保德首站煤層氣三甘醇脫水工藝系統優化

段德 虎山西省國新能源發展集團有限公司

保德首站煤層氣三甘醇脫水工藝系統優化

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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，控制水露點在-15℃以下后外輸，處理規模為150×104m3/d。保德首站為了使運行參數更加優化，把裝置處理量定在滿負荷運行下的150×104m3/d左右，分別對三甘醇的循環量、重沸器的溫度、汽提氣量進行了試運行調整，并測定了調整后的水露點。

煤層氣；三甘醇脫水；運行參數；優化

山西天然氣公司保德首站于2013年9月建成投產，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，控制水露點在-15℃以下后外輸，處理規模為150×104m3/d。保德首站投產初期按照設計參數運行，產品氣能達到設計要求（水露點-15℃），但能耗較大。為使運行參數更加優化，從2013年9月15日開始把裝置處理量定在滿負荷運行下的150×104m3/d左右，分別對三甘醇的循環量、重沸器的溫度、汽提氣量進行了試運行調整，并測定了調整后的水露點，10月10日結束。同時，對裝置進行滿負荷考核。

裝置試運行結果表明，隨著TEG循環量的降低，貧液含水量降低，干氣的水露點在三甘醇循環量1 840 kg/h以上時，基本無變化，說明此時的循環量供給充足；循環量為1 700 kg/h時，干氣水露點開始上升；循環量為1 590 kg/h時，水露點滿足設計要求；但當TEG循環泵轉速為36%、循環量為1 500 kg/h時，產品氣水露點已不能滿足外輸要求，循環量已沒有下調空間。

從理論上來說，三甘醇的循環量降低會導致水露點上升，三甘醇的循環量降低，有利于再生塔的再生效果，貧液含水量降低。結合本裝置的情況，三甘醇的循環量并不是越低越好，當TEG循環量低于臨界值時，會導致產品氣水露點較快上升，且不能滿足外輸要求。所以，對于本站TEG再生裝置，當循環量在1 590 kg/h（TEG循環泵38%轉速）左右時，再生效果佳，干氣水露點能滿足外輸要求，TEG循環量最優。

（1）重沸器溫度的調整。試運行條件：處理量為150×104m3/d（允許上下浮動5 m3/d），TEG循環量控制在38%，汽提氣注入量取10 m3/d，這些參數保持固定，單獨進行再生溫度的變化測試。測試結果表明，隨著再生溫度的降低，貧液濃度在再生溫度194℃以上時，變化不規則，但整體趨勢朝含水量增加發展，干氣水露點也出現上升趨勢，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。干氣的水露點在再生溫度194℃時能滿足外輸要求，若溫度繼續降低，水露點上升趨勢明顯。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）汽提氣注入量調整。試運行條件：處理量為150×104m3/d、重沸器溫度194℃、TEG循環量取38%，這些參數保持固定，單獨進行汽提氣注入量的變化測試。測試結果表明，隨著汽提氣量的降低，TEG貧液含水量逐步遞增，干氣水露點在汽提氣量低于6 m3/h后，干氣水露點呈上漲趨勢。當汽提氣注入量大于6 m3/h時，貧液含水量基本不變，說明汽提氣的設計量較為富裕。根據汽提氣工藝過程要求，當貧甘醇濃度超過98.2%～98.5%時，可采用汽提氣。試運行時調試發現，三甘醇貧液濃度未低于99%，因此，本裝置可以停用汽提氣，驗證了正常操作時不需要汽提氣的設計?？紤]到裝置剛投產不久，三甘醇受到的污染較少，降解產物不多，三甘醇脫水能力較強，但為了提高三甘醇的再生效果，攪動再生三甘醇，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橇裝脫水裝置最優處理參數，見表1。從表1中可以看出，三甘醇循環量、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，在運行過程中還要考慮汽提氣量的變化、三甘醇的降解與變質等情況，及時調整運行參數，以保證最佳運行狀態，降低運行費用。通過對三甘醇的循環量、重沸器的再生溫度、汽提氣量進行分析與調整，得到了最佳運行參數，滿足了外輸天然氣的氣質要求，達到了節能降耗的目的。

表1 保德首站煤層氣三甘醇脫水裝置參數優化結論

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用，降低了生產能耗，產生了經濟效益，也節約了資金；同時，為三甘醇脫水理論運用于煤層氣脫水提供了運行經驗。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.030