特油超稠油脫硫次生氣分離回收利用工程工藝方案比選

趙媛媛

摘要：隨著環(huán)境保護日益受到重視，國家對節(jié)能減排提出了更為嚴格的要求，為了減少次生氣直接排放帶來的環(huán)境污染，油田積極推進次生氣分離回收的研究。文章對遼河油田特種油開發(fā)公司次生氣分離回收工程的工藝方案進行了討論。

關鍵詞：次生氣；分離回收；工藝方案；變壓吸附

1.項目概述和工藝簡介

1.1項目概述

目前遼河油田特種油開發(fā)公司伴生氣產量約15×104m3/d，主要成分為二氧化碳和甲烷，其中二氧化碳含量為61.23%，烷烴含量為34.04%。特種油開發(fā)公司采用密閉集輸、集中脫硫的方式處理伴生氣中硫化氫，脫硫后次生氣直接排放至大氣中，直接外排不僅對環(huán)境產生影響，也造成了能源的巨大浪費。本項目在曙光采油廠曙四聯(lián)合站北300米新建一座次生氣處理站，采用預處理（TSA）和變壓吸附（VPSA）工藝對SAGD5#計量接轉站、SAGD3#計量接轉站及3-3#脫硫點三處脫硫點的次生氣收集后進行分離回收，解決特種油開發(fā)公司次生氣排放問題，分離后的甲烷進入天然氣供氣管線作為鍋爐燃料，二氧化碳通過壓縮機氣態(tài)注入SAGD注汽井，實現氣體輔助SAGD，改善SAGD井開發(fā)效果，實現特種油開發(fā)公司安全環(huán)保運行。

1.2工藝簡介

來自SAGD5#計量接轉站、SAGD3#計量接轉站及3-3#脫硫點的次生氣經過集氣管線進入次生氣處理站，經過壓縮脫硫單元、預處理單元、變壓吸附脫碳單元及二氧化碳壓縮干燥脫水單元處理后得到合格的二氧化碳產品氣和甲烷產品氣。二氧化碳產品氣通過配氣管線在興Ⅵ SAGD和館陶SAGD兩個區(qū)域的注汽井，富甲烷產品氣通過配氣管線去曙光調壓站。具體見流程示意圖。

2.工藝方案比選

2.1預處理、干燥脫水單元

次生氣脫烴、脫水方法主要有甘醇吸收法、吸附法和低溫法3種方式。

（1）溶劑吸收法

溶劑吸收法是利用脫水溶劑的良好吸水性能，通過在吸收塔內氣體與溶劑逆流接觸進行氣、液傳質以脫除氣體中的水分。脫水劑中甘醇類化合物應用最為廣泛，其中三甘醇（TEG）溶劑為最佳。

（2）吸附法

吸附法是利用吸附劑吸附張力使氣體的烴和水分子被吸附劑內孔吸附而從氣體中除去的方法。常用的吸附劑有硅膠、分子篩等。

（3）低溫法

低溫分離法主要有節(jié)流膨脹制冷法和外部制冷法。膨脹制冷法又有JT閥節(jié)流制冷、膨脹機制冷等方法。采用節(jié)流制冷法脫烴、脫水，裝置設備簡單，一次性投資低，該方法主要用于有壓力能的氣體脫烴、脫水。

（4）次生氣脫烴、脫水工藝確定

次生氣脫烴、脫水工藝適應性分析見表1。

通過上述比較，推薦采用吸附法脫除次生氣中的重烴。

2.2變壓吸附脫碳單元

根據國內相關領域天然氣凈化技術應用現狀，工業(yè)上甲烷提濃的方法主要包括變壓吸附法、低溫液化法和膜分離法3種方式。

（1）變壓吸附工藝

變壓吸附（Pressure Swing Adsorption 簡稱PSA）氣體分離技術是近幾十年來發(fā)展起來的一種有效的氣體分離提純方法，利用吸附劑對不同氣體的吸附特性實現分離的目的。不同氣體在同一吸附劑上的吸附量、吸附速度、吸附力等存在差異。同時，吸附劑的吸附量隨壓力的變化也在不斷變化，加壓時完成混合氣體的吸附分離，降壓時吸附劑得以再生，從而實現氣體分離及循環(huán)使用吸附劑的目的。

（2）MEDA法脫碳工藝

MDEA 又稱為N-甲基二乙醇胺，MDEA 法脫碳技術是利用活化MDEA 水溶液在高壓常溫將天然氣或合成氣中的二氧化碳吸收，并在降壓和升溫的情況下，二氧化碳又從溶液中解吸出來，同時溶液得到再生。

（3）膜分離工藝

膜分離方法工作原理：氣體通過高分子膜時，由于不同種類的氣體在膜中具有不同的溶解度和擴散系數，導致相對滲透速率不同。水、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等滲透較快，而甲烷、氮氣、一氧化碳和氬氣等則滲透較慢。原料氣在膜兩側壓差作用下，滲透速率相對較快的氣體在滲透側被富集，而滲透速率相對較慢的氣體在滯留側被富集。

（4）次生氣分離回收工藝確定

次生氣分離回收工藝適應性分析見表2。

通過上述比較，推薦采用變壓吸附法分離甲烷和二氧化碳。

3.結論

（1）近年來，變壓吸附用吸附劑的性能不斷提高，主要表現在吸附劑的吸附量提高、產品組分的分離系數的提高、雜質組分吸附前沿的降低、再生比較容易及吸附強度提高等方面，目前變壓吸附在脫二氧化碳方面是比較成熟的技術。

（2）本項目的次生氣經過集氣管線進入次生氣處理站，經過壓縮脫硫單元脫除有機硫，脫有機硫后的次生氣經過預處理單元采用變溫吸附（TSA）脫除重烴，脫重烴后的次生氣進入變壓吸附脫碳單元及二氧化碳壓縮干燥脫水單元采用變壓吸附（VPSA）工藝得到合格的甲烷產品氣和二氧化碳產品氣。

（作者單位：中油遼河工程有限公司）