外输再生气脱水装置节能技术研究

关少辉 许志强（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

天然气分公司深冷装置普遍存在再生气含水高问题，导致在冬季生产中，外输气露点过高造成管线水合物冻堵，不但影响装置的正常生产，而且会影响下游用户的用气。针对以上问题，分公司采取再生气汇入压缩机入口的办法，虽然解决了冻堵问题，但压缩机对此部分气体的重复做功直接影响了压缩机的效率，同时由于再生气压力远高于压缩机入口压力，对压缩机的吸气量也会产生一定影响。为彻底解决再生气含水问题，分公司开展了甘醇吸收、空冷器改造、分子筛干燥等脱水措施的研究，并新建了三甘醇吸收装置。通过对比分析，优选经济适用的再生气脱水技术方案，在分公司其他深冷装置上进行现场试验。

1 存在问题

通过大量的市场调研，吸收国内外现有天然气脱水装置的成功经验，在北I-1深冷装置上新建了三甘醇天然气脱水装置。该装置设计紧凑，自成独立系统，运行稳定，自动化程度高，天然气经脱水后，水露点最低可以达到-30℃。

三甘醇脱水是一个物理过程，利用甘醇的亲水性，在吸收塔中甘醇与天然气充分接触，将天然气中的水分吸收到甘醇溶液中，使天然气含水量降低，从而实现天然气脱水。吸收了水分的甘醇溶液，进入重沸器中加热到196～198℃，将其中水分蒸发，加上干气汽提，可得到浓度大于99%以上的甘醇贫液，循环使用。其物理性质见表1。

表1 三甘醇物理性质

该脱水装置中使用了20015SC-KIMRAY循环泵，此泵是由吸收塔压力下的甘醇富液和少量气体驱动的双作用泵，运行中需消耗部分天然气，消耗量为5～12m3/h。这部分气在脱水装置运行过程中不但被消耗掉，并且在后续的甘醇再生过程中直接排放至大气中，存在污染问题。

2 节能优化方案

2.1 减少三甘醇循环量

脱水装置的三甘醇循环量与外输再生气中的含水量成正比关系，而含水量取决于再生气空冷器的冷凝效果。现运行工况中，空冷器出口温度一般控制在20～40℃，而冬季环境温度低于零度，应有效利用自然冷量减少外输再生气中的含水量。为了避免凝结水在空冷器中凝固冻堵管束，可应用空冷器管束倾斜技术（图1）。

2.2 采用电动泵替代原循环泵

原气动循环泵不仅消耗天然气，还会造成环境污染，甚至放空可燃气体还存在安全隐患，因此可采用电动泵替代原循环泵。

图1 空冷器管束倾斜安装示意

3 实施效果分析

3.1 循环量减少分析

应用空冷器管束倾斜技术并降低冷凝温度（预计降低到10℃）后，1×104m3再生气中的含水量可由24.44 kg减少到7.07 kg，可减少约70%的三甘醇循环量，装置耗电及其他物料消耗也可降低约70%。每年按运行150天计算，减少三甘醇补充量120 kg（图2）。

3.2 能耗分析

采用电动泵替代原循环泵后，装置减少耗气1.95×104m3，结合三甘醇循环量减少，电加热器与循环泵负荷都可降低，年可节电约36.5×104kWh。

图2 再生气中含水量随冷凝温度变化规律

4 结束语

随着安全生产、节能减排工作的展开，三甘醇脱水装置在天然气深冷装置中将推广应用。通过降低再生气冷凝温度来减少循环量，以及应用电动泵替代原循环泵都能有效减少装置能耗，在解决再生气含水高的前提下，对分公司的节能、降耗、平稳运行起到积极的促进作用。