甲醇回收工藝在天然氣烴水露點(diǎn)控制裝置中的技術(shù)研究

陳飛

摘 要：介紹了天然氣處理工藝中通常采用的低溫分離烴水露點(diǎn)控制裝置中，在注入水合物抑制劑時(shí)，采用了注入甲醇防凍的工藝。并對(duì)甲醇回收工藝在天然氣烴水露點(diǎn)控制裝置中的應(yīng)用原理和主要工藝流程，以及再生和回收方法，進(jìn)行了研究，認(rèn)為相比一般的甲醇回收方法，此工藝的更為安全，節(jié)能環(huán)保，且甲醇回收操作簡(jiǎn)單，損耗低。

關(guān)鍵詞：天然氣;甲醇注入;氣提再生;烴水露點(diǎn)

1 概述

在油氣田開采過(guò)程中，天然氣多為富含重組分的凝析氣和油田伴生氣。要將天然氣通過(guò)一些的工藝進(jìn)行處理已達(dá)到管輸天然氣標(biāo)準(zhǔn)輸送出去進(jìn)行銷售。因此必須脫出天然氣中含有的水分和重?zé)N組分，即是天然氣處理工藝中所說(shuō)的烴、水露點(diǎn)控制。對(duì)于含有較多重?zé)N的油田伴生氣和凝析天然氣而言，能同時(shí)有效脫除其中水和烴的方法是溫降法，其中包括節(jié)流膨脹制冷法和外部制冷法[1]。

在天然氣降溫過(guò)程中，隨著天然氣溫度的降低，凝結(jié)的水和重?zé)N會(huì)逐漸形成水合物。它們一旦形成，就會(huì)開始聚集在管道、設(shè)備及儀表等氣體流通緩慢處，當(dāng)體積達(dá)到一定程度就可能堵塞管路影響正常的裝置生產(chǎn)。造成儀表和設(shè)備失靈等，甚至超壓等事故。目前油氣生產(chǎn)中廣泛采用注入抑制劑預(yù)防水合物生成的措施，包括CaCl2、甲醇、乙二醇、二甘醇等一些電解質(zhì)[2]。其中甲醇和乙二醇是油氣工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的熱力學(xué)抑制劑[3]。

2 甲醇回收工藝

2.1 甲醇再生工藝現(xiàn)狀

目前，已知的天然氣烴水露點(diǎn)控制裝置中甲醇回收工藝是在未處理天然氣中注入甲醇后，經(jīng)過(guò)兩級(jí)冷卻至目標(biāo)溫度后進(jìn)入到低溫分離器進(jìn)行油氣水三相分離，之后低溫分離器中分出的富含甲醇的水相通過(guò)泵輸送至甲醇精餾塔，塔頂分出的甲醇進(jìn)入至甲醇儲(chǔ)罐，再通過(guò)甲醇注入泵將再生的甲醇注入到天然氣管線實(shí)現(xiàn)甲醇的回收。其中在蘇里格氣田的甲醇回收裝置工藝采取常壓精餾工藝集中處理[4]。

但是，這種工藝需要的設(shè)備多，消耗的能量相對(duì)更多，操作成本相對(duì)較高。為了能節(jié)省能源，減少設(shè)備數(shù)量，便于操作。采用低溫甲醇?xì)馓嵩偕に噷?duì)甲醇溶液進(jìn)行回收，該工藝不僅能夠?qū)崿F(xiàn)甲醇的高效循環(huán)利用，減少甲醇用量，還能減少設(shè)備數(shù)量，節(jié)省能源。

2.2 甲醇?xì)馓嵩偕に?/p>

2.2.1 天然甲醇注入工藝

未處理天然氣進(jìn)入裝置后先分出一部分作為氣提氣，從原流程來(lái)的原料天然氣進(jìn)入該裝置后先分出一股天然氣用作氣提氣，剩下的天然氣注醇之后經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)閥降壓至合適的壓力，與氣提后天然氣混合進(jìn)入到氣氣換熱器降溫，降溫后天然氣進(jìn)入到丙烷蒸發(fā)器，進(jìn)一步冷卻至目標(biāo)溫度后進(jìn)入到低溫分離器進(jìn)行油氣水三相分離，分離出的輕油去裝置外的輕油處理裝置，氣相烴水露點(diǎn)合格并去氣氣換熱器提供冷量后出裝置外輸，富含甲醇的污水通過(guò)氣提塔喂液泵輸送至甲醇?xì)馓崴M(jìn)行甲醇?xì)馓峄厥铡榉乐乖诶鋮s過(guò)程中，凝析水與天然氣結(jié)合形成天然氣水合物，除在進(jìn)裝置后設(shè)置甲醇主入口，在氣氣換熱器以及丙烷蒸發(fā)器天然氣入口處也設(shè)置甲醇注入口，降低水合物生成溫度。

