集氣站TEG脫水撬再生尾氣治理研究與應(yīng)用

喬光輝，曾繼磊，葛 濤，李 慧，衛(wèi)國(guó)鋒

（1.西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西西安 710018；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第五采油廠，陜西西安 710200；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，陜西西安 710200）

集氣站TEG脫水撬再生尾氣治理研究與應(yīng)用

喬光輝1，曾繼磊1，葛 濤1，李 慧2，衛(wèi)國(guó)鋒3

（1.西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司，陜西西安 710018；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第五采油廠，陜西西安 710200；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，陜西西安 710200）

本文以氣田集氣站為例，根據(jù)TEG脫水撬現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，通過(guò)模擬計(jì)算TEG再生尾氣中H2S的含量和廠界H2S濃度變化趨勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)廠界無(wú)組織排放數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示超過(guò)限值要求。尾氣治理采用“氣液分離+焚燒”工藝，尾氣通過(guò)煙囪有組織排放，經(jīng)監(jiān)測(cè)，采用該工藝處理后尾氣排放符合規(guī)范要求，集氣站和廠界味道消除，治理效果顯著。

TEG脫水；含硫天然氣；再生尾氣

長(zhǎng)慶靖邊氣田針對(duì)下古生界含H2S天然氣進(jìn)行開發(fā)，形成了以“高壓集氣、集中注醇、多井加熱，間歇計(jì)量，小站脫水、集中凈化”為核心的地面建設(shè)模式[1]。

為減緩干線腐蝕，提高集氣干線的使用壽命，接入干線之前天然氣均需在集氣站內(nèi)脫水，集氣站設(shè)置脫水撬，采用TEG（三甘醇）吸收脫水工藝。甘醇溶液在吸收塔中脫除天然氣中水蒸氣的同時(shí)，也會(huì)溶解少量的氣體，如果氣體內(nèi)含有大量的H2S和CO2，其溶解度會(huì)更高些[2]。

部分集氣站由于原料天然氣中H2S含硫較高（達(dá)到2 000 mg/m3～3 000 mg/m3），在使用TEG脫水過(guò)程中，少量H2S溶解在TEG溶液中，在TEG溶液再生過(guò)程中被解析出來(lái)，經(jīng)脫水撬精餾柱排氣口（高度6 m）排放至大氣中。由于排放尾氣中含有H2S，集氣站及周邊出現(xiàn)臭味，影響了集氣站的安全運(yùn)行和周邊環(huán)境。

本文以某集氣站為例，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，通過(guò)模擬計(jì)算TEG再生尾氣中H2S的含量和廠界H2S濃度變化趨勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)廠界無(wú)組織排放數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示超標(biāo)。尾氣治理采用“氣液分離+焚燒”工藝，尾氣通過(guò)煙囪有組織排放，經(jīng)監(jiān)測(cè)，采用該工藝處理后H2S、SO2的排放濃度符合規(guī)范要求，集氣站和廠界味道消除，治理效果顯著。

1 模擬計(jì)算

采用UNISIM工程模擬軟件對(duì)該站TEG脫水過(guò)程進(jìn)行計(jì)算，三甘醇再生尾氣計(jì)算結(jié)果（見表1）。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)和軟件模擬結(jié)果，由于H2S在TEG溶液中具有一定的溶解度[3]，通常尾氣中H2S濃度相對(duì)于原料氣有2～6倍的升高，本次尾氣濃度取原料氣濃度的5倍，結(jié)果（見表2）。

2 廠界量化風(fēng)險(xiǎn)分析

采用量化風(fēng)險(xiǎn)分析軟件PHAST對(duì)該站脫水撬尾氣進(jìn)行H2S濃度量化分析（按照尾氣中H2S的濃度為10 250 mg/m3），形成的分析模型（見圖 1）。

由模擬計(jì)算結(jié)果可以看出，2 m高度釋放源20 m之內(nèi)H2S濃度非常低，隨著距離的增加，H2S濃度逐漸增加，當(dāng)距釋放源超過(guò)35 m時(shí)，H2S濃度達(dá)到0.4 mg/L（0.1 mg/m3），已經(jīng)超過(guò)無(wú)組織排放限值要求。該模型只考慮擴(kuò)散情況，未考慮風(fēng)向的影響。

