三甘醇脫水裝置在山西沁水煤層氣處理中心的應(yīng)用

三甘醇脫水裝置在山西沁水煤層氣處理中心的應(yīng)用

本工程位于山西省東南部，太行山西麓沁水盆地南部，行政隸屬于山西省晉城市沁水縣。距西氣東輸管道約35km。區(qū)域位置一工程概況主要物性及集輸特點一工程概況煤層氣主要是以大分子團(tuán)的吸附狀態(tài)存在于地下煤層中。沁水盆地煤層氣CH4含量高，CO2含量較少，不含H2S和C3以上烴類；單井產(chǎn)氣量低，井口壓力低。因此，煤層氣經(jīng)過增壓處理才可就近進(jìn)入西氣東輸管道，氣質(zhì)應(yīng)到達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)?天然氣?〔GB17820〕中Ⅱ類氣質(zhì)指標(biāo)要求。因原料氣中不含重?zé)N，CO2含量小于3%，故只需在處理中心增壓后脫水滿足水露點要求即可外輸。

樊莊區(qū)塊煤層氣田集輸能力6.0×108m3/a，共建采氣井497座、集氣站6個、采氣管線227km、集氣管線48km和相應(yīng)的配套系統(tǒng)等。中央處理廠工程處理規(guī)模30×108m3/a，一期10×108m3/a，設(shè)計內(nèi)容包括工藝裝置、輔助生產(chǎn)設(shè)施〔放空及火炬系統(tǒng)、維修及消防等〕、公用工程及配套建構(gòu)筑物等。工程規(guī)模一工程概況：：氣田總體工藝流程集氣站〔別離增壓〕進(jìn)站：0.08MPa出站：1.4MPa集氣管線采氣干線井場〔多井串接〕0.2～0.5MPa外輸管線西氣東輸管線進(jìn)站：5.0MPa出站：10.0MPa處理中心〔增壓脫水〕進(jìn)廠：1.0MPa出廠：5.7MPa一工程概況中石油山西沁水盆地煤層氣處理中心位于山西省晉城市沁水縣端氏鎮(zhèn)金峰村，總占地面積為93畝。設(shè)計總處理規(guī)模30×108m3/a。2021年一期工程建成10×108m3/a，主要處理中國石油樊莊、鄭莊區(qū)塊及周邊煤層氣企業(yè)來的煤層氣。一期工程主要設(shè)置清管器接收筒3具，過濾別離器4具，電驅(qū)往復(fù)式壓縮機(jī)組4臺〔4800kW和1600kW各兩臺，單機(jī)排量分別為150×104m3/d和50×104m3/d〕，三甘醇脫水裝置2套〔單套處理規(guī)模150×104m3/d〕及相應(yīng)的公用和配套系統(tǒng)。處理中心工程概況一工程概況干線來氣清管接收過濾別離增壓裝置脫水裝置外輸計量清管外輸壓力1.0MPa壓力0.9MPa壓力6.0MPa壓力5.8MPa壓力5.7MPa干線計量處理中心總工藝流程一工程概況

一工程概況一工程概況2021年11月16日我國首座數(shù)字化煤層氣田開發(fā)示范工程在山西沁水竣工投產(chǎn)，它標(biāo)志著我國煤層氣田進(jìn)入了工業(yè)化開發(fā)階段。該工程包括生產(chǎn)規(guī)模6×108m3/a的煤層氣田開發(fā)和處理能力30×108m3/a的煤層氣處理中心。在煤層氣田處理中心中，最關(guān)鍵的處理工藝是脫水工藝。脫水裝置的運行效果直接關(guān)系到外輸商品煤層氣的氣質(zhì)指標(biāo)是否合格。因此，選擇技術(shù)上適用、經(jīng)濟(jì)上合理的煤層氣脫水裝置至關(guān)重要。下面結(jié)合煤層氣三甘醇脫水裝置及其有關(guān)特性，就處理中心脫水裝置單套規(guī)模及套數(shù)的合理選擇進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。二脫水裝置選擇脫水工藝方法選擇二脫水裝置選擇自地下儲集層中采出的煤層氣一般都含有飽和水,其存在會對其輸送和加工造成較大困難。為了使煤層氣在管道輸送和加工過程中符合一定的質(zhì)量要求如符合水露點或水含量指標(biāo)等,必須對其進(jìn)行脫水處理。煤層氣脫水就是脫除天然氣中的水蒸氣,使其露點到達(dá)一定的要求。用于脫水的工藝方法主要有低溫別離、固體吸附和溶劑吸收三類方法。二脫水裝置選擇項目

