二氧化碳對深冷裝置的影響及應對措施

李澤宇 東北石油大學石油工程學院

二氧化碳對深冷裝置的影響及應對措施

李澤宇 東北石油大學石油工程學院

大慶油田伴生氣中的CO2含量呈逐年升高趨勢，給氣加工裝置正常生產帶來諸多不利的影響，其中深冷裝置由于制冷溫度低、原料氣增壓后壓力高，受到的影響更為嚴重。伴生氣中的CO2含量升高主要影響到深冷裝置制冷深度和輕烴產量。降低CO2不利影響的主要措施：一是采用吸收工藝，二是采用適宜的CO2脫除工藝。采用輕烴作為吸收劑只需增加增壓泵、分子篩脫水設備即可以實現，相對比較簡單。因此，推薦以淺冷或原穩烴為吸收劑，降低CO2含量升高對深冷裝置的影響。

油田伴生氣；二氧化碳；深冷裝置；吸收工藝

1 CO2含量升高對深冷裝置的影響

大慶油田伴生氣中的CO2含量與1983年相比，升高16～40倍。從近幾年變化來看，油田伴生氣中的CO2含量還有可能進一步上升。油田伴生氣中CO2含量的升高，給氣加工裝置正常生產帶來諸多不利的影響，其中深冷裝置由于制冷溫度低、原料氣增壓后壓力高，受到的影響更為嚴重。

（1）影響深冷裝置的制冷深度。在天然氣深冷輕烴回收裝置中，如果C2設計收率大于80%，要求的冷凝溫度一般低于-90℃，因此，原料氣中CO2所造成的凍堵問題不容忽視。根據CH4—CO2平衡相圖分析，隨著CO2體積含量增加，氣相凍堵溫度在不斷升高。由于實際氣體除含CH4外，還含有其他的烴類，同時原料氣經過壓縮機增壓后，氣相中的CO2含量也會發生變化，實際凍堵溫度與查圖所得的數據有一定的差別。隨著制冷溫度的升高，深冷裝置的輕烴收率也逐漸下降，如：紅壓深冷裝置設計制冷溫度為-102℃，原料氣中CO2含量承受能力最高為1.54%，輕烴產量191～238t/d；目前CO2含量已經上升到了3.44%，實際操作溫度為-85℃，每天生產輕烴120t左右；北I—1深冷裝置也如此，設計脫甲烷塔塔頂溫度為-93℃，現原料氣中CO2含量已經達到2.91%，運行時，控制脫甲烷塔塔頂溫度為-88℃左右。

（2）造成深冷裝置設備和管線腐蝕。對于濕天然氣，所含的飽和水會因溫度和壓力變化而變成液態水凝結出來，與氣體中的CO2共同作用，腐蝕金屬管線和設備。目前各套氣處理裝置入口氣中CO2含量均在3%以上，天然氣加工裝置入口低壓氣體無腐蝕環境；深冷壓縮機出口氣體壓力為3.75～ 5.1MPa，CO2分壓為0.11～0.15MPa，均為有腐蝕環境。

2 降低CO2不利影響的主要措施

（1）吸收工藝。采用淺冷—油吸收復合工藝，將淺冷烴或原穩烴作為吸收劑，提高深冷裝置的輕烴收率。天然氣分公司曾利用淺冷—油吸收復合工藝建立裝置，提高了裝置的輕烴收率，取得較好應用效果。

（2）CO2脫除工藝。膜分離法和醇胺法比較適合用于油田伴生氣中的CO2脫除。但從技術成熟程度來看，國內有多套自行設計的醇胺法脫CO2裝置，而膜分離只有國外才有工業應用，且為氣井氣。在大慶油田伴生氣深冷裝置增加脫CO2單元，目前優選的工藝是醇胺法脫碳工藝。

醇胺法工藝國內外尚未見應用在油田伴生氣中。而采用輕烴吸收工藝，在大慶油田淺冷裝置中有成功的應用。醇胺法工藝比較復雜，操作難度大，且存在廢胺液處理問題；而采用輕烴作為吸收劑只需增加增壓泵、分子篩脫水設備即可以實現，相對比較簡單。因此，推薦以淺冷或原穩烴為吸收劑，降低CO2含量升高對深冷裝置的影響。

3 結語

大慶油田中的CO2含量逐年升高，已經影響到深冷裝置制冷深度和輕烴產量。降低CO2含量升高對深冷裝置造成的不利影響，可以采用淺冷烴或原穩烴作為吸收劑，提高深冷裝置的輕烴收率，降低由于CO2含量升高對深冷裝置的影響。

（欄目主持 焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.064