甲醇回收工藝在天然氣烴水露點控制裝置中的技術(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控制裝置中，在注入水合物抑制劑時，采用了注入甲醇防凍的工藝。并對甲醇回收工藝在天然氣烴水露點控制裝置中的應(yīng)用原理和主要工藝流程，以及再生和回收方法，進行了研究，認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，且甲醇回收操作簡單，損耗低。

關(guān)鍵詞：天然氣;甲醇注入;氣提再生;烴水露點

1 概述

在油氣田開采過程中，天然氣多為富含重組分的凝析氣和油田伴生氣。要將天然氣通過一些的工藝進行處理已達到管輸天然氣標準輸送出去進行銷售。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的烴、水露點控制。對于含有較多重?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]。

在天然氣降溫過程中，隨著天然氣溫度的降低，凝結(jié)的水和重?zé)N會逐漸形成水合物。它們一旦形成，就會開始聚集在管道、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)過兩級冷卻至目標溫度后進入到低溫分離器進行油氣水三相分離，之后低溫分離器中分出的富含甲醇的水相通過泵輸送至甲醇精餾塔，塔頂分出的甲醇進入至甲醇儲罐，再通過甲醇注入泵將再生的甲醇注入到天然氣管線實現(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，消耗的能量相對更多，操作成本相對較高。為了能節(jié)省能源，減少設(shè)備數(shù)量，便于操作。采用低溫甲醇氣提再生工藝對甲醇溶液進行回收，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 甲醇氣提再生工藝

2.2.1 天然甲醇注入工藝

未處理天然氣進入裝置后先分出一部分作為氣提氣，從原流程來的原料天然氣進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)過調(diào)節(jié)閥降壓至合適的壓力，與氣提后天然氣混合進入到氣氣換熱器降溫，降溫后天然氣進入到丙烷蒸發(fā)器，進一步冷卻至目標溫度后進入到低溫分離器進行油氣水三相分離，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氣提塔喂液泵輸送至甲醇氣提塔進行甲醇氣提回收。為防止在冷卻過程中，凝析水與天然氣結(jié)合形成天然氣水合物，除在進裝置后設(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。

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

2.2.2 氣提氣甲醇回收工藝

氣提氣經(jīng)過氣提氣換熱器（2）、氣提氣電加熱器（3）升溫至60℃后從甲醇氣提塔底部進入。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入到氣提氣換熱器（2）進行熱量回收，之后返回至氣氣換熱器（4）入口管線與天然氣主管線匯合，實現(xiàn)甲醇的回收。

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

3 甲醇氣提再生工藝優(yōu)點

本甲醇氣提再生工藝，工藝流程簡單，無放空，無明火或電加熱設(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)濟高效的工藝方案。

分離出的含醇污水通過泵輸送至甲醇氣提塔頂部，與甲醇氣提塔底部進入的氣提氣在塔內(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，再進入至氣提氣電加熱器加熱至所需溫度后從底部進入至甲醇氣提塔。可以最大利用和回收能量，減少能耗。

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)的加熱再生方式會帶來有毒尾氣的排放，而通過氣提再生方式回收甲醇，能夠杜絕尾氣排放的缺點，滿足現(xiàn)場操作和使用安全性。

通過氣提再生，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)場操作創(chuàng)造一個良好的操作條件，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)實際應(yīng)該工況調(diào)整。

參考文獻：

[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]孫長宇，黃強，陳光進.氣體水合物形成的熱力學(xué)與動力學(xué)研究進展[J].化工學(xué)報，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].油氣儲運，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].油氣儲運，2011，30（1）：100-102.