煤層氣脫水處理與節(jié)能技術(shù)研究

何海龍 鄒學(xué)濤 王鵬飛（中石油渭南煤層氣管輸有限責任公司， 陜西 渭南 714019）

煤層氣脫水處理與節(jié)能技術(shù)研究

何海龍 鄒學(xué)濤 王鵬飛（中石油渭南煤層氣管輸有限責任公司， 陜西 渭南 714019）

煤層氣脫水處理與節(jié)能技術(shù)運用中關(guān)鍵是要加強工藝與技術(shù)的優(yōu)化選擇，通過科學(xué)分析煤層氣進入脫水設(shè)備的溫度，來分析并推斷出科學(xué)的節(jié)能技術(shù)措施，以此來減少設(shè)備運行投資。本文分析了煤層氣脫水處理工藝以及相關(guān)的節(jié)能技術(shù)。

煤層氣;脫水處理;節(jié)能技術(shù)

煤層氣脫水通常有多種工藝、技術(shù)和方法，其中最為常見的脫水工藝為：冷凝分離脫水、溶劑吸收脫水等，不同的脫水工藝有自身的優(yōu)勢、優(yōu)點，同時，也存在一定的問題和缺陷，實際的煤層氣處理要根據(jù)煤層氣量大小等做出優(yōu)化選擇，優(yōu)選成本低、經(jīng)濟性優(yōu)、效率高的煤層氣脫水處理工藝和節(jié)能技術(shù)。

1 煤層氣脫水處理技術(shù)

實際的脫水處理通常要參照煤層氣處理廠的規(guī)模、大小等，根據(jù)氣量大小來選擇脫水處理技術(shù)與措施，如果氣量相對小，則一般選擇兩套以上的脫水處理設(shè)備。

對于天然氣來說，其脫水處理通常選擇以下方式和方法：冷凝分離法、溶劑吸收法、固體吸附法。不同處理方法有著屬于自己的優(yōu)勢特征。例如：冷凝分離法能夠達到對水露點、烴露點的同步調(diào)控，然而，當溫度較低時，則容易生成水合物，對此就要提前添加抑制劑，控制水合物的生成。同時，可以外設(shè)冷源達到低溫、冷量的目標，這一脫水技術(shù)顯著缺點在于成本較高。

固體吸附脫水則是依靠固體吸附劑進行脫水的一種方法。其脫水原理為：表面孔隙較多具有吸附性的固體物質(zhì)，能夠高效吸收水分，將其同煤層氣接觸，從而吸收并除掉氣體內(nèi)部的水體。固體吸附法脫水的顯著特征為：露點相對較低，通常用在深冷設(shè)備內(nèi)，如果工程實際對于煤層氣露點有過分的規(guī)定情況下，可以嘗試選擇此脫水技術(shù)。

溶劑吸收法作為又一種脫水方法，其運行原理主要依托于三甘醇工藝技術(shù)，該工藝最常用于煤層氣脫水工作過程中，實際應(yīng)用中體現(xiàn)出安全、穩(wěn)定、先進等特點。同普通脫水工藝比較，也具有一定的優(yōu)勢，體現(xiàn)為方便操作、流程簡單、露點大、能夠再生、成本合理、保護溶劑不受損等優(yōu)勢。該工藝通常被用于煤層氣脫水處理中。

由于煤層氣進站后，其壓力相對低，通常應(yīng)該選擇增壓之前進行脫水處理，也要參照實際的煤層氣處理量、進氣壓力、技術(shù)條件、經(jīng)濟能力等來進行增壓前后的脫水方式選定，增壓前后的脫水效果與成本也有所差異。

例如：增壓前，煤層氣處理量達到100×104m3/d時，進氣壓力要達到1.2MPa， 操作壓力下的露點在冬夏兩個季節(jié)要分別達到-17℃，-12℃，燃料氣耗量達到89.1×104m3/a，設(shè)備的投資也要達到730萬元。