3 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果

對(duì)集氣站廠界H2S濃度情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。在該站圍墻東、南、西、北四個(gè)方向離圍墻8 m處設(shè)立4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（見圖2），高度2 m。每2 h對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行采樣，共4次，取最大測(cè)定值。監(jiān)測(cè)結(jié)果（見表3）。集氣站脫水撬尾氣排放高度為6 m，屬于無(wú)組織排放，廠界空氣中H2S排放濃度測(cè)定值最大為0.253 mg/m3，根據(jù)惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB14554-93），集氣站廠界H2S濃度超過(guò)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值要求（≤0.1 mg/m3）。

表2 再生尾氣H2S含量預(yù)測(cè)

圖1 2 m高度釋放源48 m內(nèi)H2S濃度變化曲線

表3 集氣站無(wú)組織廢氣監(jiān)測(cè)結(jié)果

圖2 集氣站廠界H2S濃度監(jiān)測(cè)位置示意圖

4 尾氣治理工藝

當(dāng)原料氣H2S濃度不高時(shí)，TEG脫水再生尾氣排出的H2S可灼燒排放。集氣站脫水撬尾氣治理采用“氣液分離+焚燒”工藝（見表4）。含H2S尾氣在脫水撬精餾柱排氣口經(jīng)管線降溫后，進(jìn)入氣液分離器，分液后的氣體進(jìn)入尾氣焚燒爐。尾氣中的H2S在焚燒爐內(nèi)經(jīng)高溫與空氣中O2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為SO2，通過(guò)16 m高煙囪排放至大氣。在氣液分離器中分離出的液體排至地埋污水罐，定期外運(yùn)。工藝原理流程圖（見圖3）。

圖3 尾氣治理工藝原理流程圖

表4 尾氣焚燒爐主要工藝參數(shù)

表5 治理后煙囪有組織排放監(jiān)測(cè)結(jié)果

5 治理效果

治理后，該站脫水撬尾氣屬于有組織排放，對(duì)該站焚燒爐煙囪排放情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。

采樣方法：煙囪排氣口取樣，每4 h取樣一次，共計(jì)3個(gè)樣品，取最低測(cè)定值。經(jīng)監(jiān)測(cè)，處理后H2S、SO2的排放濃度滿足規(guī)范要求（見表5）。

6 結(jié)論

（1）對(duì)于含H2S天然氣，采用TEG脫水工藝，H2S溶解在TEG溶液中，再生過(guò)程解析出來(lái)隨尾氣排放至大氣。

（2）量化風(fēng)險(xiǎn)分析和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，集氣站廠界H2S濃度超過(guò)廢氣無(wú)組織排放限值要求。

（3）當(dāng)原料氣H2S濃度不高時(shí)，TEG脫水再生尾氣采用“氣液分離+焚燒”治理工藝，尾氣通過(guò)16 m煙囪有組織排放，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)處理后尾氣中H2S、SO2排放滿足規(guī)范要求。

［1］ 李時(shí)宣.長(zhǎng)慶低滲透氣田地面工藝技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2015：16.

［2］ 王遇冬.天然氣處理與安全［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2008：135.

［3］ 王開岳.天然氣凈化工藝-脫硫脫碳、脫水、硫磺回收及尾氣處理［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008：255-261.

寧夏石化探索化肥業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型新途徑尿素“添”進(jìn)柴油車，環(huán)保！

6月21日獲悉，寧夏石化公司加快推進(jìn)車用尿素項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度，積極探索化肥業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型發(fā)展新途徑?！澳壳?，年產(chǎn)3萬(wàn)噸車用尿素項(xiàng)目的可行性研究報(bào)告編制工作已經(jīng)完成?！睂幭氖萍脊芾聿块T負(fù)責(zé)人姜磊告訴記者。

寧夏石化擁有3套尿素生產(chǎn)裝置，但隨著近些年農(nóng)用尿素產(chǎn)能過(guò)剩的嚴(yán)峻局面，僅1套裝置開工生產(chǎn)。為此，農(nóng)用尿素向工業(yè)用途轉(zhuǎn)型成為化肥業(yè)務(wù)求生存謀發(fā)展的一條途徑。寧夏石化經(jīng)過(guò)大量的市場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)車用尿素市場(chǎng)剛剛起步，市場(chǎng)空間、需求潛力大。