三甘醇法

節(jié)流膨脹法

分子篩法優(yōu)點操作溫度下溶劑穩(wěn)定，吸濕性高，露點降高；容易再生成99%以上的濃度；蒸氣壓低，氣相攜帶損失??；裝置投資及運行費用較低；進(jìn)出裝置的壓降小。適用于大裝置，其設(shè)備投資、操作費用低裝置工藝流程及操作簡單，占地面積??；裝置投資及運行費用低；脫水后干氣中水含量可低于1ppm，水露點可低于-90℃；對進(jìn)料氣體溫度、壓力、流量變化不敏感；操作簡單，占地面積較??；無嚴(yán)重腐蝕和發(fā)泡方面的問題。缺點存在輕質(zhì)油時，會有一定程度的發(fā)泡傾向，有時需加入消泡劑；含酸性組分的在脫水時，會腐蝕設(shè)備、管道，使三甘醇溶液呈酸性，有時需加入緩蝕劑或中和劑；不能脫除中含有的凝析油。只適用于高壓；對于壓力不高的節(jié)流降溫不足，達(dá)不到水露點要求；如果沒有足夠的壓降可以利用，需要增壓或外供冷源。對于大裝置，其設(shè)備投資和操作費用高；吸附劑易破碎；再生過程耗熱量大，能耗高；不適用于含有凝析油的脫水。適用場所適用于大裝置，設(shè)備投資、操作費用低和油氣田無自由壓降可利用，只需滿足管輸商品氣水露點要求、脫水深度不深場合。有充足的壓力降可以利用的氣田或需同時脫水、脫烴的裝置。水露點要求低，需要深度脫水的場合。推薦三甘醇法單套裝置規(guī)模確實定二脫水裝置選擇

處理中心建設(shè)總規(guī)模為30×108m3/a，年運行時間8000h，每天處理量為900×104m3/d。一期每天處理氣量為300×104m3/d。每套裝置操作范圍為60%～115%。為適應(yīng)氣田不同開發(fā)時期操作運行需要，設(shè)計三個方案：二脫水裝置選擇項目方案一方案二方案三規(guī)模300×104m3/d2套150×104m3/d2套450×104m3/d2套150×104m3/d6套操作條件下水露點（冬/夏℃）-15/-1-15/-1-15/-110MPa水露點（冬/夏℃）-11/4-11/4-11/4吸收塔直徑（mm）2200140026001400三甘醇耗量（t/a）45.646.948.0氣耗量（104m3/a）48.557.167.215年折現(xiàn)運行費用（萬元）938.01017.71105.0裝置總投資（萬元）1680.001200.002160.00全壽命現(xiàn)值（萬元）2618.02274.53265.0二脫水裝置選擇二脫水裝置選擇三體會與建議處理山西煤層氣處理中心一期工程〔處理規(guī)模10×108m3/a〕于2021年8月28日試運行，9月10日正式向西氣東輸管道送氣。結(jié)合該工程建設(shè)運行情況，設(shè)計中有以下經(jīng)驗教訓(xùn)與大家分享，以期對推薦中石油煤層氣業(yè)務(wù)的開展盡一點綿薄之力。三甘醇脫水工藝是控制商品煤層氣水露點的適宜工藝技術(shù)目前，山西沁水盆地煤層氣處理中心已投產(chǎn)運行了1年，效果很好。因此，三甘醇脫水工藝是適用于煤層氣田的脫水工藝。三體會與建議注意三甘醇脫水的溫度和壓力要求大多數(shù)情況下原料氣的溫度和壓力是一定的。低溫下三甘醇溶液起泡較多,粘度增加；同時考慮露點降的適應(yīng)性。因而，原料氣溫度不宜低于15℃，不宜高于50℃。吸收塔的操作壓力對干氣露點的影響較小,一般在2.76～10.46MPa之間比較經(jīng)濟(jì)。三甘醇脫水裝置的進(jìn)口壓力和單套規(guī)模應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。單套脫水裝置規(guī)模選擇要適合于煤層氣田的實際情況由于煤層氣田的開發(fā)機(jī)理不同于天然氣田，煤層氣的上產(chǎn)有一個緩慢過程。因此，脫水裝置的運行要考慮到投產(chǎn)初期規(guī)模達(dá)不到設(shè)計規(guī)模的情況。三體會與建議三甘醇脫水系統(tǒng)維護(hù)應(yīng)注意問題★降低三