雙塔精餾回收甲醇在蘇里格第五天然氣處理廠的應(yīng)用

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

袁芳（長(zhǎng)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(yùn)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(duì)人體和環(huán)境都有強(qiáng)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(chǎng)含醇?xì)馓锊沙鏊状己慷酁?0%-30%，因此，必須對(duì)其進(jìn)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(cuò)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(duì)液流的推動(dòng)，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(shí)可以使液體變成多程折流的流動(dòng)趨勢(shì)，增加了液體流道的長(zhǎng)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(dú)特，有良好的親水性能，其表面可形成極薄的液膜湍動(dòng)，氣流的傾斜曲折通道能促進(jìn)氣流但又不阻擋氣流。

2 甲醇回收裝置運(yùn)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(shù)。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(shí)現(xiàn)甲醇和水分離的單元操作。蒸汽由塔底進(jìn)入，原料液由塔頂進(jìn)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(diǎn))組分不斷地向蒸汽中轉(zhuǎn)移，蒸汽中的難揮發(fā)(高沸點(diǎn))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(dá)到組分分離的目的。由塔頂上升的蒸汽進(jìn)入冷凝器，冷凝的液體的一部分作為回流液返回塔頂進(jìn)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?dú)堃喝〕觥?/p>

3 單、雙塔運(yùn)行效果比較

3.1 對(duì)原料液中含醇量的要求

3.1.1 雙塔精餾對(duì)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(shí)間長(zhǎng)，因此，即便是低濃度的原料液也能達(dá)到很好的精餾效果。雙塔精餾裝置對(duì)原料液濃度要求范圍為10%-45%。實(shí)際生產(chǎn)中原料液弄度僅僅為10%左右，低濃度的含醇?xì)馓锊沙鏊?，?jīng)雙塔精餾后，塔釜液可達(dá)到回注要求的標(biāo)準(zhǔn)，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(hù)自然環(huán)境。

3.1.2 單塔精餾對(duì)原料液中含醇量的要求

單塔精餾裝置相對(duì)于雙塔精餾裝置而言，原料水在其內(nèi)部停留時(shí)間較短，即精餾時(shí)間短，精餾效果較雙塔精餾差。因此，單塔精餾裝置只能對(duì)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(duì)原料液濃度要求范圍為20%-50%。而實(shí)際生產(chǎn)中，含醇?xì)馓锂a(chǎn)出水濃度僅為10%左右，導(dǎo)致甲醇回收裝置偏離設(shè)計(jì)運(yùn)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(jì)算可知，雙塔精餾產(chǎn)品中甲醇含量，基本滿足了設(shè)計(jì)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(duì)含醇?xì)馓锂a(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(jì)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(fèi)用和能耗相對(duì)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(shí)現(xiàn)在線清洗，重復(fù)利用。雙塔優(yōu)良的預(yù)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(dòng)強(qiáng)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(shí)際生產(chǎn)情況，結(jié)合西安石油大學(xué)雙塔精餾軟件模擬不同操作工況下該塔的運(yùn)行狀況，通過本文計(jì)算以及在實(shí)際生產(chǎn)中現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)行情況，進(jìn)行了數(shù)據(jù)計(jì)算及分析比較。

在實(shí)際生產(chǎn)中，為了降低裝置生產(chǎn)波動(dòng)，建議應(yīng)保持進(jìn)料量穩(wěn)定，并盡可能在較高進(jìn)料量下操作，維持物料平衡；處理低濃度的進(jìn)料要采用較高的回流比，較低的熱負(fù)荷和回流量；隨進(jìn)料濃度的升高，再沸器和冷凝器的熱負(fù)荷要同時(shí)增大，應(yīng)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(jìn)料中甲醇的濃度，將含醇?xì)馓锊沙鏊臏y(cè)定作為日常監(jiān)控項(xiàng)目，定期按時(shí)檢測(cè)循環(huán)水的pH值。以便于做出科學(xué)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(shù)淺析[J].2009，29(1)52-54.

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