外輸再生氣脫水裝置節(jié)能技術(shù)研究

關(guān)少輝 許志強（大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

天然氣分公司深冷裝置普遍存在再生氣含水高問題，導(dǎo)致在冬季生產(chǎn)中，外輸氣露點過高造成管線水合物凍堵，不但影響裝置的正常生產(chǎn)，而且會影響下游用戶的用氣。針對以上問題，分公司采取再生氣匯入壓縮機入口的辦法，雖然解決了凍堵問題，但壓縮機對此部分氣體的重復(fù)做功直接影響了壓縮機的效率，同時由于再生氣壓力遠(yuǎn)高于壓縮機入口壓力，對壓縮機的吸氣量也會產(chǎn)生一定影響。為徹底解決再生氣含水問題，分公司開展了甘醇吸收、空冷器改造、分子篩干燥等脫水措施的研究，并新建了三甘醇吸收裝置。通過對比分析，優(yōu)選經(jīng)濟適用的再生氣脫水技術(shù)方案，在分公司其他深冷裝置上進(jìn)行現(xiàn)場試驗。

1 存在問題

通過大量的市場調(diào)研，吸收國內(nèi)外現(xiàn)有天然氣脫水裝置的成功經(jīng)驗，在北I-1深冷裝置上新建了三甘醇天然氣脫水裝置。該裝置設(shè)計緊湊，自成獨立系統(tǒng)，運行穩(wěn)定，自動化程度高，天然氣經(jīng)脫水后，水露點最低可以達(dá)到-30℃。

三甘醇脫水是一個物理過程，利用甘醇的親水性，在吸收塔中甘醇與天然氣充分接觸，將天然氣中的水分吸收到甘醇溶液中，使天然氣含水量降低，從而實現(xiàn)天然氣脫水。吸收了水分的甘醇溶液，進(jìn)入重沸器中加熱到196～198℃，將其中水分蒸發(fā)，加上干氣汽提，可得到濃度大于99%以上的甘醇貧液，循環(huán)使用。其物理性質(zhì)見表1。

表1 三甘醇物理性質(zhì)

該脫水裝置中使用了20015SC-KIMRAY循環(huán)泵，此泵是由吸收塔壓力下的甘醇富液和少量氣體驅(qū)動的雙作用泵，運行中需消耗部分天然氣，消耗量為5～12m3/h。這部分氣在脫水裝置運行過程中不但被消耗掉，并且在后續(xù)的甘醇再生過程中直接排放至大氣中，存在污染問題。

2 節(jié)能優(yōu)化方案

2.1 減少三甘醇循環(huán)量

脫水裝置的三甘醇循環(huán)量與外輸再生氣中的含水量成正比關(guān)系，而含水量取決于再生氣空冷器的冷凝效果。現(xiàn)運行工況中，空冷器出口溫度一般控制在20～40℃，而冬季環(huán)境溫度低于零度，應(yīng)有效利用自然冷量減少外輸再生氣中的含水量。為了避免凝結(jié)水在空冷器中凝固凍堵管束，可應(yīng)用空冷器管束傾斜技術(shù)（圖1）。

2.2 采用電動泵替代原循環(huán)泵

原氣動循環(huán)泵不僅消耗天然氣，還會造成環(huán)境污染，甚至放空可燃?xì)怏w還存在安全隱患，因此可采用電動泵替代原循環(huán)泵。

圖1 空冷器管束傾斜安裝示意

3 實施效果分析

3.1 循環(huán)量減少分析

應(yīng)用空冷器管束傾斜技術(shù)并降低冷凝溫度（預(yù)計降低到10℃）后，1×104m3再生氣中的含水量可由24.44 kg減少到7.07 kg，可減少約70%的三甘醇循環(huán)量，裝置耗電及其他物料消耗也可降低約70%。每年按運行150天計算，減少三甘醇補充量120 kg（圖2）。

3.2 能耗分析

采用電動泵替代原循環(huán)泵后，裝置減少耗氣1.95×104m3，結(jié)合三甘醇循環(huán)量減少，電加熱器與循環(huán)泵負(fù)荷都可降低，年可節(jié)電約36.5×104kWh。

圖2 再生氣中含水量隨冷凝溫度變化規(guī)律

4 結(jié)束語

隨著安全生產(chǎn)、節(jié)能減排工作的展開，三甘醇脫水裝置在天然氣深冷裝置中將推廣應(yīng)用。通過降低再生氣冷凝溫度來減少循環(huán)量，以及應(yīng)用電動泵替代原循環(huán)泵都能有效減少裝置能耗，在解決再生氣含水高的前提下，對分公司的節(jié)能、降耗、平穩(wěn)運行起到積極的促進(jìn)作用。