需要排出裝置，但廢氣的排出也會(huì)使氫、氮等物質(zhì)成比例的排出裝置。而在甲醇生產(chǎn)裝置中，由于甲醇生產(chǎn)對(duì)氫碳比的要求較高，因此也需要排放廢氣，但排放廢氣的過程也會(huì)使得大量的碳原子無(wú)法得到有效的利用，影響了LNG 液化工藝的應(yīng)用水平。另外，LNG 液化工藝主要有膨脹機(jī)制冷循環(huán)工藝、階式制冷循環(huán)工藝以及混合制冷循環(huán)工藝等，但部分技術(shù)人員未充分了解各類工藝的應(yīng)用范圍及效果，降低了天然氣液化工藝的應(yīng)用水平。

1.2 廢氣生產(chǎn)LNG凈化工藝選擇不夠合理

另一個(gè)需要注意的問題是廢氣生產(chǎn)LNG 凈化工藝選擇不夠合理。在合成氨及甲醇生產(chǎn)裝置排出廢氣經(jīng)過處理之后，需要在天然氣液化之前對(duì)其進(jìn)行液化，凈化的目的是除去廢氣中所含的酸性氣體、雜質(zhì)以及水分等。若酸性氣體、水分或者雜質(zhì)未除去，會(huì)在后續(xù)的天然氣液化以及運(yùn)輸過程中堵塞或腐蝕管道，不僅增加天然氣運(yùn)輸?shù)膲毫?，也?huì)造成較多的能源損失。天然氣的凈化工藝主要有溶劑吸收、低溫脫水以及固體干燥劑吸附等類型。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，技術(shù)人員未按照要求對(duì)各項(xiàng)工藝進(jìn)行了解與掌握，對(duì)凈化工藝的優(yōu)缺點(diǎn)不夠熟悉，因此無(wú)法選擇合理的天然氣凈化工藝[1]。

1.3 合成氨及甲醇生產(chǎn)裝置廢氣生產(chǎn)LNG流程有待完善

除了廢氣生產(chǎn)LNG 液化工藝應(yīng)用水平有待提高以及凈化工藝選擇不夠合理之外，合成氨及甲醇生產(chǎn)裝置廢氣生產(chǎn)LNG 流程有待完善也是節(jié)能改造需要注意的問題。廢氣生產(chǎn)LNG 的流程包括甲烷化、天然氣凈化工藝、LNG 液化工藝、以及分離等環(huán)節(jié)，技術(shù)人員需要按照要求對(duì)每一步進(jìn)行操作，特別是甲烷化、液化等環(huán)節(jié)，由于此類環(huán)節(jié)的要求較高，因此需要技術(shù)人員注意工藝標(biāo)準(zhǔn)，降低操作誤差。但由于技術(shù)人員對(duì)部分環(huán)節(jié)的重視程度不夠，使得廢氣生產(chǎn)LNG 流程有待完善，影響整體的LNG 生產(chǎn)效率，最終導(dǎo)致液化天然氣的生產(chǎn)質(zhì)量不高。

2 合成氨及甲醇生產(chǎn)裝置廢氣生產(chǎn)LNG的節(jié)能改造措施

2.1 提高廢氣生產(chǎn)LNG液化工藝的應(yīng)用水平

要想更好地進(jìn)行合成氨及甲醇生產(chǎn)裝置廢氣生產(chǎn)LNG 的節(jié)能改造，第一步需要做的是提高廢氣生產(chǎn)LNG 液化工藝的應(yīng)用水平。在合成氨及甲醇生產(chǎn)裝置進(jìn)行合成反應(yīng)的過程中，會(huì)排出包括惰性氣體以及合成放空氣在內(nèi)的廢氣，廢氣經(jīng)過凈化之后再進(jìn)行液化。而天然氣液化是廢氣生產(chǎn)LNG 的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，技術(shù)人員需要了解LNG 液化工藝的類型、適用范圍以及應(yīng)用效果等信息，從而根據(jù)廢氣生產(chǎn)的環(huán)境及外部條件對(duì)LNG 液化工藝進(jìn)行選擇與應(yīng)用。在合適的環(huán)境或溫度下對(duì)LNG 液化工藝進(jìn)行應(yīng)用，可以提高天然氣液化環(huán)節(jié)的質(zhì)量與效果，并有效節(jié)能，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

