煤層氣脫水工藝論文

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1流程簡介和初始條件

1.1流程簡述TEG法脫水工藝，。濕煤層氣在進入吸收塔之前進行游離水分離以減輕吸收塔工作負荷和效率。煤層氣從吸收塔底部進入吸收塔后向塔頂流動并與從吸收塔頂部進入的TEG溶液逆流，使的TEG溶液與煤層氣充分接觸吸收水分。煤層氣被干燥后從塔頂出來后進入長輸管道。吸收了水分的TEG溶液稱為富液，從塔頂流出后依次經(jīng)過節(jié)流閥、閃蒸罐和換熱器后進入再生塔，在再生塔中再生。再生塔是整個工藝系統(tǒng)的另一個關(guān)鍵設(shè)備，再生效果很大程度決定脫水效果。再生后的TEG溶液稱為貧液，從塔頂流出。貧液流出后與進入再生塔的富液在換熱器中換熱，降低溫度。最后在循環(huán)泵、空冷器和提升泵的作用下從吸收塔頂部進入吸收水分，如此循環(huán)。

1.2初始條件文章研究的AW原料煤層氣氣質(zhì)，進料煤層氣溫度為40℃，壓力為3500kPa，外輸壓力6.0MPa，日處理量34.0×104m3/d。模擬過程中選用PR方程。

2模擬分析

干燥后的煤層氣中H2O含量（或脫水率）和水露點的大小是判別該工藝是否可行的主要指標。目前，我國還沒有煤層氣管輸氣質(zhì)相關(guān)規(guī)定，現(xiàn)行方法一般是按照天然氣管輸相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，即在輸送壓力下的水露點低于最低輸送環(huán)境溫度5℃。這里應(yīng)用的模擬分析方法是在保證流程持續(xù)收斂的前提下，僅改變待分析參數(shù)，得到H2O含量和水露點的變化情況。

2.1原料氣壓力大多數(shù)情況下進料煤層氣壓力一定，而吸收塔壓力對干氣露點來說影響較大，一般處于2.76～10.46MPa之間，最低不小于0.4MPa。當進料壓力低于此壓力時，應(yīng)先進行壓縮機增壓。分析不同進料煤層氣壓力（或吸收塔操作壓力）對脫水系統(tǒng)的影響。可以看出：隨著原料煤層氣壓力增大，脫水率增大，水露點降低，但變化的幅度均逐漸減小。但當壓力達到約3.0MPa后繼續(xù)增大脫水效果顯著減小。在實際中可以適當提高進料壓力來增大脫水率，降低水露點以達到外輸要求。

2.2原料氣溫度和原料氣壓力一樣，大多數(shù)情況下進料氣的溫度一定，但鑒于低溫下三甘醇溶液起泡較多，秸度增加，因而進料氣的溫度不宜低于15℃。原料氣溫度對脫水系統(tǒng)影響較大，但一般取決于上游脫碳系統(tǒng)。隨著原料煤層氣溫度升高，水露點升高和脫水率降低，且變化幅度逐漸增大。即，進料煤層氣溫度升高不利用脫水效果，尤其在高溫下。因此在實際中原料氣溫度的選擇非常重要，不能太低又不能太高。

2.3原料氣流量吸收塔需要脫除的水量與原料氣量直接相關(guān)，而貧三甘醇的循環(huán)量也隨著進料氣流量的不同而有所差別。對于塔板式吸收塔，進料氣流量過太。會使塔板上的“吹液”現(xiàn)象惡化，且對吸收塔的操作不利；而對于填料塔，不論是采用亂堆還是規(guī)整填料，液體以潤濕膜的形式流過填料表面，因而不受“吹液”現(xiàn)象的影響。為進料煤層氣量對脫水系統(tǒng)的影響，可以看出脫水效果隨進料量增大而減弱，減弱幅度逐漸增大。即當大于一定量時減弱效果明顯。所以在設(shè)計時應(yīng)考慮一定的流量波動。

2.4貧液溫度貧三甘醇進塔溫度也稱為脫水溫度或接觸溫度，從理論上說，它應(yīng)比吸收塔內(nèi)的氣體溫度高3~8℃；因為如果貧三甘醇的吸收溫度比氣體溫度低，就會使氣體中的一部分重?zé)N冷凝，促使三甘醇溶液起泡；反之，如果貧三甘醇的吸收溫度高于氣體溫度（超過8℃），三甘醇損失和出塔干氣的露點就會增加很多。與原料氣溫度不同，進吸收塔貧液溫度對煤層氣脫水效果有較小影響。可以看出隨貧液溫度升高，水露點和脫水率分別呈線性增大和減小，但變化不大。適當降低貧液進塔溫度有助于降低水露點和脫水率，但是不能過低，因為溫度太低貧液粘度顯著增大會影響貧液的吸收效果。

2.5吸收塔塔板數(shù)吸收塔塔板數(shù)是吸收塔設(shè)計的一個主要參數(shù)，塔板數(shù)的選取合理對脫水深度、制造成本及后期運營費用有較大影響，而塔板數(shù)的確定又需要與氣質(zhì)條件有一定關(guān)系，往往需要研究計算才能確定。依次改變吸收塔塔板數(shù)得到水露點和脫水率的變化情況。可以看出：當吸收塔塔板數(shù)大于6塊時，對水露點和脫水率幾乎沒有影響，而當塔板數(shù)小于6塊時，影響非常大。

3結(jié)束語

通過對AW煤層氣進行脫水工藝模擬，分析原料氣壓力（吸收塔壓力）、溫度、流量、進塔貧液溫度和吸收塔塔板數(shù)對該脫水率和水露點的影響情況，得出如下結(jié)論：

（1）隨著原料煤層氣壓力增大，脫水率增大，水露點降低，但變化的幅度均逐漸減小。

（2）隨著原料煤層氣溫度升高，水露點升高，脫水率降低，變化幅度逐漸增大。

（3）脫水效果隨進料量增大而減弱，減弱幅度逐漸增大。

（4）隨貧液溫度升高，水露點和脫水率分別呈線性增大和減小，但變化不大。

（5）綜合考慮制造成本和脫水效果，存在一個最優(yōu)塔板數(shù)，若繼續(xù)提高塔板數(shù)意義不大。

作者:萬宇飛張?zhí)煊罾盍⑼駟挝唬褐袊痛髮W(xué)油氣管道輸送安全國家工程實驗室新疆石油勘探設(shè)計研究院