煤層氣脫水處理與節能技術研究

何海龍 鄒學濤 王鵬飛（中石油渭南煤層氣管輸有限責任公司， 陜西 渭南 714019）

煤層氣脫水處理與節能技術研究

何海龍 鄒學濤 王鵬飛（中石油渭南煤層氣管輸有限責任公司， 陜西 渭南 714019）

煤層氣脫水處理與節能技術運用中關鍵是要加強工藝與技術的優化選擇，通過科學分析煤層氣進入脫水設備的溫度，來分析并推斷出科學的節能技術措施，以此來減少設備運行投資。本文分析了煤層氣脫水處理工藝以及相關的節能技術。

煤層氣;脫水處理;節能技術

煤層氣脫水通常有多種工藝、技術和方法，其中最為常見的脫水工藝為：冷凝分離脫水、溶劑吸收脫水等，不同的脫水工藝有自身的優勢、優點，同時，也存在一定的問題和缺陷，實際的煤層氣處理要根據煤層氣量大小等做出優化選擇，優選成本低、經濟性優、效率高的煤層氣脫水處理工藝和節能技術。

1 煤層氣脫水處理技術

實際的脫水處理通常要參照煤層氣處理廠的規模、大小等，根據氣量大小來選擇脫水處理技術與措施，如果氣量相對小，則一般選擇兩套以上的脫水處理設備。

對于天然氣來說，其脫水處理通常選擇以下方式和方法：冷凝分離法、溶劑吸收法、固體吸附法。不同處理方法有著屬于自己的優勢特征。例如：冷凝分離法能夠達到對水露點、烴露點的同步調控，然而，當溫度較低時，則容易生成水合物，對此就要提前添加抑制劑，控制水合物的生成。同時，可以外設冷源達到低溫、冷量的目標，這一脫水技術顯著缺點在于成本較高。

固體吸附脫水則是依靠固體吸附劑進行脫水的一種方法。其脫水原理為：表面孔隙較多具有吸附性的固體物質，能夠高效吸收水分，將其同煤層氣接觸，從而吸收并除掉氣體內部的水體。固體吸附法脫水的顯著特征為：露點相對較低，通常用在深冷設備內，如果工程實際對于煤層氣露點有過分的規定情況下，可以嘗試選擇此脫水技術。

溶劑吸收法作為又一種脫水方法，其運行原理主要依托于三甘醇工藝技術，該工藝最常用于煤層氣脫水工作過程中，實際應用中體現出安全、穩定、先進等特點。同普通脫水工藝比較，也具有一定的優勢，體現為方便操作、流程簡單、露點大、能夠再生、成本合理、保護溶劑不受損等優勢。該工藝通常被用于煤層氣脫水處理中。

由于煤層氣進站后，其壓力相對低，通常應該選擇增壓之前進行脫水處理，也要參照實際的煤層氣處理量、進氣壓力、技術條件、經濟能力等來進行增壓前后的脫水方式選定，增壓前后的脫水效果與成本也有所差異。

例如：增壓前，煤層氣處理量達到100×104m3/d時，進氣壓力要達到1.2MPa， 操作壓力下的露點在冬夏兩個季節要分別達到-17℃，-12℃，燃料氣耗量達到89.1×104m3/a，設備的投資也要達到730萬元。

相反，增壓后，煤層氣處理量達到100×104m3/d時，進氣壓力則達到3.9MPa，操作壓力下的露點在冬夏兩個季節要分別達到-5℃，0℃，燃料氣耗費量也要達到61.4×104m3/a，設備的投資也要達到510萬元。

一般來說，煤層氣進站時壓力相對低，若選擇增壓前脫水操作，由于煤層氣自身有著較大的水量，則會加劇脫水負擔，使得投資量急劇上升，所以，應該選擇增壓后脫水。

2 煤層氣處理的節能技術分析

（1）三甘醇脫水進氣溫度的把握 三甘醇脫水設備具有自身的技術參數，其中最重要的參數為：進料濕氣溫度，一般流向吸收塔的濕氣，其溫度要大致處于16～50℃，這是因為當溫度過低，也就是濕氣進塔溫度小于15℃時，對應的吸收塔塔板甘醇粘度也將上升，導致塔板效率降低，壓降上升，對應也將耗費更多的甘醇，增加了脫水成本，相反，如果溫度過高，高出50℃，那么進料濕氣內部的水分量也將繼續上升，此時就需要讓甘醇變得更濃、濃度更高，才能達到預期的脫水施工目標，無疑也增加了溶液成本，而且，如果進料濕氣溫度超出一定數值、達到過高標準還可能導致甘醇從液態變成氣態，無疑也加劇了其氣化損失。

可以根據煤層氣具體的特點、脫水量等來選擇先增壓再脫水的工藝，此時，進脫水設備的溫度最高為50～55℃，三甘醇循環量會大幅度提高。

（2）煤層氣換熱節能操作 對于煤層氣脫水來說，要想達到預期的節能目標，可以通過以下兩大方法和方式來控制脫水設備的溫度，分別為：設置煤層氣進站換熱器、循環水冷系統。其中前者的主要功能體現為：煤層氣增壓前，以及增壓后，二者由于存在溫度差，能夠達到換熱的目標，以此能夠有效控制高溫季節下，煤層氣進入脫水設備的溫度，通常在40℃以下。循環冷卻水系統則能夠有效控制煤層氣溫度，使其在40℃以下，然而，該系統通常成本過大，資金需求量大，投資量過大，而且需要占用一定的空間、面積，無論從成本控制、投資控制、耗水等方面都不適宜采用該系統。

3 結語

煤層氣因為體現出低產、低壓等特征，而且通常進站壓力相對低，對此就要選好脫水工藝，一般需要選擇先增壓再脫水的技術，而且要科學控制煤層氣進入脫水設備時的溫度，通常維持在40℃相對適宜，而且也可以增設進站換熱器，憑借冷量來有效控制煤層氣進氣設備的溫度，以此來控制甘醇循環量、損耗量等，這樣才能真正達到節能降耗的效果。

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