韩城矿区煤层气脱水处理与节能技术研究

刘 伟

(中油辽河工程有限公司，辽宁 124010)

韩城矿区煤层气脱水处理与节能技术研究

刘 伟

(中油辽河工程有限公司，辽宁 124010)

本文通过对韩城煤层气处理工艺的选择，进脱水装置的温度的优化分析，提出了煤层气处理采用先增压后脱水及进站换热节能工艺，有效的控制了装置的建设投资及运行能耗，为后续煤层气处理工程的建设提供一定的借鉴。

煤层气 三甘醇脱水 处理工艺 节能

1 煤层气处理工艺的选择

韩城煤层气处理厂设计规模3.0×106m3/d，但气田投产初期只有3.0×105m3/d，根据处理厂的设计规模，同时考虑投产初期气量较小的特点，选用2套脱水装置，1套处理规模为1.0×106m3/d，1套为2.0 ×106m3/d。

天然气常用脱水方法有很多，最常用的主要有:冷凝分离法、固体吸附法及溶剂吸收法等。

冷凝分离法可同时控制水露点及烃露点，但由于低温可能导致水合物生成，在冷凝前需要注入水合物抑制剂。低温一般可通过节流或外加冷源来获得冷量，由于煤层气进站压力低，通过增压节流或外加冷源不经济，因此煤层气脱水通常不考虑冷凝分离法。

固体吸附法脱水是采用固体吸附剂脱水，利用气体与多孔的固体颗粒表面接触，达到脱出气体中水分的目的，该方法脱水后的露点较低，一般用于深冷装置中。由于本工程对煤层气露点要求不高，只要满足外输条件即可，因此固体吸附法也不适合煤层气脱水。

溶剂吸收法对于煤层气脱水主要为三甘醇脱水工艺，该工艺在天然气脱水中应用最多，是一种成熟、可靠、先进的工艺，与其它脱水工艺相比具有工艺流程简单、露点降大、易于再生、溶剂损失量小、运行成本低等特点。因此韩城煤层气处理工艺采用三甘醇脱水工艺。

煤层气进站压力较低，一般可在增压前脱水，也可在增压后脱水，具体情况应依据技术经济对比确定，韩城矿区煤层气增压前、后脱水方案的主要技术经济指标见表1。

表1 煤层气增压前、后脱水方案对比表

煤层气通常进站压力较低，如采用增压前脱水，煤层气含水量高，脱水负荷大，能耗及投资高，因此煤层气处理一般选用增压后脱水方案较为合理。

2 煤层气处理工艺节能分析

2.1 三甘醇脱水进气温度对脱水工况的影响分析

三甘醇脱水装置关键技术参数之一就是进料湿气的温度。湿气进吸收塔的温度宜维持在15℃ ～48℃。其主要原因为如低于15℃，吸收塔塔板上的甘醇粘度增大，使塔板效率下降，压降增大，甘醇损耗量增大;若温度高于48℃，进料湿气中的含水量增大，需要提高甘醇浓度才能满足脱水工艺要求，此外进料湿气温度过高还会增加甘醇的气化损失。

处理量为1.0×106m3/d的三甘醇脱水装置进气温度与三甘醇循环量关系见图1，进气温度与甘醇损耗量关系见图2;处理量为2.0×106m3/d的三甘醇脱水装置进气温度与三甘醇循环量关系见图3，进气温度与甘醇损耗量关系见图4。

图1 进气温度与TEG循环量关系图

图2 进气温度与TEG损耗量关系图

图3 进气温度与TEG循环量关系图

图4 进气温度与TEG损耗量关系图

韩城煤层气脱水工艺为先增压后脱水，因此在夏季最热月份煤层气经增压、空冷后，进脱水装置的温度可达到50～55℃。由上述分析图表可看出脱水装置在50～55℃运行时，三甘醇循环量将是40℃运行工况的2～3倍，损耗量将达到3～8倍。且装置大部分时间都是在40℃以下运行，如考虑50～55℃运行工况，将造成装置能力的浪费。且装置运行能耗及损耗量过高，因此为降低装置运行能耗及三甘醇损耗量，煤层气在进脱水装置前应采取冷却措施。

2.2 煤层气换热节能工艺

为降低进脱水装置温度主要有2种方案，即增设煤层气进站换热器或增设循环水冷系统。

(1)增加煤层气换热器，利用增压前煤层气与增压、空冷后的煤层气进行换热，可将煤层气夏季进脱水装置温度降至40℃。

(2)增加循环冷却水系统，利用循环水冷却器将空冷后煤层气温度降低至40℃。

增加循环冷却水系统，投资高，且占地面积较大，因此从节省投资，减少水消耗角度，推荐选用增加煤层气换热器的方式，在炎热月份来降低煤层气进塔温度。

3 结论

通过上述分析，韩城矿区煤层气具有低压、低产特点，煤层气一般进站压力较低，因此煤层气脱水采用先增压后脱水的工艺较为合适。同时煤层气进脱水装置的温度应尽量控制在40℃以内，并通过增加进站换热器的方式，利用进站煤层气的冷量来降低煤层气进气装置温度，减少甘醇的循环量及损耗量，有效的降低了整个处理装置的运行能耗。

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Study on CBM Dehydration and Energy Conservation Technology in Hancheng Mining Area

Liu Wei
(China Liaohe Petroleum Engineering Co.，Ltd.，Liaoning 124010)

The paper optimizes and analysis the temperature of the dehydration devices through the selection of the CBM treatment processes in Hancheng Mining Area，and puts forward the thoughts to process CBM by means of pressure-increase before dehydration and the energy conservation technology of heat exchange，which can effectively control the construction investment of the devices and the energy consumption during operation.The study will provide reference for the construction of CBM processing project in the future.

CBM TEG dehydration;treatment process;energy conservation

刘伟，男，工程师，2002年毕业于大庆石油学院化学工程专业获学士学位，现任中油辽河工程有限公司油气加工所副所长。

(责任编辑 刘 馨)