陈界学　唐承静（中国石油西南油气田分公司重庆气矿）

汽提气在脱水生产中的应用及能耗分析

陈界学唐承静（中国石油西南油气田分公司重庆气矿）

摘要：对离上游增压站近且含水量高的天然气进行脱水处理时，为了保证脱水效果，需在塔前设置空冷器对来气进行降温和脱水处理，但是空冷器冷却效果差、耗能大、水冷管线易结垢，以及风机轴承和风扇叶片故障率高等问题无法得到彻底解决。为了达到脱水深度同时实现节能降耗的目的，通过应用汽提气工艺，即用干燥天然气或惰性气体通过正在再生的甘醇，脱出仅靠蒸馏过程脱不出的水分，获得了高浓度甘醇贫液和高的露点降，达到了脱水工艺的要求，实现了节能降耗的目的。

关键词：汽提气脱水能耗技术

福成寨脱水站建成于 2000 年，负责处理福成寨气田的原料气。脱水装置为引进加拿大橇装设备，采用三甘醇脱水工艺，设计处理量为 80×104m3/d。该 站离上 游增压 站距离 仅 50m，湿气入站温度高。为保证脱水效果，在湿气入塔前，需增设1台空冷器，对来气进行降温后再进入脱水装置。福成寨脱水站先后经过4次大修改造，地面工艺流程、机泵设置已趋于完善，但空冷器能耗大、冷却效果差，水冷管线易结垢，以及风机轴承和风扇叶片故障率高等问题未得到彻底解决。福成寨脱水站通过应用汽提气工艺，即用干燥天然气或惰性气体通过正在再生的甘醇，脱出仅靠蒸馏过程脱不掉水分 的气体 （图1），获得了高浓度甘醇贫液和高的露点降，从而停用了空冷器，脱水效果同样达到了工艺要求，并实现了节能降耗的目的。

图1　汽提气再生流程简图

1　实施汽提气工艺的依据和条件

脱水装置正常运行时，重沸器再生温度稳定在170～200 ℃ 之 间 ， 三 甘 醇 贫 液 浓 度 须 在 98% 以上，才能保证脱水的深度。湿气进塔温度升高，将导致脱水负荷增大。

由甘醇浓度、循环量、露点降等关系曲线图可知，每脱 1lb 水，甘醇循环量为 42L。当贫液浓度为 98%时，露点降为 21.3 ℃；当贫液浓度为 99%时，露点降可达 26.8 ℃。可见，提高甘醇贫液浓度是保证脱水深度的最有效途径 （图2）。

图2　干气露点降与甘醇循环量和甘醇浓度的关系曲线（SY-10076-2008天然气脱水设计规范）

汽提气和贫甘醇紧密接触，能吸收浓甘醇中的残余水分；因此，利用汽提气来提取高浓度的甘醇贫液，可克服因湿气入塔温度升高而导致脱水负荷增大的影响，最终获取高的露点降。

实施汽提气的条件是：

1）汽提气量要保证获得高的贫液浓度。

2）汽提气量不宜过大，防止三甘醇过量损失。

3）使用汽提气后要保证各参数在正常范围内。湿气的入塔温度不能超过 48℃，且甘醇入塔温度不能超过60℃。

4）汽提气量大小可根据每 100L 循环甘醇需要的 汽 提 气 量 （ 约 为 1.5～ 7.5m3）来 确 定（SY/T0076—2008 天然气脱水设计规范）。

使用汽提气后的安全措施是：

1）要加强各运行参数的监控和现场巡检工作。

2）在原来事故应急预案中，当脱水装置发生异常时，需要切断灼烧炉主火控制阀、引导火控制阀，同时要增加切断汽提气控制阀的环节。

3）在须打开缓冲罐甘醇临时加注口时，首先要关闭汽提气，操作完成后再开汽提气。

4）灼烧炉熄火后应关闭各气源控制阀，置换空气 5min 后再点火。

2　汽提气工艺对脱水装置的影响

2.1温度的影响

湿气入塔温度在轴流风机停用后上升8℃，增大了脱水负荷。产品气温度上升可能会增加三甘醇消耗，因此，甘醇总消耗量应控制在正常范围内。

2.2闪蒸效果的影响

停空冷器后闪蒸罐温度上升 10℃左右，闪蒸效果变好，有利于三甘醇的再生和品质维护，从而提高活性炭过滤器滤芯的使用寿命。

2.3三甘醇循环量

循环量由原来 350～400L/h，调整为 250～300 L/h，入泵温度由原来 72 ℃下降为 52 ℃。循环量的下调减少了电力消耗和甘醇泵盘根柱塞的磨损，同时也减少了震动、噪音和维护工作量。

