三甘醇脫水工藝參數(shù)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)效益分析

陳成 王亞軍 薛江波 盧慶慶 覃淋 張新慶

（塔里木油田公司天然氣事業(yè)部克拉作業(yè)區(qū)）

克拉2氣田是我國(guó)西氣東輸?shù)闹饕獨(dú)馓铮鳂I(yè)區(qū)建設(shè)有2個(gè)處理廠(chǎng)，第二處理廠(chǎng)是為了滿(mǎn)足調(diào)峰要求并且保證事故狀態(tài)下能平穩(wěn)供氣而于2006年所建，共有4套脫水裝置，設(shè)計(jì)處理量為2000×104m3/d，采用三甘醇（TEG）脫水技術(shù)，控制外輸氣水露點(diǎn)小于-10℃。

1 參數(shù)優(yōu)化調(diào)整前概況

1.1 三甘醇脫水流程

如圖1所示，原料氣進(jìn)入原料氣聚結(jié)過(guò)濾器進(jìn)行氣和烴水混合物的分離，氣體由聚結(jié)過(guò)濾器上腔出來(lái)進(jìn)入脫水吸收塔，與三甘醇（TEG）進(jìn)行對(duì)流，進(jìn)一步脫除干氣中所夾帶的水，干氣從脫水吸收塔上部出來(lái)進(jìn)入產(chǎn)品氣分離器進(jìn)行穩(wěn)定和最終分離，最后干氣從產(chǎn)品氣分離器出來(lái)進(jìn)入外輸管線(xiàn)。

圖1 三甘醇脫水流程

1.2 三甘醇再生流程

如圖2所示，三甘醇（TEG）富液從脫水吸收塔出來(lái)經(jīng)過(guò)精餾柱換熱后進(jìn)入TEG閃蒸罐，初步分離出的富液依次進(jìn)入機(jī)械過(guò)濾器、活性碳過(guò)濾器、機(jī)械過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，除去其中的雜質(zhì)，再進(jìn)入緩沖罐與貧液換熱后進(jìn)入重沸器加熱，蒸出其中的水分，通入汽提氣能更好地使三甘醇（TEG）再生；再生后的貧液進(jìn)入緩沖罐與富液換熱，出來(lái)后由TEG循環(huán)泵加壓進(jìn)入脫水吸收塔進(jìn)行循環(huán)。

圖2 三甘醇再生流程

2 節(jié)能技術(shù)措施

2.1 重沸器溫度調(diào)整

隨著再生溫度的降低，貧液含水率呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，此時(shí)水露點(diǎn)的變化規(guī)律與貧液含水率的變化規(guī)律基本一致，即貧液濃度增加，水露點(diǎn)降低；貧液濃度降低，水露點(diǎn)升高。當(dāng)TEG再生溫度為180℃時(shí)干氣的水露點(diǎn)已經(jīng)出現(xiàn)不合格的情況了，因此TEG再生溫度不宜低于180℃。在180～190℃之間時(shí)，溫度越高，再生效果越好。由于溫度調(diào)節(jié)的靈敏性相對(duì)較差，導(dǎo)致設(shè)定溫度的波動(dòng)范圍在2℃左右，因此不方便選取180～182℃，綜合經(jīng)濟(jì)效益考慮，最終將再生溫度調(diào)整到184℃。

2.2 汽提氣注入量調(diào)整

如圖3、圖4，隨著汽提氣注入量的減少，貧液含水率呈增長(zhǎng)趨勢(shì),在確保干氣水露點(diǎn)合格的前提下，要選擇最優(yōu)的汽提氣注入量，只需要考慮汽提氣注入量對(duì)TEG濃度的影響，故從節(jié)能降耗的角度出發(fā)，初步判定可將汽提氣注入量控制在3～10 m3/h，以確保貧液濃度較高，深度脫水的效果更好。

圖3 汽提氣注入量對(duì)TEG含水率的影響

圖4 汽提氣注入量對(duì)干氣水露點(diǎn)的影響

對(duì)比后得出，在目前這種工況下，三甘醇（TEG）貧液濃度只要大于99.2%，外輸氣水露點(diǎn)就是合格的。根據(jù)單套裝置不同的處理量所需要的TEG流量不同（3～4m3/h），對(duì)應(yīng)圖5的汽提氣量對(duì)三甘醇濃度的影響曲線(xiàn)查找，得出1L三甘醇（TEG）所用氣量為0.001～0.002m3（GPA標(biāo)準(zhǔn)）即可滿(mǎn)足貧液濃度大于99.2%，同時(shí)綜合最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益考慮，最終將汽提氣注入量調(diào)整到3～6m3/h。