相反，增壓后，煤層氣處理量達到100×104m3/d時，進氣壓力則達到3.9MPa，操作壓力下的露點在冬夏兩個季節(jié)要分別達到-5℃，0℃，燃料氣耗費量也要達到61.4×104m3/a，設(shè)備的投資也要達到510萬元。

一般來說，煤層氣進站時壓力相對低，若選擇增壓前脫水操作，由于煤層氣自身有著較大的水量，則會加劇脫水負擔，使得投資量急劇上升，所以，應(yīng)該選擇增壓后脫水。

2 煤層氣處理的節(jié)能技術(shù)分析

（1）三甘醇脫水進氣溫度的把握 三甘醇脫水設(shè)備具有自身的技術(shù)參數(shù)，其中最重要的參數(shù)為：進料濕氣溫度，一般流向吸收塔的濕氣，其溫度要大致處于16～50℃，這是因為當溫度過低，也就是濕氣進塔溫度小于15℃時，對應(yīng)的吸收塔塔板甘醇粘度也將上升，導(dǎo)致塔板效率降低，壓降上升，對應(yīng)也將耗費更多的甘醇，增加了脫水成本，相反，如果溫度過高，高出50℃，那么進料濕氣內(nèi)部的水分量也將繼續(xù)上升，此時就需要讓甘醇變得更濃、濃度更高，才能達到預(yù)期的脫水施工目標，無疑也增加了溶液成本，而且，如果進料濕氣溫度超出一定數(shù)值、達到過高標準還可能導(dǎo)致甘醇從液態(tài)變成氣態(tài)，無疑也加劇了其氣化損失。

可以根據(jù)煤層氣具體的特點、脫水量等來選擇先增壓再脫水的工藝，此時，進脫水設(shè)備的溫度最高為50～55℃，三甘醇循環(huán)量會大幅度提高。

（2）煤層氣換熱節(jié)能操作 對于煤層氣脫水來說，要想達到預(yù)期的節(jié)能目標，可以通過以下兩大方法和方式來控制脫水設(shè)備的溫度，分別為：設(shè)置煤層氣進站換熱器、循環(huán)水冷系統(tǒng)。其中前者的主要功能體現(xiàn)為：煤層氣增壓前，以及增壓后，二者由于存在溫度差，能夠達到換熱的目標，以此能夠有效控制高溫季節(jié)下，煤層氣進入脫水設(shè)備的溫度，通常在40℃以下。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)則能夠有效控制煤層氣溫度，使其在40℃以下，然而，該系統(tǒng)通常成本過大，資金需求量大，投資量過大，而且需要占用一定的空間、面積，無論從成本控制、投資控制、耗水等方面都不適宜采用該系統(tǒng)。

3 結(jié)語

煤層氣因為體現(xiàn)出低產(chǎn)、低壓等特征，而且通常進站壓力相對低，對此就要選好脫水工藝，一般需要選擇先增壓再脫水的技術(shù)，而且要科學(xué)控制煤層氣進入脫水設(shè)備時的溫度，通常維持在40℃相對適宜，而且也可以增設(shè)進站換熱器，憑借冷量來有效控制煤層氣進氣設(shè)備的溫度，以此來控制甘醇循環(huán)量、損耗量等，這樣才能真正達到節(jié)能降耗的效果。

［1］馮凱生，李巧玲，等.低壓大處理量天然氣三甘醇脫水橇裝置［J］.石油規(guī)劃設(shè)計，2012，17（4）：40-41.

［2］劉燁，巴璽立，劉忠付，等.煤層氣地面工藝技術(shù)及優(yōu)化分析［J］.石油規(guī)劃設(shè)計，2013，19（4）：34-37.

［3］蔣洪，楊昌平，吳敏，等.天然氣三甘醇脫水裝置節(jié)能分析［J］.石油與天然氣化工，2010，39（2）：122-127.