長慶氣田天然氣采用MDEA配方溶液脫硫脫碳

1、作者簡介:王登海,1969年生,工程師,1994年畢業(yè)于西南石油學(xué)院天然氣加工專業(yè);現(xiàn)在西安長慶科技工程有限責(zé)任公司工作,曾擔(dān)任長慶氣田多座天然氣凈化廠工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。地址:(710021陜西西安未央?yún)^(qū)興隆園小區(qū)。電話:(02986593978。E 2mail :yudongwang1936長慶氣田天然氣采用MD EA 配方溶液脫硫脫碳王登海1王遇冬1黨曉峰2(1.長慶科技工程有限責(zé)任公司2.長慶油田第一采氣廠王登海等.長慶氣田天然氣采用MDEA 配方溶液脫硫脫碳.天然氣工業(yè),2005;25(4:154156摘要長慶氣田靖邊氣區(qū)的原料天然氣中,CO 2含量與H 2S 含量之比高達(dá)188.8

2、。長慶氣田處理該原料天然氣的第三凈化廠根據(jù)這一特點(diǎn),選用了適合配方的MDEA 配方溶液作為該廠的氣體脫硫、脫碳溶液。文章介紹了脫硫脫碳裝置的運(yùn)行情況。結(jié)果表明,配方溶液將原料天然氣中所含H 2S 與CO 2均脫至我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的含量以下,從而保證了外輸天然氣的質(zhì)量,并取得了良好的節(jié)能效果。主題詞長慶氣田天然氣凈化配方溶液氣體脫硫脫二氧化碳我國第一套采用MDEA 配方溶液的脫硫脫碳裝置已于2003年底在長慶氣田第三凈化廠(以下簡稱三廠建成投產(chǎn),實(shí)際運(yùn)行情況良好,達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期效果。一、MD EA 配方溶液的選擇MDEA 配方溶液是一種高效氣體脫硫脫碳溶液。它通過在MDEA 溶液中復(fù)配不同的化學(xué)

3、劑來增加或抑制MD EA 吸收CO 2的動(dòng)力學(xué)性能。因此,有的配方溶液可比MDEA 具有更高的脫硫選擇性,有的配方溶液也可比其他醇胺溶液具有更好的脫除CO 2效果1。在溶液中復(fù)配的這些化學(xué)劑同時(shí)也影響著MDEA 的反應(yīng)熱和汽提率。幾種不同醇胺溶液在一定條件下脫除H 2S 的工藝參數(shù)見表12。影響醇胺溶液脫硫脫碳裝置投資、運(yùn)行費(fèi)用最主要的參數(shù)是溶液的循環(huán)量和重沸器能耗,而這些參數(shù)又與原料氣中酸性組分含量、吸收塔壓力、溫度、凈化氣質(zhì)量要求以及所選用溶液的性能有關(guān)。與MDEA 和其他醇胺相比,因采用合適的MD EA配方溶液脫硫脫碳可明顯降低溶液循環(huán)量和能耗,而且其降解率和腐蝕性較低,故目前已在國外獲

4、得廣泛應(yīng)用。在國內(nèi),由于受配方溶液品種、價(jià)格等因素影響,目前在天然氣工業(yè)中僅重慶凈化總廠長壽分廠投產(chǎn)時(shí)試用過脫硫選擇性更好的MDEA 配方溶液(CT8-5;大港油田在千米橋N G L 回收裝置中對深冷分離的原料氣采用活化MD EA 溶液深度表1不同醇胺溶液選擇性脫硫工藝參數(shù)表溶液名稱30%DEA 50%MDEA 50%Ucarsol 溶液溶液循環(huán)量(m 3/h 256.6161.2145.3酸氣負(fù)荷凈化氣質(zhì)量貧液(mol/mol 0.020.010.01富液(mol/mol 0.600.500.50H 2S 含量(ppm 444CO 2含量(體積分?jǐn)?shù)0.10% 2.3%2.9%原料氣中CO 2

