摘要：文章经过对某天然气处理陆岸终端的深入研究，针对提高天然气商品率提出了多项切实有效的措施，并在现场进行了实际试验，取得了显著成效。这些措施不仅关注放空气与闪蒸汽的回收，还着力于减少燃料气的消耗，旨在全面优化天然气处理流程，提高天然气商品率，减少碳排放，有助于企业实现更高的经济效益和环保效益。
关键词：天然气处理,天然气商品率,放空气,燃料气,碳排放,环境保护
1研究背景及意义
某天然气处理终端坐落于海南省东方市，是专为海上天然气净化处理而设计的陆岸终端处理装置。从海上平台输送来的天然气经过气液分离、烃露点控制、脱碳和脱水处理，以确保其质量和纯度合格后，通过压缩机进行增压输送给气电海贸公司。在处理过程中，设备燃料气的消耗以及闪蒸汽和二氧化碳放空等现象，都在无形中造成天然气的损失。这不仅是对资源的浪费，也影响了企业的经济效益和增加了碳排放量。
为了改善这一状况，本文深入分析了影响天然气商品率的关键因素，针对燃气消耗和放空气两个方面，提出了一系列具有针对性的措施，旨在通过优化流程、减少损耗、提高利用效率等方式，实现天然气商品率的显著提升。这些措施不仅具有理论上的指导意义，更为企业的实际操作提供了可行的参考和借鉴。通过实施这些措施，能够为企业带来巨大的经济效益，同时也为推动我国天然气产业的发展作出积极贡献。
2提升天然气商品率的有效措施
天然气商品率是指天然气销售量占天然气井口产量的百分比[1]，其中的天然气损耗主要包括设备燃气消耗和放空气损耗。
从式(1)可以看出，当井口产量一定时，要提高天然气商品率，可以通过减少燃气消耗量和减少放空气量两个方面来实现。
2.1减少燃料气的消耗量
该天然气处理陆岸终端燃气的消耗主要有：天然气压缩机、发电机、蒸汽锅炉、热媒炉和再生气加热炉。具体燃料气消耗情况为：2台天然气压缩机每日消耗燃气4万m3，1台发电机每日消耗燃气6万m3，4台蒸汽锅炉每日消耗燃气4.8万m3，3台热媒炉每日消耗燃气0.5万m3，2台再生气加热炉每日消耗燃气0.7万m3，合计每日平均消耗燃气达16万m3，每年消耗的燃气达5 840万m3。如果采取有效措施减少燃气的消耗量，那么将可以提高天然气的商品率。
2.1.1减少热媒炉燃料气消耗量
自东方13-2装置投产以来，该终端处理厂日均凝析油处理量约330 m3。该装置有3套凝析油处理系统，处理能力分别是东方装置80 m3/d、乐东装置100 m3/d和新建东方13-2装置700 m3/d。3套凝析油处理系统同时投用时，东方装置和乐东装置热媒炉日耗燃气共计约2 000 m3，13-2装置热媒炉日耗燃气约3 000 m3。为了减少燃气消耗，经过工艺流程改造，将东方和乐东装置所有凝析油导入新建700 m3/d的凝析油处理系统，停运东方和乐东凝析油处理系统。由此，可减少热媒炉燃气消耗2 000 m3/d，一年可节约燃料气约73万m3。
2.1.2减少天然气压缩机燃料气消耗量
该终端共有3台天然气压缩机，日常采用2用1备运行，单台设计处理量为10万m3/h。为减少燃料气的消耗，根据用户周计划用气量，采取了2项优化措施：(1)当日用气量低于200万m3/d时，采用单台压缩机运行加压外输；(2)尽量全关压缩机回流阀，并保持压缩机防喘余度控制15%～20%。经实际运行验证，每日燃气消耗量由4万m3降至2.5万m3，减少燃气消耗量1.5万m3。根据历年供气统计，每年至少有50天以上日供气量少于200万m3。因此，采取单台压缩机外输和操作精细化控制后，每年可以至少节约燃料气75万m3。
2.1.3减少发电机组燃料气消耗量
该终端处理厂共有2套发电机组，日均燃气消耗量约6万m 3，全年消耗燃气约2 190万m 3。经统计，该终端3套脱碳装置同时运行时日均耗电量约8万kW·h，全年耗电量约2 920万kW·h。采取以下措施，减少发电机组运行时间，以此来减少发电机的燃气消耗量。
(1)该终端3套脱碳系统中的MDEA溶液循环泵是耗电大户，单台半贫液泵的耗电量日均达2万kW·h。因此，在脱碳量较小的时候，操作人员通过减少泵的循环量，大约每天可减少5%的耗电量，即耗电量每日减少0.4万kW·h。
(2)如果发电机组每日足量发电(足量发电日耗燃气6.5万m3)，每天发电量可达10万kW·h，加上光伏发电装置每日发电量约1.5万kW·h，日总发电量为11.5万kW·h。该项措施实施后，年总耗电量：(8.0-0.4)×365=2774万kW·h；发电机组运行时间：2774/11.5=241.2天。