近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)大氣污染排放治理的力度不斷加大，尾氣處理政策嚴(yán)格執(zhí)行，車用尿素市場(chǎng)需求呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。

按目前國(guó)內(nèi)柴油車保有量算，如汽車尾氣全部得到處理，年需柴油尾氣凈化液大約在700萬(wàn)噸，全國(guó)年產(chǎn)能僅為200萬(wàn)噸左右。

國(guó)內(nèi)主要車用尿素品牌主要分布在華東以及江南地區(qū)，路途遠(yuǎn)，物流運(yùn)輸成本高，儲(chǔ)存條件苛刻，車用尿素僅有約500千米銷售使用半徑。

寧夏石化地處銀川地區(qū)，與陜西甘肅、內(nèi)蒙古等省、自治區(qū)毗鄰，區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯，成本優(yōu)勢(shì)較大。

為抓住市場(chǎng)機(jī)遇，進(jìn)一步豐富尿素產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開辟公司新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，積極探索化肥業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型升級(jí)有效途徑，寧夏石化公司決定開展車用尿素新產(chǎn)品開發(fā)與研究工作，利用公司尿素產(chǎn)品，研發(fā)生產(chǎn)車用尿素新產(chǎn)品。

在前期資料調(diào)研和科研開題報(bào)告等籌劃的基礎(chǔ)上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)深入國(guó)內(nèi)車用尿素新工藝較成熟的南京集鴻環(huán)保科技有限公司及中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油廠調(diào)研學(xué)習(xí)生產(chǎn)，進(jìn)一步細(xì)化工藝技術(shù)流程。

寧夏石化以化肥一廠生產(chǎn)的固體尿素為原料，采用普通尿素提純工藝車，生產(chǎn)出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的車用尿素水溶液，其中尿素含量為32.5%。

科研小組與化肥一廠技術(shù)人員共同研究改進(jìn)措施，通過(guò)反復(fù)調(diào)整生產(chǎn)工藝，縮二脲、甲醛含量得到有效控制。經(jīng)過(guò)專業(yè)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品檢驗(yàn)，試驗(yàn)生產(chǎn)的車用尿素產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)合格，產(chǎn)品研發(fā)取得成功。為加快投入工業(yè)化生產(chǎn)，寧夏石化公司車用尿素項(xiàng)目工程建設(shè)隨之啟動(dòng)。

寧夏石化公司將加快推進(jìn)車用尿素裝置建設(shè)進(jìn)度，爭(zhēng)取于今年年底建成，并投入生產(chǎn)，以搶抓市場(chǎng)機(jī)遇，開辟公司新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，并為公司尿素工業(yè)化應(yīng)用進(jìn)行有益探索。

（摘自中國(guó)石油報(bào)第6873期）

Research and application of regenerated tail gas treatment for TEG dehydration

QIAO Guanghui1，ZENG Jilei1，GE Tao1，LI Hui2，WEI Guofeng3
（1.Xi'an Changqing Technology Engineering Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710018，China；2.Oil Production Plant 5 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710200，China；3.Gas Production Plant 1 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710200，China）

In this paper,based on the field operation of TEG dewatering sled,the content of H2S in TEG regeneration tail gas and the trend of H2S concentration in TEG were calculated by simulation.The results showed that value more than requirement.Tail gas treatment using"gas-liquid separation+incineration"process,the exhaust gas through the chimney organized emissions,the monitoring,the use of the process of exhaust emissions meet the regulatory requirements,gas station and plant boundary to eliminate the effect of significant governance.

TEG dehydration；sulfur-containing natural gas；tail gas

TE992.1

A

1673-5285（2017）07-0140-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.033

2017－06-09

喬光輝，男（1981-），河北永年人，畢業(yè)于西南石油大學(xué)化學(xué)工藝專業(yè)，碩士研究生，工程師，主要從事油氣集輸及加工工程設(shè)計(jì)，郵箱：qgh1_cq@petrochina.com.cn。