5、脫除率(體積分?jǐn)?shù)98.5%65.0%55.0%重沸器能耗(MW 24.414.212.9顯熱(MW 6.15 4.10 3.72反應(yīng)熱(MW 7.24 4.75 4.28蒸發(fā)熱(MW 10.05 4.89 4.45回流熱(MW 0.940.470.44注:本表數(shù)據(jù)來自某公司有關(guān)資料,但原文未提供原料氣處理量、組成及其他工藝參數(shù)等,故僅供參考;重沸器能耗為顯熱、反應(yīng)熱、蒸發(fā)熱以及回流熱之和。脫除其中的CO 2(由8%脫至小于0.1%。此外,由于長慶氣田含硫天然氣中酸性組分所具有的特點(diǎn),要求采用既可大量脫除CO 2,又可深度脫除H 2S 的脫硫脫碳溶液,因此準(zhǔn)備在三廠的脫硫脫碳裝置上采用配方溶液3

6、5。一般來說,當(dāng)原料氣工藝參數(shù)、酸性組分特點(diǎn)及凈化氣質(zhì)量要求等已知時(shí),通常可能有若干個(gè)配方溶液可滿足要求。此時(shí),應(yīng)根據(jù)各配方溶液的性能通過工藝模擬計(jì)算結(jié)果對它們進(jìn)行比選,從中找出最佳的配方溶液2。451加工利用與安全環(huán)保天然氣工業(yè)2005年4月二、三廠天然氣中酸性組分組成我國第一套采用MDEA配方溶液的天然氣脫硫脫碳裝置已于2003年底在長慶氣田第三天然氣凈化廠建成投產(chǎn)。該裝置處理量為300104m3/d,原料氣為含硫含碳的天然氣。原料氣進(jìn)裝置壓力為5.55.8M Pa,溫度為318。三廠原料氣來自長慶氣田靖邊氣區(qū)的酸性天然氣,其組成見表2。由表2可知,三廠原料氣中CO2含量為5.286%,H

7、2S含量為0.028%,CO2/H2S高達(dá)188.8表2三廠脫硫脫碳裝置原料氣與凈化氣組成(干基表%組分C1C2C3C4C5C6+He N2H2S CO2原料氣193.5980.4890.0570.0080.0030.0020.0280.5020.028 5.286原料氣293.5630.5970.0470.0060.0010.0000.0200.2520.025 5.489凈化氣96.5730.6210.0480.0060.0010.0000.0210.3110.383 2.418注:1為設(shè)計(jì)值;2為投產(chǎn)后實(shí)測值;3單位為mg/m3。(均為設(shè)計(jì)值。此含量與長慶氣田已建的某天然氣凈化廠(以下簡

8、稱某廠原料氣相似(見表3。表3長慶氣田酸性天然氣中CO2、H2S含量表組分(摩爾分?jǐn)?shù)CO2H2S CO2/H2S(摩爾比某廠 5.3210.06581.9三廠 5.2860.028188.8注:本表中數(shù)據(jù)均為設(shè)計(jì)采用值。由此可知,三廠與某廠原料氣中的CO2含量差別不大;H2S含量雖略低于某廠,但均處于同一數(shù)量級內(nèi),而且含量都很低。因此,可以認(rèn)為二者原料氣中CO2、H2S含量基本相同。對于這樣高碳硫比的天然氣,則應(yīng)采用既可深度脫除H2S(小于等于20 mg/m3,又可脫除大量的CO2(小于等于3%的脫硫脫碳溶液,以保證凈化氣質(zhì)量符合要求,并取得良好的節(jié)能效果。由于已建的某廠仍采用選擇性脫硫的MD

