增壓生產(chǎn)模式下提升脫水橇運行效果措施分析

張保書（伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司，新疆 伊寧 835000）

中國大唐集團公司是我國重要的能源企業(yè)，近年來針對煤制天然氣工藝的研發(fā)和應(yīng)用取得了豐碩的成果，為解決我國能源結(jié)構(gòu)不平衡做出了重要貢獻(xiàn)。針對煤制天然氣脫水主要從煤化工首站出發(fā)，針對煤制工藝氣進(jìn)行必要的凈化。

1 前言

煤制合成天然氣技術(shù)是對煤炭資源的綠色利用，在生產(chǎn)中需要對天然氣進(jìn)行脫水，以適應(yīng)安全、高效的輸送要求，其中三甘醇脫水工藝應(yīng)用最為廣泛，其特點是成本低、易操作、露點降大、運行可靠；基于此，國內(nèi)大部分煤制天然氣合成裝置（如魯奇爐）都配置了三甘醇脫水撬裝置，脫水撬主要有兩個部分構(gòu)成，其一是高壓吸收脫水系統(tǒng)，其二是低壓高溫再生系統(tǒng)，此外還包括吸收塔、閃蒸罐、再生器、緩沖罐、過濾器等。

再生系統(tǒng)中容納了貧甘醇材料，經(jīng)過冷卻和加壓之后被輸送到吸收塔頂部，經(jīng)過橫向管道緩沖進(jìn)入下層塔板。從這一階段開始，根據(jù)不同的天然氣脫水需求進(jìn)行設(shè)置。一般情況下，進(jìn)入吸收塔之后三甘醇和天然氣就會在上層接觸并進(jìn)行初步脫水，隨后天然氣進(jìn)入閃蒸罐，分理處內(nèi)部的烴類氣體之后，依次通過過濾器，清理雜質(zhì)和結(jié)垢并進(jìn)入再生器。

大部分脫水撬中都存在一個三甘醇的循環(huán)回收系統(tǒng)，而根據(jù)天然氣與三甘醇進(jìn)行脫水作業(yè)的形態(tài)區(qū)分，分別有貧甘醇、三甘醇、富三甘醇單個階段，通過不斷的循環(huán)與變化，實現(xiàn)天然氣的脫水要求。

2 增壓生產(chǎn)模式下提升脫水橇運行存在問題

煤制天然氣反應(yīng)爐由于工藝的限制，在生產(chǎn)中存在高壓、高溫的環(huán)境，同時，也需要不斷的進(jìn)行增壓來確保地面管道的運輸需求。但是，當(dāng)天然氣經(jīng)過壓縮機增壓之后，就會導(dǎo)致脫水撬內(nèi)的壓力隨之增加，在同等條件下，溫度快速上升，脫水撬的進(jìn)口天然氣中水含量大大提升。

第一，通過對比分析可知，在增壓生產(chǎn)模式下，天然氣進(jìn)入脫水撬中的溫度明顯上升，天然氣中的水分子呈現(xiàn)出不飽和的狀態(tài)，單位體積的天然氣水分子含量增加。數(shù)據(jù)顯示，處理氣量達(dá)到50X104m3/d的時候，如果加壓前的壓力值為3.5MPa，在滿足天然氣中水分含量完全飽和的狀態(tài)下，增壓后的壓力會達(dá)到5.4MPa。由此判斷，增壓生產(chǎn)會提高脫水撬的運行難度，降低脫水效率。

第二，脫水撬運行在同等壓力下，溫度影響十分明顯。脫水撬氣溫影響的主要是露點降，從30攝氏度到50攝氏度的過程中，含水量基本上不變，但露點降的變化幅度在30%左右。

3 增壓生產(chǎn)模式下改善脫水效果的措施分析

3.1 循環(huán)量對天然氣露點的影響

露點降是天然氣脫水深度的一種表達(dá)方式，以普帕克脫水橇工藝流程為例，通過實驗數(shù)據(jù)表明，當(dāng)天然氣在脫水撬進(jìn)口的溫度平衡在35℃左右，三甘醇的濃度在95%以上，設(shè)定三甘醇循環(huán)量在每小時300-600升，整個過程中露點降變化并不明顯。

3.2 貧甘醇濃度對露點的影響

貧甘醇中的TEG濃度對降低天然氣露點作用十分明顯，同樣在天然氣進(jìn)塔溫度為35℃的過程中，設(shè)定循環(huán)量為每小時400升，在脫水量變化并不明顯的情況下，天然氣的露點就會產(chǎn)生很顯著地改變。

通過對循環(huán)量和貧甘醇濃度的分析，不難看出露點和脫水量存在直接的關(guān)系，如果進(jìn)塔溫度升高則會導(dǎo)致露點下降，在常溫影響下，壓縮機的功率越大，對三甘醇脫水效果的影響越大，脫水撬整體效率越低。

目前國內(nèi)針對脫水撬的對應(yīng)問題解決，主要采用這種的方式，即保障脫水的標(biāo)準(zhǔn)，又穩(wěn)定露點的要求?？梢圆捎迷黾迎h(huán)境下對多井輪換加熱節(jié)流的工藝，這種改進(jìn)方法必須對加熱爐進(jìn)行改造，滿足最低的高壓氣井加熱要求。

在增壓生產(chǎn)模式下，天然氣進(jìn)入吸收塔的過程，已經(jīng)決定了三甘醇脫水性能的90%效果，簡單地分析，導(dǎo)致外輸露點不合格的要素可以從三甘醇循環(huán)量去分析，通過提升貧甘醇的TEG濃度來滿足。同時，在壓縮機冷空氣工作正常的情況下（天然氣進(jìn)口溫度平衡狀態(tài)），壓縮后的天然氣可以事先進(jìn)行熱力轉(zhuǎn)換，以釋放飽和緊密的水分子，增加單位容量內(nèi)貧甘醇的吸收量。

4 結(jié)語

天然氣是一種清潔、高效、優(yōu)質(zhì)的能源，在現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)和工業(yè)發(fā)展中有巨大的作用。我國的天然氣蘊含量原本不足，因此提高煤制天然氣的工藝就顯得尤為重要，通過增壓生產(chǎn)模式的開展，可以有效提升天然氣產(chǎn)量，但同時也會導(dǎo)致脫水撬進(jìn)氣口的含水量增加，導(dǎo)致外輸露點的問題。因此，單純地提高三甘醇循環(huán)工藝來實現(xiàn)脫水并不科學(xué)，應(yīng)該與露點控制相結(jié)合改善脫水撬的工藝技術(shù)。

[1]李亞萍,呼延念超.三甘醇脫水橇含硫尾氣處理技術(shù)研究及應(yīng)用[J].石油規(guī)劃設(shè)計,2014,03:21-22+48.

[2]溫立憲,陳斌,呂海霞.增壓生產(chǎn)模式下提升脫水橇運行效果措施分析[J].石油化工應(yīng)用,2014,06:112-115.