保德首站煤层气三甘醇脱水工艺系统优化

段德 虎山西省国新能源发展集团有限公司

保德首站煤层气三甘醇脱水工艺系统优化

段德 虎山西省国新能源发展集团有限公司

山西天然气公司保德首站气源来自于中石油山西煤层气公司保德第二集气站，采用单套橇装三甘醇（TEG）脱水工艺，控制水露点在-15℃以下后外输，处理规模为150×104m3/d。保德首站为了使运行参数更加优化，把装置处理量定在满负荷运行下的150×104m3/d左右，分别对三甘醇的循环量、重沸器的温度、汽提气量进行了试运行调整，并测定了调整后的水露点。

煤层气；三甘醇脱水；运行参数；优化

山西天然气公司保德首站于2013年9月建成投产，气源来自于中石油山西煤层气公司保德第二集气站，采用单套橇装三甘醇（TEG）脱水工艺，控制水露点在-15℃以下后外输，处理规模为150×104m3/d。保德首站投产初期按照设计参数运行，产品气能达到设计要求（水露点-15℃），但能耗较大。为使运行参数更加优化，从2013年9月15日开始把装置处理量定在满负荷运行下的150×104m3/d左右，分别对三甘醇的循环量、重沸器的温度、汽提气量进行了试运行调整，并测定了调整后的水露点，10月10日结束。同时，对装置进行满负荷考核。

装置试运行结果表明，随着TEG循环量的降低，贫液含水量降低，干气的水露点在三甘醇循环量1 840 kg/h以上时，基本无变化，说明此时的循环量供给充足；循环量为1 700 kg/h时，干气水露点开始上升；循环量为1 590 kg/h时，水露点满足设计要求；但当TEG循环泵转速为36%、循环量为1 500 kg/h时，产品气水露点已不能满足外输要求，循环量已没有下调空间。

从理论上来说，三甘醇的循环量降低会导致水露点上升，三甘醇的循环量降低，有利于再生塔的再生效果，贫液含水量降低。结合本装置的情况，三甘醇的循环量并不是越低越好，当TEG循环量低于临界值时，会导致产品气水露点较快上升，且不能满足外输要求。所以，对于本站TEG再生装置，当循环量在1 590 kg/h（TEG循环泵38%转速）左右时，再生效果佳，干气水露点能满足外输要求，TEG循环量最优。

（1）重沸器温度的调整。试运行条件：处理量为150×104m3/d（允许上下浮动5 m3/d），TEG循环量控制在38%，汽提气注入量取10 m3/d，这些参数保持固定，单独进行再生温度的变化测试。测试结果表明，随着再生温度的降低，贫液浓度在再生温度194℃以上时，变化不规则，但整体趋势朝含水量增加发展，干气水露点也出现上升趋势，说明随着三甘醇贫液含水量的增加，三甘醇的脱水能力下降。干气的水露点在再生温度194℃时能满足外输要求，若温度继续降低，水露点上升趋势明显。因此，TEG再生温度不宜低于194℃，在194～200℃之间再生温度越高，再生效果越好。

（2）汽提气注入量调整。试运行条件：处理量为150×104m3/d、重沸器温度194℃、TEG循环量取38%，这些参数保持固定，单独进行汽提气注入量的变化测试。测试结果表明，随着汽提气量的降低，TEG贫液含水量逐步递增，干气水露点在汽提气量低于6 m3/h后，干气水露点呈上涨趋势。当汽提气注入量大于6 m3/h时，贫液含水量基本不变，说明汽提气的设计量较为富裕。根据汽提气工艺过程要求，当贫甘醇浓度超过98.2%～98.5%时，可采用汽提气。试运行时调试发现，三甘醇贫液浓度未低于99%，因此，本装置可以停用汽提气，验证了正常操作时不需要汽提气的设计。考虑到装置刚投产不久，三甘醇受到的污染较少，降解产物不多，三甘醇脱水能力较强，但为了提高三甘醇的再生效果，搅动再生三甘醇，更好地释放溶解的CO2、水蒸汽和烃类等，防止三甘醇受污染，延长三甘醇使用寿命。因此，将本站TEG再生装置在汽提气量调整为6 m3/h左右。

通过上述分析，可得到保德首站TEG橇装脱水装置最优处理参数，见表1。从表1中可以看出，三甘醇循环量、再生温度与理论值基本一致，但汽提气量与理论值相比偏低。因此，在运行过程中还要考虑汽提气量的变化、三甘醇的降解与变质等情况，及时调整运行参数，以保证最佳运行状态，降低运行费用。通过对三甘醇的循环量、重沸器的再生温度、汽提气量进行分析与调整，得到了最佳运行参数，满足了外输天然气的气质要求，达到了节能降耗的目的。

表1 保德首站煤层气三甘醇脱水装置参数优化结论

通过本课题的研究，初步掌握了煤层气三甘醇脱水工艺的运用，降低了生产能耗，产生了经济效益，也节约了资金；同时，为三甘醇脱水理论运用于煤层气脱水提供了运行经验。

（栏目主持张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.030