9、 EA 溶液脫硫脫碳,因而其溶液循環(huán)量較大,能耗較高,而且在工藝流程上也存在一些問題35,所以,新建的三廠脫硫脫碳裝置決定從國外引進(jìn),并選用相應(yīng)的MDEA配方溶液脫硫脫碳2。投產(chǎn)后的實(shí)踐表明,三廠采用的工藝流程和MD EA配方溶液總體來說是成功的。三、MD EA配方溶液脫硫脫碳裝置實(shí)際運(yùn)行情況三廠脫硫脫碳裝置投產(chǎn)后,由于受下游用氣量的限制,一直未能達(dá)到設(shè)計(jì)能力。為了了解三廠脫硫脫碳裝置在設(shè)計(jì)能力下的運(yùn)行情況,2004年2月上中旬對其進(jìn)行了滿負(fù)荷性能測試,滿負(fù)荷性能測試結(jié)果的主要數(shù)據(jù)見表4。為作比較,表4也同時(shí)列出了有關(guān)主要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。由表4可知,脫硫脫碳裝置在滿負(fù)荷下測試的表4三廠脫硫脫碳裝置主

10、要設(shè)計(jì)與滿負(fù)荷性能測試數(shù)據(jù)表位置原料氣脫硫脫碳塔閃蒸塔再生塔參數(shù)處理量(104m3/d壓力(MPa溫度(溶液循環(huán)量(m3/h凈化氣溫度(貧液進(jìn)塔溫度(閃蒸氣量(m3/h壓力(MPa塔頂溫度(塔底溫度(酸氣量(m3/h設(shè)計(jì)300 5.526.663.343.343.385.80.5595.8119.63334測試300 5.42763.255401250.55861223750溶液循環(huán)量與設(shè)計(jì)值基本相同,但測試得到的脫硫脫碳塔凈化氣出口溫度(55卻遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)值高,分析其原因主要是原料氣中的CO2實(shí)際含量(一般在5.49%左右大于設(shè)計(jì)值的緣故。這與閃蒸塔的閃蒸氣量(125m3/h和再生塔的酸氣量(3

11、750m3/h均大于設(shè)計(jì)值的結(jié)果是一致的。此外,測試得到的凈化氣中的CO2實(shí)際含量均小于2.9%,符合商品氣的質(zhì)量要求。這一結(jié)果也表明,在原料氣中CO2實(shí)際含量大于設(shè)計(jì)值的情況下,采用與設(shè)計(jì)值相同的溶液循環(huán)量仍可將CO2脫除到3%以下。如果將某廠脫硫脫碳裝置(共2套,每套處理量為400104m3/d采用的常規(guī)MDEA溶液量(設(shè)計(jì)值為135m3/h與三廠脫硫脫碳裝置(300104m3/551第25卷第4期天然氣工業(yè)加工利用與安全環(huán)保d 采用的MD EA 配方溶液量(63.3m 3/h 相比,前者原料氣處理量是后者的1.33倍,但溶液循環(huán)量卻是后者的2.13倍,即前者的溶液循環(huán)量比后者高出約60%

12、,因而該裝置的能耗也相應(yīng)較高。由此不難看出,采用合適的MDEA 配方溶液脫硫脫碳,對于長慶氣田這樣高碳硫比的原料氣凈化,無論從節(jié)約能源還是提高技術(shù)水平來講,都是十分重要的。此外,三廠脫硫脫碳裝置除了采用合適的MDEA 配方溶液脫硫脫碳外,還針對天然氣脫硫脫碳與選擇性脫硫的不同特點(diǎn),在工藝流程上也做了一些修改。實(shí)踐表明,三廠脫硫脫碳裝置所采用的工藝流程總的來說也是比較合理的,此處就不再詳述。當(dāng)然,其中也有個(gè)別換熱設(shè)備還存在一些設(shè)計(jì)問題,已在最近做了改進(jìn)完善,此不贅述。參考文獻(xiàn)1王遇冬等.天然氣處理與加工工藝.北京:石油工業(yè)出版社,19992王遇冬等.MDEA 配方溶液在天然氣脫硫脫碳中的選用.石