例如，廢氣生產(chǎn)LNG 液化工藝包括膨脹機(jī)制冷循環(huán)工藝、階式制冷循環(huán)工藝以及混合制冷循環(huán)工藝等。其中，膨脹機(jī)制制冷循環(huán)工藝中使用的試劑為高壓制冷劑，利用透平膨脹機(jī)的絕熱膨脹性能來(lái)實(shí)現(xiàn)天然氣的液化，制冷劑主要有氮?dú)庵评鋭?、?甲烷制冷劑等。一般來(lái)說(shuō)，凈化后的廢氣經(jīng)過預(yù)冷氣預(yù)冷之后，進(jìn)入氣液分離器去除重?zé)N，剩余的氣相部分則進(jìn)行天然氣的液化。階式制冷循環(huán)工藝是指利用不同類型制冷劑的蒸發(fā)溫度進(jìn)行不同級(jí)別的冷凍，通過天然氣與制冷劑的換熱，從而使天然氣液化。而混合制冷循環(huán)工藝則是指利用多種物質(zhì)混合的循環(huán)制冷劑對(duì)天然氣進(jìn)行液化的工藝，即對(duì)高溫段以及低溫段兩個(gè)階段進(jìn)行制冷，采用合適的制冷劑，使天然氣在不同階段都可以得到液化。技術(shù)人員在對(duì)天然氣液化工藝進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要了解不同工藝所使用的制冷劑成分以及不同的標(biāo)準(zhǔn)，從而根據(jù)廢氣生產(chǎn)的實(shí)際情況對(duì)天然氣進(jìn)行液化，提高LNG 的產(chǎn)量[2]。

2.2 選擇合理的廢氣生產(chǎn)LNG凈化工藝

另一個(gè)需要采取的措施是選擇合理的廢氣生產(chǎn)LNG 凈化工藝。在對(duì)天然氣進(jìn)行液化之前，需要對(duì)合成氨及甲醇生產(chǎn)裝置產(chǎn)出的廢氣進(jìn)行凈化，由于該裝置排出的廢氣中包含一定量的氫、氮?dú)怏w以及大量的碳原子，因此需要提高廢氣的利用率。凈化的主要目的是除去廢氣中包含的酸性氣體、水分以及雜質(zhì)等物質(zhì)，使天然氣更加純凈。實(shí)際應(yīng)用中的凈化工藝包括溶劑吸收、低溫脫水以及固體干燥劑吸附等，在應(yīng)用時(shí)需要了解凈化環(huán)節(jié)的操作規(guī)范以及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，從而更好地進(jìn)行天然氣的凈化。

例如，針對(duì)不同類型的天然氣凈化工藝，技術(shù)人員可以針對(duì)其原理及應(yīng)用效果進(jìn)行優(yōu)化分析。溶劑吸收工藝是指利用較高濃度的酸性物質(zhì)，如濃磷酸、三甘醇以及有機(jī)酸等物質(zhì)對(duì)天然氣進(jìn)行脫水，但酸性物質(zhì)對(duì)脫水的深度要求較高，若廢氣產(chǎn)出部位深度或溫度較低，則會(huì)影響溶劑的脫水效率。低溫脫水雖然可以避免天然氣在溫度較低時(shí)出現(xiàn)水化物，但受到此工藝應(yīng)用條件的限制，使得其溫度范圍較為有限。固體干燥劑吸附是指利用硅膠或者分子篩等物質(zhì)吸附水分或雜質(zhì)，并且對(duì)酸性氣體具有較高的選擇作用，可以有效去除天然氣中的雜質(zhì)或水分。通過選擇合理的廢氣生產(chǎn)LNG 凈化工藝，可以較好地凈化天然氣，從而提高LNG 的質(zhì)量。

2.3 完善合成氨及甲醇生產(chǎn)裝置廢氣生產(chǎn)LNG的流程

除了提高廢氣生產(chǎn)LNG 液化工藝的應(yīng)用水平以及選擇合理的廢氣生產(chǎn)LNG 凈化工藝之外，完善合成氨及甲醇生產(chǎn)裝置廢氣生產(chǎn)LNG 的流程也是進(jìn)行節(jié)能改造的重要措施，技術(shù)人員需要按照生產(chǎn)LNG 工藝流程對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行操作，并在操作過程中結(jié)合其實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境，貫徹各環(huán)節(jié)的操作標(biāo)準(zhǔn)，從多個(gè)方面提高LNG 的生產(chǎn)質(zhì)量。

例如，在對(duì)廢氣進(jìn)行甲烷化處理時(shí)，技術(shù)人員需要按照標(biāo)準(zhǔn)控制好催化劑的類型及反應(yīng)溫度，對(duì)CO、CO2以及H2的反應(yīng)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，由于此反應(yīng)是由催化劑催化的強(qiáng)放熱反應(yīng)，因此需要合理調(diào)整反應(yīng)溫度，特別是CO 與CO2甲烷化會(huì)產(chǎn)生較高的絕熱溫升，需要注意溫度的變化。通過完善LNG 生產(chǎn)流程控制，可以有效提高LNG 生產(chǎn)質(zhì)量[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

合成氨及甲醇生產(chǎn)裝置廢氣生產(chǎn)LNG 的節(jié)能改造是對(duì)廢氣回收利用的主要手段，雖然出現(xiàn)了天然氣凈化以及液化工藝選擇不夠合理等問題，但隨著天然氣凈化及液化環(huán)節(jié)的完善，將會(huì)節(jié)省更多的能源，同時(shí)會(huì)有較多的天然氣被利用，促進(jìn)能源節(jié)約以及環(huán)境保護(hù)等措施的實(shí)施。