延长气田Ⅰ期天然气净化工艺技术.pdf

笔 爸 1 l l 鞴{ 2 0 1 5 1 0 ≮ 观利设 计 延长气田 I 期天然气净化工艺技术 李杰 李鹤 杨博 张书 勤 韩建 红 陕西延 长石 油 集 团有 限责 任公 司研 究 院 摘 要 根 据 延 长 气 田 I期 开发 区 块 天 然 气 组 分 、 物 性 、生 产 规 模 等 特 点 ，采 用 MDE A脱 碳 ，橇 装 TE G脱 水净 化 工 艺 。延 气 2 和 延 1 2 8 净 化 厂 建 设规 模 都 为 3 0 0 X 1 0 m ／ d ，可 满足 延 气 2 一延 1 2 8井 区 天 然 气 处 理 需 求 。 净 化 厂 主 体 工程 包括 进 站 分 离 、天 然 气 MDE A脱 碳 、天 然 气 TE G脱水、天然气外输等；延气2 净化厂纳入 气井 2 0 7口、集气站 1 4 座；延 1 2 8 净化站纳入气井 1 6 4口、集气站 1 0 座 。天然气经集气站分 离、计量后进入净化厂 ，原料 气进站压力为5 ． 3 MP a ， 进 站温 度略 高 于地 温。 关键 词 延 长气 田；天然气 净 化 ；脱碳 ；脱 水 ；流程 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 - 6 8 9 6 ． 2 0 1 5 ． 1 0 ． 0 1 6 引言 随着 我 国能 源结 构 的优化 升 级 ，天然 气需 求量 大 幅增加 ，延 长 石油 天然 气勘 探 开发也 步 入快 速发 展 期 。延 长石 油集 团延长 气 田区位 于 陕北 斜坡 中南 部 ，探 矿 权 区 块 面 积 1 0 7 5 5 ． 1 k m。 ， 资 源 潜 力 在 7 5 0 0 X 1 0 。 m。 以 上 。截 至 目前 ，气 田 I期 包 括 延气 2 一 延 1 2 8 井区，已建天然气产能 2 31 0 m 。 ／ a 。 开发 层 位为 上 古 生界 盒 8 组 、 山西 组 、太原 组 和本 溪 组 ，天然 气 中 C O 含量 在 5 ％以下 ，不 含 H 。 S ，重 烃 组 分含 量极 少 。长 庆靖 边气 田 、榆林 气 田、苏里 格 气 田与 延 长气 田同属鄂 尔多 斯盆 地 ，但靖 边气 田 为 含硫 气 田⋯ ，榆林 气 田为凝析 气藏 ，苏 里格气 田 为 低 硫 低 碳气 田 ，而且 延 长 气 田与 相 邻 气 田净 化 工 艺 也有 较 大差别 。针 对延 长 气 田气质 特点 ，采 用 MD E A脱 碳 ，橇装 T E G脱水 净化 工艺 。 l 气 田地质特征 及天 然气物性 延气 2 一 延 1 2 8 井区典型原料气组分见表 1 。 表 1 延 气 2 一 延 1 2 8井 区典 型 原 料 气 组 分 设 计 值 9 5 ． 3 2 0 0． 6 2 50 ． 0 2 5 0 ． 0 0 2 0 ．00 0 2 0 ． 0 0 0 30 ． 0 0 0 1 3 ． 8 2 40 0 5 5 0 ． 0 5 实际值 9 4 ． 9 nO ． 5 2 9 0 ． 0 4 2 0 ． 0 0 4 0 ．0 0 4 O _0 0 1 0 ． 0 0 l 3 ． 2 3 2 1 ． 2 3 3 0 ． 