13、油與天然氣化工,2003;32(53王登海等.長慶氣田地面工程技術(shù)現(xiàn)狀介紹.天然氣工業(yè),2002;22(64王登海等.再論長慶氣田含硫天然氣脫硫工藝技術(shù).石油與天然氣化工,2002;31(55王遇冬等.胺法脫硫技術(shù)在長慶氣田的應(yīng)用與研究.天然氣工業(yè),2002;22(6(收稿日期2004210213編輯居維清南海被列為國家十大油氣戰(zhàn)略選區(qū)之一南海將成為我國能源接續(xù)基地,那里蘊(yùn)藏的豐富的油氣資源將為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供強(qiáng)大動(dòng)力。國土資源部有關(guān)負(fù)責(zé)人透露,南海已經(jīng)被列為國家十大油氣戰(zhàn)略選區(qū)之一,專家建議應(yīng)加大海洋油氣開發(fā)力度,大力發(fā)展深海油氣勘探和開發(fā)技術(shù)。國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心副主任張大偉說,

14、我國陸上含油氣盆地中主力油田大部分已有30多年的開采歷史,多數(shù)油田原油采出程度高達(dá)70%,進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)量的空間十分有限。相對來說,海上油氣資源則是一塊待開墾的處女地,爭取在海域油氣勘探上有新突破是破解我國石油困局的一把鑰匙。據(jù)統(tǒng)計(jì),世界海洋石油資源量占全球石油資源總量的34%,全球海洋石油蘊(yùn)藏量約1000億噸,其中已探明儲量的為380億噸;目前全球已有100多個(gè)國家在進(jìn)行海上石油勘探,其中對深海海底勘探的有50多個(gè)國家。在人類對石油等不可再生資源的需求越來越大的情況下,海洋石油成了海洋資源的重點(diǎn)。張大偉說,南海有含油氣構(gòu)造200多個(gè),油氣田180個(gè)。經(jīng)初步估計(jì),整個(gè)南海的石油地質(zhì)儲量大致在23

15、0億至300億噸,約占我國總資源量的1/3,有“第二個(gè)波斯灣”之稱。南海自二十世紀(jì)六十年代發(fā)現(xiàn)石油以后,越南、菲律賓、馬來西亞、新加坡等國家都前往開采石油?，F(xiàn)在南沙海域油井已超過1000口,每年開采的石油超過5000萬噸,相當(dāng)于大慶油田一年的產(chǎn)油量。然而,當(dāng)別的國家不斷加大南海石油勘探開采步伐時(shí),我國至今仍沒有在南海豎起一座井架,打出一口油井。我國海洋石油資源開采的主力中國海洋石油總公司在南海的活動(dòng)范圍還僅限于近海海域,距離南海有爭議的海域還很遠(yuǎn)。專家認(rèn)為,與發(fā)達(dá)國家相比,我國海洋油氣資源調(diào)查研究起步較晚,海域的油氣勘探程度和油氣資源的探明程度較低,造成我國海上石油資源勘探的后備基地不足。近年

16、來,我國在淺海石油地質(zhì)勘探開發(fā)方面取得了一定的成果,但深水區(qū)域的勘探依然處于起步階段,加強(qiáng)深水區(qū)的油氣資源勘探開發(fā)應(yīng)成為下一步的重點(diǎn)之一。張大偉說,南海水深一般在500到2000米,屬深水作業(yè)區(qū)。我國目前迫切需要發(fā)展深海油氣的勘探和開發(fā)技術(shù)。2005年3月14日,中國海洋石油總公司、菲律賓國家石油公司以及越南石油和天然氣公司簽署了為期3年的在南中國海協(xié)議區(qū)三方聯(lián)合海洋地震工作協(xié)議。3家公司將在一個(gè)總面積為14.3萬平方公里的協(xié)議區(qū)內(nèi)研究評估石油資源狀況。張大偉說,這是我國利用南海石油資源的一大突破,其意義不可小視。通過與菲律賓和越南的合作,將對推動(dòng)我國深海石油勘探開發(fā)技術(shù)的發(fā)展起到重要作用。張