通过计算得知，采取精细化操作和机组满负荷运行后，全年发电机运行时间由365天缩减至242天，消耗燃气约1 573万m3，这样每年可以减少发电机组燃气消耗约617万m3。
2.1.4减少蒸汽锅炉燃料气消耗量
该终端共有7台蒸汽锅炉，产生的高温蒸汽用于对3套脱碳系统的MDEA溶液进行加热，以实现溶液的循环再生[2]。正常生产时运转4台蒸汽锅炉，每台蒸汽锅炉日耗燃气约1.2万m3。为了合理利用各种热能，减少蒸汽锅炉燃气的消耗，该陆岸终端通过流程改造，新增了一台余热回收锅炉。该余热锅炉通过回收利用天然气压缩机尾气的余热对脱盐水进行加热产生蒸汽。此余热锅炉的蒸汽产量相当于1.5台蒸汽锅炉的产量，投用余热锅炉每日大约可节约燃气1.8万m3，每年可节约燃气657万m3。
综上所述，该终端处理厂通过凝析油处理流程改造，每年减少热媒炉燃气消耗73万m3；通过天然气压缩机精细化控制和优化机组运行模式后，每年减少压缩机燃气消耗75万m3；通过对发电机组工况调整和精细操作后，每年可减少发电机组燃气消耗617万m3；通过装置热能有效利用，新增一台余热锅炉后，每年可减少蒸汽锅炉燃气消耗657万m3。通过采取以上有效措施后，该终端全年大约可节约燃料气1 422万m3，具体情况如表1所示。
2.2减少放空气量
2.2.1提高外输天然气中二氧化碳含量
该终端处理厂日常供给用户的天然气中二氧化碳含量与合同要求供气相比，二氧化碳含量至少低了1%，如果将供给用户的天然气中的二氧化碳含量提高1%，不仅能大幅减少二氧化碳的排放量，还可以将此部分二氧化碳全部销售给用户，提高天然气商品率，如表2所示。
经过分析，该终端实施了工艺流程优化改造措施，新增设了一条高烃供气管线和脱碳旁通管线，可实现对外输天然气供气组分的精准控制。通过工艺流程改造后，该终端每日销售的天然气中二氧化碳含量平均增加了1%，减少二氧化碳排放约12万m3/d，每年大约可减少二氧化碳排放4 380万m3，该部分二氧化碳将全部销售给用户。
2.2.2回收脱碳系统中的闪蒸汽
该终端共有3套脱碳系统，采用MDEA溶液吸收法脱碳。其中一级溶液再生设备闪蒸塔中析出的闪蒸汽每小时约有2 500 m3，闪蒸汽中甲烷含量约有35%。为减少放空气的排放，避免资源浪费，该终端新增了2台闪蒸汽压缩机，用于回收脱碳闪蒸塔的闪蒸汽。回收的该部分闪蒸汽，经过闪蒸汽压缩机增压后进入吸收塔脱碳后外输给用户，每年可增加外输用户的气量约960万m3，如图1所示，具体算式如下：
2 500×24×35%×365÷80%÷10 000≈960万m3(2)
综上所述，该终端处理厂通过工艺流程改造，实现了外输天然气组分的最优化，每年可减少二氧化碳排放量4 380万m3；通过新增闪蒸汽压缩机回收了脱碳系统闪蒸汽，每年可减少放空气量960万m3。因此，通过以上2项有效措施，该终端全年可减少放空气量约5 340万m3，并将该部分放空气全部销售给用户。
3研究成果
根据相关数据得知，进入该终端的天然气总量为432 889万m3，销售量为403 796万m3，采取措施前的天然气商品率为：
403 796/432 889×100%≈93.28%(3)
通过采取减少燃气消耗的措施后，全年大约可减少燃气消耗量1 422万m3。通过回收闪蒸汽和减少二氧化碳排放，全年可减少放空气量约5 340万m3。总计可增加销售量6 762万m3。此时天然气商品率为：
(403 796+6 762)/432 889×100%≈94.84%(4)
通过计算可知，采取措施前该终端的天然气商品率为93.28%，采取优化措施后，该终端处理厂天然气商品率为94.84%，商品率提高了1.56%。如果按照1 m3销售气量价格为1元计算，采取措施后可增加公司净利润6 762万元。
4结语
对该终端处理厂日常生产中燃气消耗和工艺流程特点分析，以减少燃气消耗和减少放空量为目的，总结出了有效且可行的提升天然气商品率的措施，这些措施的实施使该终端天然气商品率得到了明显提升，为企业提质增效作出了显著成效。
参考文献：
[1]李岳峰，薛仁雨.提高商品天然气质量的措施[J].化工管理，2018(12)：96.
[2]邱忠俊，李玉星.油田伴生气商品率提升潜力分析[J].油气田地面工程，2012，31(2)：68.
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