段德 虎山西省國(guó)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(lái)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(lái)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(kāi)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(wú)變化，說(shuō)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(kāi)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(méi)有下調(diào)空間。

從理論上來(lái)說(shuō)，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(shuō)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(shuō)明汽提氣的設(shè)計(jì)量較為富裕。根據(jù)汽提氣工藝過(guò)程要求，當(dāng)貧甘醇濃度超過(guò)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(zhǎng)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(guò)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(guò)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