雙塔精餾回收甲醇在蘇里格第五天然氣處理廠的應用

袁濤 李曉麗 宋婧（長慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300）

袁芳（長慶油田分公司第三采油廠，陜西 延安 717500）

氣田開采中，冬季為抑制天然氣運輸管道中大量的天然水合物的形成堵塞管道，在其開采過程中注入防凍劑——甲醇。甲醇對人體和環(huán)境都有強烈的毒性，含醇的氣田采出水中甲醇含量≤3%方可回注地下，而現(xiàn)場含醇氣田采出水甲醇含量多為10%-30%，因此，必須對其進行分離提純的無公害化處理。

1 甲醇回收裝置的基本組成

1.1 提餾塔

蘇里格第五天然氣處理廠的提餾塔，包括塔盤、降液管和分布器等部分。其中，塔盤采用的斜孔塔盤，易于清理，能充分利用塔內(nèi)空間，最大限度地提供接觸面積、降低壓降，提高板效率[1]。該類塔板上有若干排平行的斜孔，氣流從斜孔中噴出，相鄰兩排的斜孔孔口方向相反，交錯排列。這樣，一方面可以加大氣體的流速，減少液沫夾帶，另一方面由于相鄰兩排斜孔噴出的氣流對液流的推動，形成了相互牽制的作用，不僅能消除氣流的不斷加速而使液體推向塔壁一側(cè)的現(xiàn)象，同時可以使液體變成多程折流的流動趨勢，增加了液體流道的長度，使氣液接觸良好，大大提高了塔板的效率和生產(chǎn)能力。

1.2 精餾塔

蘇里格第五天然氣處理廠的精餾塔為填料式精餾塔，其采用的是350Y陶瓷規(guī)整波紋填料。該填料是由許多具有相同幾何形狀的填料單元體——波紋片相互平行、疊加組成的圓柱狀單元。由于陶瓷結(jié)構(gòu)獨特，有良好的親水性能，其表面可形成極薄的液膜湍動，氣流的傾斜曲折通道能促進氣流但又不阻擋氣流。

2 甲醇回收裝置運行分析

2.1 甲醇回收裝置的工作原理

蘇里格第五天然氣處理廠甲醇精餾采用常壓連續(xù)精餾技術。其基本原理如圖1所示[2]。利用含醇污水中甲醇和水揮發(fā)度的差異，將液體混合物部分氣化，實現(xiàn)甲醇和水分離的單元操作。蒸汽由塔底進入，原料液由塔頂進入，塔頂下降的液體與從塔底上升的蒸汽逆流接觸，兩相接觸中，下降液體中的易揮發(fā)(低沸點)組分不斷地向蒸汽中轉(zhuǎn)移，蒸汽中的難揮發(fā)(高沸點)組分不斷地向下降液中轉(zhuǎn)移，蒸汽愈接近塔頂，其易揮發(fā)組分濃度愈高，而下降液愈接近塔底，其難揮發(fā)組分則愈富集，達到組分分離的目的。由塔頂上升的蒸汽進入冷凝器，冷凝的液體的一部分作為回流液返回塔頂進入精餾塔中，其余的部分則作為餾出液取出。塔底流出的液體，其中的一部分送入再沸器，熱蒸發(fā)后，蒸汽返回塔中，另一部分液體作為釜殘液取出。

3 單、雙塔運行效果比較

3.1 對原料液中含醇量的要求

3.1.1 雙塔精餾對原料液中含醇量的要求

雙塔精餾裝置由于原料液在其中精餾時間長，因此，即便是低濃度的原料液也能達到很好的精餾效果。雙塔精餾裝置對原料液濃度要求范圍為10%-45%。實際生產(chǎn)中原料液弄度僅僅為10%左右，低濃度的含醇氣田采出水，經(jīng)雙塔精餾后，塔釜液可達到回注要求的標準，塔頂甲醇蒸汽濃度較高，冷卻后可回收再利用，降低生產(chǎn)成本，保護自然環(huán)境。

3.1.2 單塔精餾對原料液中含醇量的要求

單塔精餾裝置相對于雙塔精餾裝置而言，原料水在其內(nèi)部停留時間較短，即精餾時間短，精餾效果較雙塔精餾差。因此，單塔精餾裝置只能對較高濃度的原料液產(chǎn)生較好的精餾效果。單塔精餾裝置對原料液濃度要求范圍為20%-50%。而實際生產(chǎn)中，含醇氣田產(chǎn)出水濃度僅為10%左右，導致甲醇回收裝置偏離設計運行，在保證塔底水合格的前提下，產(chǎn)品甲醇濃度不合格，需重返罐處理，造成原料水罐存積壓，增加了生產(chǎn)能耗。

3.2 單、雙塔比較分析小結(jié)

3.2.1 通過4.1單雙塔精餾效果計算可知，雙塔精餾產(chǎn)品中甲醇含量，基本滿足了設計產(chǎn)品甲醇濃度95%的要求，產(chǎn)品質(zhì)量合格率塔底水合格率明顯提高，產(chǎn)品回收率較高，分離效果顯著。雙塔對含醇氣田產(chǎn)出水的處理效果較好，單次精餾就基本可以滿足水資源回注要求（甲醇含量≤3%），降低生產(chǎn)成本。

3.2.2 通過4.2中，在天然氣處理量相同情況下，單雙塔能耗計算比較可知，雙塔能耗低于單塔，精餾效果較好。雙塔雖然一次性投資較高，但操作費用和能耗相對較低。

3.2.3 雙塔精餾采用的阻垢過濾器可有效地過濾雜質(zhì)污垢，其配套濾芯可實現(xiàn)在線清洗，重復利用。雙塔優(yōu)良的預處理能力，使其管線不易腐蝕堵塞，保證了生產(chǎn)平穩(wěn)。由此一來，降低了勞動強度，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

4 結(jié)語

根據(jù)蘇里格第四處理廠甲醇回收裝置雙塔精餾的實際生產(chǎn)情況，結(jié)合西安石油大學雙塔精餾軟件模擬不同操作工況下該塔的運行狀況，通過本文計算以及在實際生產(chǎn)中現(xiàn)場狀況，結(jié)合蘇里格第一天然氣處理廠甲醇回收裝置單塔精餾的運行情況，進行了數(shù)據(jù)計算及分析比較。

在實際生產(chǎn)中，為了降低裝置生產(chǎn)波動，建議應保持進料量穩(wěn)定，并盡可能在較高進料量下操作，維持物料平衡；處理低濃度的進料要采用較高的回流比，較低的熱負荷和回流量；隨進料濃度的升高，再沸器和冷凝器的熱負荷要同時增大，應采用較小的回流比。不僅要分析產(chǎn)物中甲醇的濃度，更要分析進料中甲醇的濃度，將含醇氣田采出水的測定作為日常監(jiān)控項目，定期按時檢測循環(huán)水的pH值。以便于做出科學的決策，保障生產(chǎn)的穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量的合格，減少產(chǎn)品質(zhì)量過剩等手段。

[1]張蔚.甲醇精餾技術淺析[J].2009，29(1)52-54.

[2]王登海.長慶氣田含醇污水甲醇回收工藝技術探討[J].石油與天然氣化工.2010，39(4)366-367.