2.4浓度的影响

低温干气从缓冲罐上部进入后，逐级经过缓冲罐、重沸器、精馏柱的各级填料，最终从再生汽管线进入灼烧炉灼烧。在此过程中干气与三甘醇紧密接触，吸收三甘醇中的水分变成高温湿气；同时，汽提气的置换与流动，将缓冲罐、重沸器、精馏柱的蒸汽携带至灼烧炉灼烧。因此，使用汽提气后，能够得到比常规再生浓度高得多的甘醇 （表1）。

表1　2008年5月实施汽提气前后浓度对比

2.5干气露点

使用冷镜式露点仪对干气露点进行了测量，脱水效果均合格，详见表2。

表2　干气露点统计表

3　汽提气量与操作变量的工艺调节

3.1增减气量

增加或减少脱水气量时三甘醇循环量和汽提气量要随之增减。在甘醇泵使用电泵的脱水站，调节时既要考虑汽提气量的使用原则，又要考虑变频器的节能问题。现场通过实测甘醇泵在不同频率下的耗电量，找到变频器的最佳节能范围，使甘醇循环量始终控制在变频器的最佳节能范围内，并力求达到最佳的节能效果。例如，福成寨站甘醇循环泵功率为 5.6kWh，当循环量 在 250L/h 时，每 日耗电量仅为 75kWh，节能率达到了 44%。

3.2湿气入塔压力的变化

当湿气入塔压力降低时，天然气含水量随之上升。此时应适当调大汽提气量或循环量。反之当压力上升时，应适当减少汽提气量或循环量。

3.3湿气入塔温度的增减

在湿气入塔温度发生改变时，应监视其他各工艺参数的变化，适时调整汽提气量和循环量，保证脱水效果，达到优质低耗。

3.4灼烧炉温度的控制

汽提气可以代替燃料气与闪蒸气一起灼烧。通常 灼烧炉 反应 室温度 在 500～550 ℃就 可以 将 H2S 转换成 SO2，同时将其他轻烃烧掉。控制较低的反应室温度，可以节约燃料气消耗量。当汽提气量较大，反应室温度达到 550 ℃以上时，可关闭灼烧炉主火和引导火；当反应室温度低于500 ℃时，应点燃引导火保证灼烧。当汽提气完全替代燃料气后，灼烧炉反应室温度超过 700 ℃时，应对汽提气量进行控制。

表3　2007—2009年实耗电量对比

4　能耗对比分析

4.1直接经济效益

1）节约电力。空冷器风机停用后，风机电动机功率 11kW，每日耗电 264kWh。变损分摊 按25%计，月耗电 9840kWh，价值 7892元。电量实耗见表3，可以看出，使用汽提气1年来，共节约电量 65387kWh，用电量下降约83%。全年节约电费支出 6.54 万元。

2）节 约 水 。 每 日 10m3， 全 月 300m3， 价 值900元。

3）节 约 天 然 气 。 原 灼 烧 炉 日耗气 240m3， 目前汽提气量 180m3，节约 60m3，全月价值 1800 元。

综上所述每月可节约水、电、气费 10592 元，全年节约109520元 （按空冷器停用10个月计）。

4.2间接经济效益

1）使用汽提气后，重沸器、缓冲罐始终保持微正压，形成了气体覆盖层，阻止空气进入甘醇再生系统。气体覆盖排除了空气，可防止甘醇氧化而形成腐蚀性酸液，提高三甘醇使用寿命2年以上；同时汽提气将高温释放出来的大量酸性气体快速置换，防止了腐蚀气体的积聚，减少了再生装置的腐蚀。

2）空冷器风机的停用，每年可减少皮带消耗1根 （价值 4000 元）、轴承一副 （价值 1000 元），减少了风扇叶片更换工作量 （每两年更换 1次），以及大量的人工维修费用。

3）甘醇泵循环量的下降，不仅减少了电力消耗，还减少了机械磨损和维护工作量。

综上所述，估算间接经济效益每年大约在10万元左右。

5　结论

1）汽提气工艺在生产中的应用，能够获得高浓度的贫液，从而保证干气露点。

2）汽提气工艺的应用不需对现有工艺进行较大的改造，即可获得较高的经济效益，且对节能减排贡献很大。

DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2013.004.006

收稿日期：（2012-12-20）

第一作者简介：陈界学，2008年毕业于西南石油大学，从事节能减排 工 作 ，E-mail：chen_jxue@petrochina.com.cn， 地 址 ：四 川 省 达 州市大竹县东湖路379号生产技术办公室，635100。