趙杰瑛

摘 要：論文以中海油東方終端一期脫碳系統(tǒng)為例，分析針對系統(tǒng)原料氣--天然氣在氣量及CO2含量變化較大的情況下，通過實際模擬各種工況測試脫碳能力的變化，在常規(guī)影響脫碳能力的因素無法滿足需要情況下，通過采用MDEA溶液改良、設備升級等措施分析可行性，給予現(xiàn)場采取合適的措施提供參考，特別是對已經運行多年的MDEA吸收法脫碳系統(tǒng)能力提升有非常好的借鑒作用。

關鍵詞：脫碳能力；MDEA；CO2；胺液；填料

中圖分類號：TE644 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）04-0138-02

天然氣脫碳系統(tǒng)作為天然氣處理關鍵裝備，是確保銷售天然氣CO2組分滿足要求的保障。東方終

端一期脫碳系統(tǒng)隨著上游氣田產量及組分的變化需要脫碳能力有較大提升，特別是2018年至2021年期間東方一期脫碳系統(tǒng)無法滿足銷售天然氣組分要求，為了挖掘脫碳系統(tǒng)潛力，通過模擬各種工況測試了脫碳系統(tǒng)最大的處理能力與設計對標，分析各項影響脫碳能力因素與實際差異，同時通過專業(yè)軟件的計算，對運行多年的脫碳系統(tǒng)按照生產的需要進行脫碳能力提升分析。

1 東方一期脫碳系統(tǒng)設計能力

（1）天然氣處理量：10萬方/小時，年處理能力天然氣8億方（按照年運行330天計算）；（2）脫除的CO2的量：1.85萬方/小時；（3）進裝置天然氣組分（見表1）；（4）產品要求：出裝置天然氣CO2含量小于1.5%，天然氣水露點小于0℃，烴露點低于5℃。

2 東方一期脫碳能力實際測試

通過調整一期脫碳系統(tǒng)的進氣量，監(jiān)測原料氣與凈化氣的組分，測試脫碳系統(tǒng)的各種工況下的脫碳能力。

2.1 測試結果與分析

根據表2和圖1的數(shù)據可以看出，隨著一期進氣量的上升，一期脫除CO2的量也急劇上升，隨后CO2脫除量有輕微上升趨勢，最終穩(wěn)定在1.9萬方/時左右，說明已經達到CO2脫除極限，這個數(shù)據也說明一期脫碳能力滿足設計處理量10萬方/時，處理CO2含量20%，出裝置天然氣CO2含量小于1.5%的要求。

2.2 各項參數(shù)對標

從表3可以看出，一期脫碳系統(tǒng)的溶液進塔溫度、貧液再生溫度、溶液濃度、活化劑濃度、循環(huán)量均達到設計參數(shù)和最優(yōu)參數(shù)，系統(tǒng)的脫碳能力也達到設計要求。

從測試結果看到，當系統(tǒng)二氧化碳的脫除能力達到1.85萬方/時的時候，一期再生塔的二氧化碳放空閥以及處于100%的開度，再生塔的壓力開始逐漸上升，最終穩(wěn)定在48Kpa，該放空量剛好和原設計參數(shù)吻合。

3 東方一期2018年至2021年工況變化情況

根據油藏提供的數(shù)據，預計2018年到2021年東方一期脫碳系統(tǒng)進氣（如表4）氣量及組分預測表，因此該數(shù)據作為系統(tǒng)脫碳能力設計的基礎參數(shù)數(shù)據。

通過表5可以看到，在未來幾年天然氣量會大幅度降低到設計的一半，但CO2含量升高到設計的一倍左右。

通過計算可以看到從2018年開始，脫碳能力需要從設計1.85萬方/小時增加到2.20萬方/小時以上，因此東方一期脫碳能力需要提高0.35萬方/小時以上，即原設計脫碳能力需要提高20%才能滿足外輸銷售組分的要求。

4 東方一期脫碳能力提升措施

根據影響MDEA系統(tǒng)脫碳能力的影響因素分析，目前進吸收塔的溫度、貧液再生效果、MDEA濃度、活化劑濃度、二氧化碳分壓五個因素基本都達到最佳效果沒有提升的空間。

對于已經運行多年的系統(tǒng)，最好的方案就是以現(xiàn)有溶液為基礎，通過添加活化劑與溶劑，將現(xiàn)循環(huán)胺液改良調整為新溶劑配方，并可同步優(yōu)化設計并變更塔內件由散堆填料更換為規(guī)整填料。通過查閱資料明確規(guī)整填料的效率對比散堆填料高約20%以上。通過這兩種措施以達到凈化氣達標、節(jié)能降耗、投資最省且不存在原循環(huán)胺液報廢處理損失。

根據脫碳系統(tǒng)的進氣變化，江蘇太湖新材料控股有限公司用專業(yè)軟件進行模擬系統(tǒng)運行工況。隨著氣量的變化，更換胺液配方可以滿足脫碳小于1.5%的要求，但是2019年氣量相對目前工況變化較大，2019年理論計算有不達標的風險。經過更換為規(guī)整高效填料以后，采用二級槽式分布器，可以大大強化吸收傳質效果，同時再生塔效率高，節(jié)能明顯。通過表6模擬可以看到脫碳以后CO2含量只有1.32%，小于設計1.5%。表7模擬泛點率，全面滿足設計要求，雖然模擬吸收塔雖然泛點率較低，考慮填料和內件影響以后，不但可以節(jié)能，同時吸收效果更好，該填料和內件在5-120萬方LNG使用過，效果顯著。表8顯示通過改造脫碳系統(tǒng)節(jié)能效果明顯。

通過實際測試與設計對標，目前脫碳系統(tǒng)達到了設計要求，并且影響脫碳提升的操作參數(shù)因素都達到最佳，因此傳統(tǒng)方法不能滿足提升的要求。通過專業(yè)軟件分析通過添加化劑與溶劑，將現(xiàn)循環(huán)胺液改良調整為新溶劑配方，同時更換塔內散堆填料為規(guī)整填料的方法可以解決東方一期脫碳裝置脫碳能力提升20%的要求，滿足東方脫碳系統(tǒng)2018年至2021年氣量及CO2變化的要求，且投資小改造少，對正常運行的系統(tǒng)改造周期也短，是綜合性價比比較高的一個方案。