二氧化碳对深冷装置的影响及应对措施

李泽宇 东北石油大学石油工程学院

二氧化碳对深冷装置的影响及应对措施

李泽宇 东北石油大学石油工程学院

大庆油田伴生气中的CO2含量呈逐年升高趋势，给气加工装置正常生产带来诸多不利的影响，其中深冷装置由于制冷温度低、原料气增压后压力高，受到的影响更为严重。伴生气中的CO2含量升高主要影响到深冷装置制冷深度和轻烃产量。降低CO2不利影响的主要措施：一是采用吸收工艺，二是采用适宜的CO2脱除工艺。采用轻烃作为吸收剂只需增加增压泵、分子筛脱水设备即可以实现，相对比较简单。因此，推荐以浅冷或原稳烃为吸收剂，降低CO2含量升高对深冷装置的影响。

油田伴生气；二氧化碳；深冷装置；吸收工艺

1 CO2含量升高对深冷装置的影响

大庆油田伴生气中的CO2含量与1983年相比，升高16～40倍。从近几年变化来看，油田伴生气中的CO2含量还有可能进一步上升。油田伴生气中CO2含量的升高，给气加工装置正常生产带来诸多不利的影响，其中深冷装置由于制冷温度低、原料气增压后压力高，受到的影响更为严重。

（1）影响深冷装置的制冷深度。在天然气深冷轻烃回收装置中，如果C2设计收率大于80%，要求的冷凝温度一般低于-90℃，因此，原料气中CO2所造成的冻堵问题不容忽视。根据CH4—CO2平衡相图分析，随着CO2体积含量增加，气相冻堵温度在不断升高。由于实际气体除含CH4外，还含有其他的烃类，同时原料气经过压缩机增压后，气相中的CO2含量也会发生变化，实际冻堵温度与查图所得的数据有一定的差别。随着制冷温度的升高，深冷装置的轻烃收率也逐渐下降，如：红压深冷装置设计制冷温度为-102℃，原料气中CO2含量承受能力最高为1.54%，轻烃产量191～238t/d；目前CO2含量已经上升到了3.44%，实际操作温度为-85℃，每天生产轻烃120t左右；北I—1深冷装置也如此，设计脱甲烷塔塔顶温度为-93℃，现原料气中CO2含量已经达到2.91%，运行时，控制脱甲烷塔塔顶温度为-88℃左右。

（2）造成深冷装置设备和管线腐蚀。对于湿天然气，所含的饱和水会因温度和压力变化而变成液态水凝结出来，与气体中的CO2共同作用，腐蚀金属管线和设备。目前各套气处理装置入口气中CO2含量均在3%以上，天然气加工装置入口低压气体无腐蚀环境；深冷压缩机出口气体压力为3.75～ 5.1MPa，CO2分压为0.11～0.15MPa，均为有腐蚀环境。

2 降低CO2不利影响的主要措施

（1）吸收工艺。采用浅冷—油吸收复合工艺，将浅冷烃或原稳烃作为吸收剂，提高深冷装置的轻烃收率。天然气分公司曾利用浅冷—油吸收复合工艺建立装置，提高了装置的轻烃收率，取得较好应用效果。

（2）CO2脱除工艺。膜分离法和醇胺法比较适合用于油田伴生气中的CO2脱除。但从技术成熟程度来看，国内有多套自行设计的醇胺法脱CO2装置，而膜分离只有国外才有工业应用，且为气井气。在大庆油田伴生气深冷装置增加脱CO2单元，目前优选的工艺是醇胺法脱碳工艺。

醇胺法工艺国内外尚未见应用在油田伴生气中。而采用轻烃吸收工艺，在大庆油田浅冷装置中有成功的应用。醇胺法工艺比较复杂，操作难度大，且存在废胺液处理问题；而采用轻烃作为吸收剂只需增加增压泵、分子筛脱水设备即可以实现，相对比较简单。因此，推荐以浅冷或原稳烃为吸收剂，降低CO2含量升高对深冷装置的影响。

3 结语

大庆油田中的CO2含量逐年升高，已经影响到深冷装置制冷深度和轻烃产量。降低CO2含量升高对深冷装置造成的不利影响，可以采用浅冷烃或原稳烃作为吸收剂，提高深冷装置的轻烃收率，降低由于CO2含量升高对深冷装置的影响。

（栏目主持 焦晓梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.064