甲醇卸料泵負(fù)責(zé)將界區(qū)外甲醇輸送至甲醇儲(chǔ)液罐中，甲醇注入泵負(fù)責(zé)將補(bǔ)充用甲醇注入至三個(gè)注醇點(diǎn)，抑制天然氣中的水合物產(chǎn)生。甲醇儲(chǔ)液罐儲(chǔ)存一定量的甲醇，由于注入的甲醇不可能完全回收，會(huì)產(chǎn)生損失，所以供補(bǔ)充使用。

2.2.2 氣提氣甲醇回收工藝

氣提氣經(jīng)過(guò)氣提氣換熱器（2）、氣提氣電加熱器（3）升溫至60℃后從甲醇?xì)馓崴撞窟M(jìn)入。在（5）中氣提氣與低溫分離器（7）產(chǎn)出的污水逆向接觸，甲醇不斷進(jìn)入氣相，液相中甲醇濃度不斷降低，最終塔底污水的甲醇濃度為0.1%wt，塔底液相調(diào)節(jié)閥與塔底液位關(guān)聯(lián)，將污水排放至閉排管線，塔頂氣提氣將甲醇帶出并進(jìn)入到氣提氣換熱器（2）進(jìn)行熱量回收，之后返回至氣氣換熱器（4）入口管線與天然氣主管線匯合，實(shí)現(xiàn)甲醇的回收。

在低溫分離溫度在-8℃時(shí)，含甲醇的水溶液進(jìn)入到氣提塔進(jìn)行甲醇吸收。甲醇從氣提塔排出含量小于2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），氣提甲醇回收率達(dá)到98%，消耗的甲醇基本作為外輸天然氣攜帶至下游。

3 甲醇?xì)馓嵩偕に噧?yōu)點(diǎn)

本甲醇?xì)馓嵩偕に嚕に嚵鞒毯?jiǎn)單，無(wú)放空，無(wú)明火或電加熱設(shè)備，特別適用于早期油氣田開發(fā)使用。

能夠?qū)崿F(xiàn)甲醇的高效回收，減少甲醇注入量，同時(shí)相比以往甲醇精餾回收的流程，設(shè)備數(shù)量減少（減少了塔頂冷凝器、再生甲醇儲(chǔ)罐、塔頂回流泵、塔底再沸器），操作管理方便，是一種非常經(jīng)濟(jì)高效的工藝方案。

分離出的含醇污水通過(guò)泵輸送至甲醇?xì)馓崴敳浚c甲醇?xì)馓崴撞窟M(jìn)入的氣提氣在塔內(nèi)與逆向接觸。提高甲醇注入壓力，能有效增加回收率，有效控制污水中甲醇含量，減少環(huán)境污染。

氣提氣先經(jīng)過(guò)氣提氣換熱器初步升溫后，回收一部分天然氣中的熱量，再進(jìn)入至氣提氣電加熱器加熱至所需溫度后從底部進(jìn)入至甲醇?xì)馓崴？梢宰畲罄煤突厥漳芰浚瑴p少能耗。

甲醇水溶液在低溫分離器中分離，分離器選用三相分離器型式，且液相分離部分設(shè)有聚結(jié)填料，氣相出口前設(shè)有絲網(wǎng)除沫器，提高氣液分離效率和油水分離效率。

4 結(jié)論

因甲醇常規(guī)的加熱再生方式會(huì)帶來(lái)有毒尾氣的排放，而通過(guò)氣提再生方式回收甲醇，能夠杜絕尾氣排放的缺點(diǎn)，滿足現(xiàn)場(chǎng)操作和使用安全性。

通過(guò)氣提再生，取消的傳統(tǒng)的重沸器加熱爐，利用回收外輸氣熱量，能夠有效節(jié)能降耗，減少設(shè)備一次性投入，且后期維護(hù)成本大大減少。

能夠有利于設(shè)備的撬裝一體化和模塊化，裝置布置能給現(xiàn)場(chǎng)操作創(chuàng)造一個(gè)良好的操作條件，有利于設(shè)備集成，投產(chǎn)使用方便快捷。

污水中甲醇含量控制需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保政策結(jié)合，調(diào)整氣提氣量和氣提溫度能夠有效控制含量參數(shù)，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)該工況調(diào)整。

參考文獻(xiàn)：

[1]王協(xié)琴.天然氣脫水脫烴方法介紹[J].天然氣技術(shù)，2009， 3（5）：51-54.

[2]孫長(zhǎng)宇，黃強(qiáng)，陳光進(jìn).氣體水合物形成的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)研究進(jìn)展[J].化工學(xué)報(bào)，2006，17（2）： 62-63.

[3]王書淼，吳明等.管內(nèi)天然氣水合物抑制劑的應(yīng)用研究[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2006，25（2）：43-46.

[4]鄧偉，孟海龍，王順喜.甲醇回收工藝在蘇里格氣田的應(yīng)用[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2011，30（1）：100-102.