延長氣田Ⅰ期天然氣凈化工藝技術

李 杰 李 鶴 楊 博 張書勤 韓建紅

陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院

延長氣田Ⅰ期天然氣凈化工藝技術

李 杰 李 鶴 楊 博 張書勤 韓建紅

陜西延長石油（集團）有限責任公司研究院

根據延長氣田Ⅰ期開發區塊天然氣組分、物性、生產規模等特點，采用MDEA脫碳，橇裝TEG脫水凈化工藝。延氣2和延128凈化廠建設規模都為300×104m3/d，可滿足延氣2-延128井區天然氣處理需求。凈化廠主體工程包括進站分離、天然氣MDEA脫碳、天然氣TEG脫水、天然氣外輸等；延氣2凈化廠納入氣井207口、集氣站14座；延128凈化站納入氣井164口、集氣站10座。天然氣經集氣站分離、計量后進入凈化廠，原料氣進站壓力為5.3 MPa，進站溫度略高于地溫。

延長氣田；天然氣凈化；脫碳；脫水；流程

引言

隨著我國能源結構的優化升級，天然氣需求量大幅增加，延長石油天然氣勘探開發也步入快速發展期。延長石油集團延長氣田區位于陜北斜坡中南部，探礦權區塊面積10 755.1 km2，資源潛力在7 500×108m3以上。截至目前，氣田Ⅰ期包括延氣2-延128井區，已建天然氣產能23×108m3/a。開發層位為上古生界盒8組、山西組、太原組和本溪組，天然氣中CO2含量在5%以下，不含H2S，重烴組分含量極少。長慶靖邊氣田、榆林氣田、蘇里格氣田與延長氣田同屬鄂爾多斯盆地，但靖邊氣田為含硫氣田[1]，榆林氣田為凝析氣藏[2]，蘇里格氣田為低硫低碳氣田[3]，而且延長氣田與相鄰氣田凈化工藝也有較大差別。針對延長氣田氣質特點，采用MDEA脫碳，橇裝TEG脫水凈化工藝。

1 氣田地質特征及天然氣物性

延氣2-延128井區典型原料氣組分見表1。

表1 延氣2-延128井區典型原料氣組分

延長氣田延氣2-延128井區屬上古生界盒8組、山西組、太原組和本溪組四層合采，盒8組、山西組、太原組和本溪組氣層流體均屬于干氣，其流體性質相同。天然氣來自于山西組-本溪組煤系烴源巖，具有典型煤成氣的組成特征。氣體中甲烷含量90%以上，乙烷以上總含量不到1%，非烴組分中以氮氣和二氧化碳為主，基本不含H2S氣體，整體上屬無硫干氣，相對密度0.574 4～0.626。

與之相鄰氣田比較，靖邊氣區含H2S和CO2需要脫除；榆林氣田和蘇里格不含H2S，CO2含量在3%以下，需要脫水、脫油。長慶氣田天然氣物性及凈化工藝見表2、表3[4-5]。

表2 長慶氣田不同氣區天然氣物性

2 天然氣凈化廠概況及工藝流程

2.1 工程概況

延長氣田延氣2-延128井區，建有延氣2和延128兩座凈化廠。延氣2井區產能規模為267.8× 104m3/d，延128井區產能規模為202×104m3/d。延氣2和延128凈化廠建設規模都為300×104m3/d，可滿足延氣2-延128井區天然氣處理需求。凈化廠主體工程包括進站分離、天然氣MDEA脫碳、天然氣TEG脫水、天然氣外輸等；公用工程主要包括供風及氮氣系統、燃料氣系統等；輔助生產部分主要包括火炬及放空系統、給排水系統等。延氣2凈化廠納入氣井207口、集氣站14座；延128凈化站納入氣井164口、集氣站10座。

表3 長慶氣田不同氣區天然氣凈化工藝

2.2 天然氣凈化工藝

天然氣經集氣站分離、計量后進入凈化廠，原料氣進站壓力為5.3 MPa，進站溫度略高于地溫。

進入凈化廠的天然氣首先進入原料氣分離器，原料氣分離器底部含少量甲醇的液相，經排污管道進入廠內污水罐，污水定期裝車拉運至已建污水處理廠處理。原料氣分離器分離出的天然氣先后進入原料氣聚結過濾器、MDEA吸收塔、濕凈化氣分離器、TEG吸收塔脫碳脫水。吸收CO2的MDEA富液進入富液閃蒸罐，閃蒸出的氣體進入燃料氣系統，MDEA富液換熱后進入MDEA再生塔。再生后MDEA貧液濃度約40%，冷卻后再進入MDEA吸收塔。

天然氣出TEG吸收塔后，經過套管式換熱器進入干凈化氣分離器，合格天然氣進入外輸首站外輸。富TEG溶液進入TEG再生系統，TEG再生系統集成在一個橇塊上，該橇裝包括閃蒸罐、預過濾器、活性炭過濾器、后過濾器、重沸器、再生塔、緩沖罐、循環泵、貧富液換熱器等，如圖1所示。脫碳脫水的主要工藝參數設計值和實際運行值如表4所示。

圖1 TEG再生系統橇

表4 脫碳脫水主要工藝參數

3 主要設備

3.1 塔類

塔類主要包括吸收塔與再生塔[6]。脫碳吸收塔是脫碳系統中最關鍵的設備，目前成熟的形式主要有板塔式和填料塔[7]。延長氣田凈化廠采用的是近幾年國內外使用率較高的填料塔。填料的類型為250Y不銹鋼孔板波紋，它具有傳質效果好、表面濕潤率高的特點，同時在塔的頂部設有絲網除沫器用來捕集液體，在吸收塔內設置2段填料，每段填料高度為5 m。主體材質為Q345R+S31603復合鋼板。