圖5 汽提氣量對(duì)三甘醇濃度的影響曲線(xiàn)

2.3 工藝參數(shù)優(yōu)化前后對(duì)比及效果

工藝參數(shù)優(yōu)化前后對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 參數(shù)優(yōu)化前后對(duì)比

由表1可以看出，在重沸器溫度及汽提氣流量?jī)身?xiàng)參數(shù)都優(yōu)化以后，外輸干氣的水露點(diǎn)較優(yōu)化前的變化并不大，且都滿(mǎn)足外輸干氣水露點(diǎn)小于-10.0℃的要求，說(shuō)明在降低了能耗以后，處理結(jié)果依舊是合格的。

裝置重沸器溫度與燃?xì)庀囊?jiàn)表2。

表2 優(yōu)化后單套裝置燃料氣以及汽提氣消耗

參數(shù)優(yōu)化調(diào)整的效果見(jiàn)表3。

表3 參數(shù)優(yōu)化前后平均能耗對(duì)比

1）燃料氣消耗：優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)前，每處理1×106m3天然氣消耗燃料氣868.5m3，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)后，每處理1×106m3天然氣消耗燃料氣354m3，每處理1×106m3天然氣燃料氣的消耗量減少了59.2%。

2）總節(jié)約量計(jì)算：截至2010年12月31日，在參數(shù)優(yōu)化以后，第二處理廠(chǎng)共處理天然氣3610.56×106m3。根據(jù)參數(shù)優(yōu)化前后每處理1×106m3天然氣燃料氣的消耗量計(jì)算，總共節(jié)約燃料氣量：（868.5-354）×3610.56＝185.76×104m3。

3 經(jīng)濟(jì)效益

計(jì)算依據(jù)《石油企業(yè)節(jié)能技措項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)方法》[1]。

增量銷(xiāo)售收入計(jì)算公式為：

式中：

R——增量銷(xiāo)售收入；

Q——增量產(chǎn)量；

r——商品率，%；

p——產(chǎn)品價(jià)格。

利潤(rùn)總額計(jì)算公式為：

式中：

L——利潤(rùn)總額；

C——總成本費(fèi)用；

Sj——銷(xiāo)售稅金及附加，包括增值稅、城市建設(shè)維護(hù)稅、教育費(fèi)附加和資源稅。

2010年油田凝析油銷(xiāo)售均價(jià)為3880.36元/t，成本價(jià)為406.68元/t，天然氣銷(xiāo)售價(jià)為7839.83元/104m3，成本價(jià)為1985.49元/104m3，此次第二處理廠(chǎng)所實(shí)施的節(jié)能技術(shù)方案無(wú)項(xiàng)目實(shí)施費(fèi)用。經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算見(jiàn)表4。

表4 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

4 總結(jié)

三甘醇（TEG）的再生操作是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，受到眾多因素的影響，每一個(gè)因素的改變都會(huì)影響三甘醇的再生效果。三甘醇（TEG）再生為一精餾過(guò)程，能量消耗巨大，在三甘醇（TEG）再生過(guò)程中，分離效果和能量消耗是兩個(gè)互相制約的因素，分離效果總是以能量消耗為代價(jià)的，能量消耗越多，分離效果越好，反之，能量消耗越少，分離效果越差。為在滿(mǎn)足分離要求、滿(mǎn)足生產(chǎn)的條件下降低能耗，節(jié)約能源，采用了方案：把TEG再生溫度從200℃降低到184℃，將汽提氣注入量由25 m3/h控制在5m3/h，不僅確保TEG貧液濃度較高、再生效果良好，還提高了經(jīng)濟(jì)效益。

通過(guò)該方案的實(shí)施，大大降低了三甘醇（TEG）再生系統(tǒng)的能耗，年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)80.64萬(wàn)元。

[1]國(guó)家能源局.SY/T6473—2009石油企業(yè)節(jié)能技措項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)方法[S],2010.