双塔精馏回收甲醇在苏里格第五天然气处理厂的应用

袁涛 李晓丽 宋婧（长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古 鄂尔多斯 017300）

袁芳（长庆油田分公司第三采油厂，陕西 延安 717500）

气田开采中，冬季为抑制天然气运输管道中大量的天然水合物的形成堵塞管道，在其开采过程中注入防冻剂——甲醇。甲醇对人体和环境都有强烈的毒性，含醇的气田采出水中甲醇含量≤3%方可回注地下，而现场含醇气田采出水甲醇含量多为10%-30%，因此，必须对其进行分离提纯的无公害化处理。

1 甲醇回收装置的基本组成

1.1 提馏塔

苏里格第五天然气处理厂的提馏塔，包括塔盘、降液管和分布器等部分。其中，塔盘采用的斜孔塔盘，易于清理，能充分利用塔内空间，最大限度地提供接触面积、降低压降，提高板效率[1]。该类塔板上有若干排平行的斜孔，气流从斜孔中喷出，相邻两排的斜孔孔口方向相反，交错排列。这样，一方面可以加大气体的流速，减少液沫夹带，另一方面由于相邻两排斜孔喷出的气流对液流的推动，形成了相互牵制的作用，不仅能消除气流的不断加速而使液体推向塔壁一侧的现象，同时可以使液体变成多程折流的流动趋势，增加了液体流道的长度，使气液接触良好，大大提高了塔板的效率和生产能力。

1.2 精馏塔

苏里格第五天然气处理厂的精馏塔为填料式精馏塔，其采用的是350Y陶瓷规整波纹填料。该填料是由许多具有相同几何形状的填料单元体——波纹片相互平行、叠加组成的圆柱状单元。由于陶瓷结构独特，有良好的亲水性能，其表面可形成极薄的液膜湍动，气流的倾斜曲折通道能促进气流但又不阻挡气流。

2 甲醇回收装置运行分析

2.1 甲醇回收装置的工作原理

苏里格第五天然气处理厂甲醇精馏采用常压连续精馏技术。其基本原理如图1所示[2]。利用含醇污水中甲醇和水挥发度的差异，将液体混合物部分气化，实现甲醇和水分离的单元操作。蒸汽由塔底进入，原料液由塔顶进入，塔顶下降的液体与从塔底上升的蒸汽逆流接触，两相接触中，下降液体中的易挥发(低沸点)组分不断地向蒸汽中转移，蒸汽中的难挥发(高沸点)组分不断地向下降液中转移，蒸汽愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，达到组分分离的目的。由塔顶上升的蒸汽进入冷凝器，冷凝的液体的一部分作为回流液返回塔顶进入精馏塔中，其余的部分则作为馏出液取出。塔底流出的液体，其中的一部分送入再沸器，热蒸发后，蒸汽返回塔中，另一部分液体作为釜残液取出。

3 单、双塔运行效果比较

3.1 对原料液中含醇量的要求

3.1.1 双塔精馏对原料液中含醇量的要求

双塔精馏装置由于原料液在其中精馏时间长，因此，即便是低浓度的原料液也能达到很好的精馏效果。双塔精馏装置对原料液浓度要求范围为10%-45%。实际生产中原料液弄度仅仅为10%左右，低浓度的含醇气田采出水，经双塔精馏后，塔釜液可达到回注要求的标准，塔顶甲醇蒸汽浓度较高，冷却后可回收再利用，降低生产成本，保护自然环境。

3.1.2 单塔精馏对原料液中含醇量的要求

单塔精馏装置相对于双塔精馏装置而言，原料水在其内部停留时间较短，即精馏时间短，精馏效果较双塔精馏差。因此，单塔精馏装置只能对较高浓度的原料液产生较好的精馏效果。单塔精馏装置对原料液浓度要求范围为20%-50%。而实际生产中，含醇气田产出水浓度仅为10%左右，导致甲醇回收装置偏离设计运行，在保证塔底水合格的前提下，产品甲醇浓度不合格，需重返罐处理，造成原料水罐存积压，增加了生产能耗。

3.2 单、双塔比较分析小结

3.2.1 通过4.1单双塔精馏效果计算可知，双塔精馏产品中甲醇含量，基本满足了设计产品甲醇浓度95%的要求，产品质量合格率塔底水合格率明显提高，产品回收率较高，分离效果显著。双塔对含醇气田产出水的处理效果较好，单次精馏就基本可以满足水资源回注要求（甲醇含量≤3%），降低生产成本。

3.2.2 通过4.2中，在天然气处理量相同情况下，单双塔能耗计算比较可知，双塔能耗低于单塔，精馏效果较好。双塔虽然一次性投资较高，但操作费用和能耗相对较低。

3.2.3 双塔精馏采用的阻垢过滤器可有效地过滤杂质污垢，其配套滤芯可实现在线清洗，重复利用。双塔优良的预处理能力，使其管线不易腐蚀堵塞，保证了生产平稳。由此一来，降低了劳动强度，节约了生产成本。

4 结语

根据苏里格第四处理厂甲醇回收装置双塔精馏的实际生产情况，结合西安石油大学双塔精馏软件模拟不同操作工况下该塔的运行状况，通过本文计算以及在实际生产中现场状况，结合苏里格第一天然气处理厂甲醇回收装置单塔精馏的运行情况，进行了数据计算及分析比较。

在实际生产中，为了降低装置生产波动，建议应保持进料量稳定，并尽可能在较高进料量下操作，维持物料平衡；处理低浓度的进料要采用较高的回流比，较低的热负荷和回流量；随进料浓度的升高，再沸器和冷凝器的热负荷要同时增大，应采用较小的回流比。不仅要分析产物中甲醇的浓度，更要分析进料中甲醇的浓度，将含醇气田采出水的测定作为日常监控项目，定期按时检测循环水的pH值。以便于做出科学的决策，保障生产的稳定、产品质量的合格，减少产品质量过剩等手段。

[1]张蔚.甲醇精馏技术浅析[J].2009，29(1)52-54.

[2]王登海.长庆气田含醇污水甲醇回收工艺技术探讨[J].石油与天然气化工.2010，39(4)366-367.