MDEA再生塔也為填料塔，填料的類型與吸收塔一致，塔的頂部設有絲網除沫器用來捕集液體，在再生塔內設置2段填料，每段填料高度為5 m，同時增大再生塔底部塔徑作為溶液緩沖容積，主要材質為S31603。

TEG吸收塔也為填料塔，塔頂設有絲網除沫器用來捕集液體，在吸收塔內設置1段填料，填料高度為4 m，主體材質為Q345R鋼板。TEG再生塔集成在TEG橇塊上，與TEG再生塔底重沸器（包括貧液汽提柱及TEG緩沖罐）連接成一整體。塔內精餾柱采用不銹鋼散堆填料，裝填高度約1.8 m。

3.2 過濾分離器

聚結過濾分離器主要是分離原料氣中攜帶的液體和雜質，是集過濾、聚結、分離于一體的處理設備[8]。設備為立式結構，氣體從進口流入，其流速降低，流動方向改變，然后氣流通過過濾組件，固體顆粒被除去，堆積在濾芯的外表面。此時小液滴尺寸不斷增大、沉降，最終脫離氣流，進入設備儲液段。濾芯段采用快開盲板，另一端采用標準橢圓封頭。

MDEA再生系統預過濾器為濾芯式過濾器，濾芯材料采用不銹鋼濾材，過濾精度為25 μm，對胺液系統中大量的固體顆粒狀物質進行過濾。活性炭過濾器濾芯材料采用中微孔發達的大容量活性炭填料床層，利用活性炭吸附表面積大這一特點來吸附溶液中的降解物質和發泡物質，防止和降低MDEA溶液的起泡性，提高溶液的傳質效果。后過濾器為濾芯式過濾器，濾芯材料采用不銹鋼濾材，過濾精度為10 μm，對胺液系統剩余微量的懸浮狀固體進行過濾。

3.3 換熱設備

原料氣換熱器選用占地空間少的重疊式換熱器，為4管程管殼式換熱器。MDEA貧富液換熱器為板式換熱器。它具有換熱效率高、物料流阻損失小、結構緊湊、溫度控制靈敏、操作彈性大、裝拆方便、使用壽命長等特點，是目前國內最先進的高效節能換熱設備。

天然氣貧TEG換熱器為套管式換熱器，內管為吸收塔塔頂出氣管，貧TEG在套管中運行，與出吸收塔凈化氣進行換熱冷卻。

4 存在的問題及建議

（1）目前原料氣中CO2含量低于設計值，凈化氣中CO2含量遠低于國家Ⅱ類氣質標準，不僅能耗高，而且經濟效益低。建議選取更加合理的工藝參數，適當提高產品氣中CO2含量，實現節能降耗且經濟效益最大化的目的。

（2）原料氣聚結過濾器濾芯采用快開盲板更換的形式，沒有工廠風反吹掃的流程。在生產過程中發現，當原料氣聚結過濾器壓差較大時，無法通過工廠風反吹掃解堵降壓，只能達到過濾器的更換壓差時才可更換濾芯，不僅增加了更換濾芯的頻率，而且降低了裝置運行效率。建議增加工廠風反吹掃流程管線及相應設施。

（3）凈化廠內鍋爐房和裝置區在不同的位置，由鍋爐房至裝置區的蒸汽管線采取埋地敷設的方式，部分埋地敷設的蒸汽管線和管架上的蒸汽管線形成了一個“U”形管，管線的低點在埋地段，低點容易積水且這部分水不易排出。建議蒸汽管線都走管架，而不埋地敷設。

[1]王遇冬．天然氣處理與加工工藝[M]．北京：中國石化出版社，2007：66-67.

[2]李時宣，王登海，王遇冬，等．長慶氣田天然氣凈化工藝技術介紹[J]．天然氣工業，2005，25（4）：150-153.

[3]劉祎，王登海，楊光，等．蘇里格氣田天然氣集輸工藝技術的優化創新[J]．天然氣工業，2007，27（5）：139-141.

[4]關丹慶，陳小峰，王登海，等．長慶氣田天然氣處理工藝研究[J]．石油規劃設計，2006，17（2）：24-27.

[5]巴璽立，楊莉娜，何軍，等．天然氣凈化廠技術發展趨勢分析[J]．石油規劃設計，2009，20（3）：1-3．

[6]孟毅明，齊德珍．MDEA吸收塔操作參數的優化[J]．油氣田地面，2012，31（7）：22-23.

[7]曹緯．國外填料塔最新發展[J]．石油化工設備，2010，29（2）：36.

[8]王澎，毛翔.天然氣凈化裝置用主要設備[J]．天然氣與石油，2006，24（2）：55-58.

（欄目主持 張秀麗）

中國石化濟青輸氣管道二線工程全線貫通

中國石化天然氣分公司加緊施工的濟青二線工程全長358.918 km，管道自西向東經過德州、濟南、淄博、青島等7個地市的12個縣區，沿線設置10座分輸站、14座閥室。截至2015年10月5日工程已經完成了工藝區焊接、試壓、推掃等全部建設。該工程將多渠道、全方位實現氣源管網的互聯互通，以保障山東天然氣市場的需求。

胡慶明

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.10.016

李杰：2013年畢業于中國石油大學（北京）油氣儲運專業，主要從事石油與天然氣地面工程相關研究工作。

2015-03-30

18509291169、251121080@qq.com