火驅尾氣變壓吸附分離工藝技術研究

李志巖(中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010)

火驅尾氣變壓吸附分離工藝技術研究

李志巖(中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010)

曙光油田在杜66塊進行火驅開發試驗，經過多年火驅開發，取得較好的增油效果。火驅開發產生大量尾氣，尾氣組分中N2含量60～80%，CH4含量3～15%，CO2含量12～20%，H2S含量100～600mg/m3，其它組分1～2%。火驅尾氣處理工藝國內外尚無工業化應用實例，尾氣中CH4、CO2的無序排放，造成環境污染和溫室氣體效應，浪費大量不可再生能源CH4，亟需研究攻關火驅尾氣處理技術。

尾氣處理；變壓吸附

1 火驅尾氣分離工藝選擇

根據國內相關領域天然氣凈化技術應用現狀，工業上火驅尾氣處理方法主要包括變壓吸附法、低溫液化法和膜分離法3種方式。低溫液化法需對尾氣進行脫水脫碳，工藝裝置復雜，能耗高，膜分離法無法分離N2和CH4。因此，針對火驅尾氣組分特點，宜采用變壓吸附法來實現尾氣各組分分離。

2 火驅尾氣變壓吸附處理工藝影響因素研究

通過火驅尾氣變壓吸附處理室內試驗和中試裝置試驗，研究了火驅尾氣組分、吸附壓力、甲烷收率等與產品氣CH4濃度的關系。

2.1 尾氣組分與產品氣CH4濃度的關系

通過向尾氣中加入凈化處理后的富氮氣和產品氣實現氣體組分變化，研究尾氣組分對產品氣CH4濃度的影響。在吸附壓力一定時，隨著尾氣中CH4濃度的降低，在控制放空氣中CH4濃度相近時，產品氣中CH4濃度隨之降低。

2.2 吸附壓力與產品氣CH4濃度的關系

通過調節變壓吸附裝置操作壓力，研究吸附壓力對產品氣CH4濃度的影響。

表1 吸附壓力與產品氣CH4濃度的關系

從表1可以看出：在尾氣中CH4濃度一定時，隨著吸附壓力降低，在控制放空氣中CH4濃度一定時，產品氣中CH4濃度隨之降低。

2.3 CH4收率與產品氣CH4濃度的關系

通過調整產品氣CH4濃度，研究CH4收率與產品氣CH4濃度的關系。

表2 產品氣CH4濃度為53.67%時物料平衡表

表3 產品氣CH4濃度為61.88%時物料平衡表

從表2和表3可以看出：在尾氣中甲烷濃度一定時，隨著產品氣CH4濃度的提高，放空氣中CH4濃度也隨之提高，甲烷收率降低。經計算，當尾氣中CH4濃度為11.5%，產品氣中CH4濃度為53.67%時，甲烷收率為80.6%；產品氣中CH4濃度為61.88%時，CH4收率為65.5%。

2.4 產品氣指標

當尾氣處理中試裝置尾氣CH4濃度為11.5%，吸附壓力為0.5MPa時，富甲烷產品氣CH4濃度≥53.6%，達到《城鎮燃氣分類和基本特性》GB/T 13611中天然氣6T標準。

3 結語

火驅尾氣采用預處理+兩段變壓吸附分離工藝，實現火驅尾氣各組分分離，CH4收率＞80%，富甲烷產品氣濃度＞53%，達到穩定燃燒條件。尾氣中CH4濃度降低，產品氣中CH4濃度隨之降低。吸附壓力降低，產品氣中CH4濃度隨之降低；產品氣CH4濃度提高，CH4收率隨之降低。

李志巖（1981-），男遼寧燈塔人工程師 碩士主要從事油氣田地面工程設計與研究