17、大偉建議,我國在加強(qiáng)近海和深水油氣資源勘探開發(fā)的同時(shí),也要加強(qiáng)世界性深海油氣資源戰(zhàn)略區(qū)域的優(yōu)選評價(jià)工作。石油開采應(yīng)確立先后順序,如先海上后陸上;先開采中遠(yuǎn)深海,后開采近海等等。目前,國土資源部等有關(guān)部門已經(jīng)在南海南部的14個(gè)主要盆地進(jìn)行了油氣資源評價(jià),勘探開發(fā)南海的石油資源將對我國的石油供應(yīng)產(chǎn)生積極的作用。(蔣靜萍摘自中國石油商務(wù)網(wǎng)651加工利用與安全環(huán)保天然氣工業(yè)2005年4月Tel:(02986592069E2mail:ctec_lsx.G AS DESU LFURITION AN D DECARBONATION B Y SOL UTION WITH MDEA FORMU LA IN CH

18、ANGQING G AS FIE LD1Wang Denghai,Wang Yudong(Changqing Technical Engineering Lt d.and Dang Xiaofeng( First Gas2recovery Factory of Changqing Oilfield. N A T U R.GA S I N D.v.25,no.4,pp.154156 ,4/25/2005.(ISSN10000976;In ChineseABSTRACT:The CO2content and the H2S content ratio reaches up to188.8in th

19、e feed gas of Qingbian producing ar2 ea.According to the feature,the third purification factory where the feed gas is processed takes the suitable solution with MDEA formula as the solution of gas desulf urition and decarbonation.The article introduces the running situation of the desulf urition and

20、 decarbonation plant.The results show the solution with the formula removes CO2and H2S covered in the feed gas to the level under the content regula2 ted by the state standards,which guarantee the quality of the delivering gas.And the good benefit of energy conservation is made.SUB JECT HEADING S:Ch

21、angqing gas field,Natural gas,Purification,Solution with formula,G as desulf uration, CO2removingW ang Denghai(engineer,born in1969,graduated f rom Southwest Petroleum Institute in1994.Add: Xinlongyuan Quarter of Changqing Oilfield,Xian,Shaanxi (710021,ChinaTel:(02986593978E2mail:yu2 dongwang1936.AP

22、PL ICATION OF SU LFUR RECOVER Y TECH2 N OLOG Y WITH C L INSU LF2DO IN CHANGQING G AS FIE LD1Song Lili,Zhang Jianbo,Yang Peng,Zhao Yujun(First Gas2recovery Factory of Changqing Oilfield.N A T U R.GA S I N D.v.25,no.4,pp. 157159,4/25/2005.(ISSN10000976;In ChineseABSTRACT:The first purification factory

23、 of Changqing gas field imported a set of sulf ur recovery plant with the Clinsulf2DO technology f rom G erman Linde Company to process120010m4/d of sour gas produced f rom MDEA desulf uration unit.The H2S content in the sour gas is1. 3%3.4%(molar f raction.The plant was installed and put into opera

24、tion in Apr.of2004.Up to now,the plant is under good operation.The sulf ur recovery rate is94.85% averagely.The sulfur purity is99.9%.The CO2content and the H2S content in the tail gas fit the current emission stand2 ards in China.SUB JECT HEADING S:Changqing gas field,Natural gas,Purification,Sour

25、gas,Clinsulf2DO,Sulf ur recovery, Tail gas processingSong Lili(f emale,assistant engineerwas born in 1977.Add:Qingbian,Shaanxi(718500,ChinaTel:(02986505363Cell:138*E2mail: 80406722C L EANING AND CORR OSION AN D SCALE IN2 HIBITING TECHNIQUES OFG AS HEATING FUR2 NACE(1C L EANING AN D PASSIVATION1Yang

26、Zhigang(Xian Jiaotong U niversity, Zhang Ningsheng,Wu Xinmin and Wang Xinqiang (Xian Petroleum University.N A T U R.GA S I N D.v.25,no.4,pp.160163,4/25/2005.( ISSN10000976;In ChineseABSTRACT:Gas should be heated and throttled for the purpose of purification and transmission in Changqing gas field.The safety and the heat2transferring efficiency