段德 虎山西省國新能源發(fā)展集團(tuán)有限公司

保德首站煤層氣三甘醇脫水工藝系統(tǒng)優(yōu)化

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山西天然氣公司保德首站氣源來自于中石油山西煤層氣公司保德第二集氣站，采用單套橇裝三甘醇（TEG）脫水工藝，控制水露點(diǎn)在-15℃以下后外輸，處理規(guī)模為150×104m3/d。保德首站為了使運(yùn)行參數(shù)更加優(yōu)化，把裝置處理量定在滿負(fù)荷運(yùn)行下的150×104m3/d左右，分別對(duì)三甘醇的循環(huán)量、重沸器的溫度、汽提氣量進(jìn)行了試運(yùn)行調(diào)整，并測(cè)定了調(diào)整后的水露點(diǎn)。

煤層氣；三甘醇脫水；運(yùn)行參數(shù)；優(yōu)化

山西天然氣公司保德首站于2013年9月建成投產(chǎn)，氣源來自于中石油山西煤層氣公司保德第二集氣站，采用單套橇裝三甘醇（TEG）脫水工藝，控制水露點(diǎn)在-15℃以下后外輸，處理規(guī)模為150×104m3/d。保德首站投產(chǎn)初期按照設(shè)計(jì)參數(shù)運(yùn)行，產(chǎn)品氣能達(dá)到設(shè)計(jì)要求（水露點(diǎn)-15℃），但能耗較大。為使運(yùn)行參數(shù)更加優(yōu)化，從2013年9月15日開始把裝置處理量定在滿負(fù)荷運(yùn)行下的150×104m3/d左右，分別對(duì)三甘醇的循環(huán)量、重沸器的溫度、汽提氣量進(jìn)行了試運(yùn)行調(diào)整，并測(cè)定了調(diào)整后的水露點(diǎn)，10月10日結(jié)束。同時(shí)，對(duì)裝置進(jìn)行滿負(fù)荷考核。

裝置試運(yùn)行結(jié)果表明，隨著TEG循環(huán)量的降低，貧液含水量降低，干氣的水露點(diǎn)在三甘醇循環(huán)量1 840 kg/h以上時(shí)，基本無變化，說明此時(shí)的循環(huán)量供給充足；循環(huán)量為1 700 kg/h時(shí)，干氣水露點(diǎn)開始上升；循環(huán)量為1 590 kg/h時(shí)，水露點(diǎn)滿足設(shè)計(jì)要求；但當(dāng)TEG循環(huán)泵轉(zhuǎn)速為36%、循環(huán)量為1 500 kg/h時(shí)，產(chǎn)品氣水露點(diǎn)已不能滿足外輸要求，循環(huán)量已沒有下調(diào)空間。

從理論上來說，三甘醇的循環(huán)量降低會(huì)導(dǎo)致水露點(diǎn)上升，三甘醇的循環(huán)量降低，有利于再生塔的再生效果，貧液含水量降低。結(jié)合本裝置的情況，三甘醇的循環(huán)量并不是越低越好，當(dāng)TEG循環(huán)量低于臨界值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品氣水露點(diǎn)較快上升，且不能滿足外輸要求。所以，對(duì)于本站TEG再生裝置，當(dāng)循環(huán)量在1 590 kg/h（TEG循環(huán)泵38%轉(zhuǎn)速）左右時(shí)，再生效果佳，干氣水露點(diǎn)能滿足外輸要求，TEG循環(huán)量最優(yōu)。

（1）重沸器溫度的調(diào)整。試運(yùn)行條件：處理量為150×104m3/d（允許上下浮動(dòng)5 m3/d），TEG循環(huán)量控制在38%，汽提氣注入量取10 m3/d，這些參數(shù)保持固定，單獨(dú)進(jìn)行再生溫度的變化測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，隨著再生溫度的降低，貧液濃度在再生溫度194℃以上時(shí)，變化不規(guī)則，但整體趨勢(shì)朝含水量增加發(fā)展，干氣水露點(diǎn)也出現(xiàn)上升趨勢(shì)，說明隨著三甘醇貧液含水量的增加，三甘醇的脫水能力下降。干氣的水露點(diǎn)在再生溫度194℃時(shí)能滿足外輸要求，若溫度繼續(xù)降低，水露點(diǎn)上升趨勢(shì)明顯。因此，TEG再生溫度不宜低于194℃，在194～200℃之間再生溫度越高，再生效果越好。

（2）汽提氣注入量調(diào)整。試運(yùn)行條件：處理量為150×104m3/d、重沸器溫度194℃、TEG循環(huán)量取38%，這些參數(shù)保持固定，單獨(dú)進(jìn)行汽提氣注入量的變化測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，隨著汽提氣量的降低，TEG貧液含水量逐步遞增，干氣水露點(diǎn)在汽提氣量低于6 m3/h后，干氣水露點(diǎn)呈上漲趨勢(shì)。當(dāng)汽提氣注入量大于6 m3/h時(shí)，貧液含水量基本不變，說明汽提氣的設(shè)計(jì)量較為富裕。根據(jù)汽提氣工藝過程要求，當(dāng)貧甘醇濃度超過98.2%～98.5%時(shí)，可采用汽提氣。試運(yùn)行時(shí)調(diào)試發(fā)現(xiàn)，三甘醇貧液濃度未低于99%，因此，本裝置可以停用汽提氣，驗(yàn)證了正常操作時(shí)不需要汽提氣的設(shè)計(jì)?？紤]到裝置剛投產(chǎn)不久，三甘醇受到的污染較少，降解產(chǎn)物不多，三甘醇脫水能力較強(qiáng)，但為了提高三甘醇的再生效果，攪動(dòng)再生三甘醇，更好地釋放溶解的CO2、水蒸汽和烴類等，防止三甘醇受污染，延長三甘醇使用壽命。因此，將本站TEG再生裝置在汽提氣量調(diào)整為6 m3/h左右。

通過上述分析，可得到保德首站TEG橇裝脫水裝置最優(yōu)處理參數(shù)，見表1。從表1中可以看出，三甘醇循環(huán)量、再生溫度與理論值基本一致，但汽提氣量與理論值相比偏低。因此，在運(yùn)行過程中還要考慮汽提氣量的變化、三甘醇的降解與變質(zhì)等情況，及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，以保證最佳運(yùn)行狀態(tài)，降低運(yùn)行費(fèi)用。通過對(duì)三甘醇的循環(huán)量、重沸器的再生溫度、汽提氣量進(jìn)行分析與調(diào)整，得到了最佳運(yùn)行參數(shù)，滿足了外輸天然氣的氣質(zhì)要求，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

表1 保德首站煤層氣三甘醇脫水裝置參數(shù)優(yōu)化結(jié)論

通過本課題的研究，初步掌握了煤層氣三甘醇脫水工藝的運(yùn)用，降低了生產(chǎn)能耗，產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益，也節(jié)約了資金；同時(shí)，為三甘醇脫水理論運(yùn)用于煤層氣脫水提供了運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.030