0 4 3 延 长 气 田延 气 2 一 延 1 2 8井 区 属 上 古 生 界 盒 8 组 、 山西 组 、太 原组 和本 溪 组 四层 合 采 ，盒 8 组 、 山 西组 、太 原组 和本 溪 组气 层 流体均 属 于干气 ，其 流 体性 质 相 同 。天然 气 来 自于 山西 组 一 本溪 组 煤 系 烃源岩 ，具有典型煤成气的组成特征 。气体中甲烷 含 量 9 0 ％以上 ，乙烷 以上 总 含 量 不 到 1 ％ ，非 烃 组 分 中 以氮 气 和 二 氧 化 碳 为 主 ，基 本 不 含 H 。 S 气 体 ， 整体上 属无 硫 干气 ，相 对密 度 0 ． 5 7 4 4～0 ． 6 2 6 。 与之相邻气 田比较 ，靖边气 区含 H S 和 C O 需 要 脱 除 ；榆 林 气 田和 苏 里 格 不 含 H 。 S ，C O 含 量 在 3 ％以 下 ，需 要 脱 水 、脱 油 。长庆 气 田天 然 气 物 性 及 净化 工 艺见表 2 、表 3 。 表 2长 庆 气 田 不 同 气 区 天 然 气 物 性 2 天 然气净化厂概 况及 工艺流程 2 ． 1 工 程概 况 延长 气 田延气 2 一 延 1 2 8 井 区 ，建 有 延 气 2 和延 1 2 8两座净化 厂 。延 气 2 井 区产 能规模为 2 6 7 ． 8 1 0 m 。 ／ d ，延 1 2 8 井 区产能规模为 2 0 2 X 1 0 m 。 ／ d 。延 气 2和 延 1 2 8 净 化 厂 建 设 规 模 都 为 3 0 01 0 m 。 ／ d ， 油气 田地 面 工程 h t t p ／ ／ ww w． y q t d mg c ． t o m 4 5 4 2 2 7 钉n ∞ 7 5 锄 一 一 一 一 O O 0 0 0 l 8 8 5 1 7 3 1 7 2 8 ∞ ∞ 毗 一 一 一 ∞ 一 9 3 O O 0 0 O O O l 0 9 1 9 9 9 1 2 8 I． 6 8 9 ∞ ∞ ∞ ∞ 一 一 一 ∞ 嘤 ” 叫 一 一 一 一 ㈣ 一 一 一 一 一 一 一 一 吼 № № ．‘ ． n ． 第 3 4 卷第 1 0 期 2 0 1 5 ． 1 0 规 划设计 可满 足延 气 2 一 延 1 2 8 井 区天 然气 处理 需求 。净化 厂 主体 工程 包括 进 站分离 、天然 气 MD E A脱 碳 、天然 气 T E G脱 水 、天 然 气 外 输 等 ；公 用 工 程 主 要 包 括 供风及氮气系统、燃料气 系统等 ；辅助生产部分主 要包括火炬及放空系统 、给排水系统等。延气 2 净 化厂纳入气井 2 0 7口、集气站 1 4 座 ；延 1 2 8 净化站 纳入气 井 1 6 4口、集 气 站 l 0 座 。 表 3长 庆 气 田不 同气 区 天然 气 净 化 工 艺 一 厂采用 MD E A加 DE A脱硫脱碳 ，设计将 原料气中 的 C O 脱至 0 ．5 ％以下 ，再与原装置 中的净化气混合使 靖边气区 进 E l MD E A配方溶液脱硫脱碳 ，MD E A溶液循环量 小 、配套工程少 、能耗低 榆林气区 节流膨胀 ，低温脱水 、脱油 苏里格气 区丙烷制冷脱水 、脱油 2 ． 2 天 然气净 化工 艺 天然气 经集 气 站分 离 、计量 后进 入净 化 厂 ，原 料气进 站 压力 为 5 ． 3 MP a ，进 站温 度 略高于 地温 。 进入净化厂的天然气首先进入原料气分离器 ， 原料气 分 离器 底部 含 少量 甲醇 的液 相 ，经排 污管 道 进入 厂 内污水 罐 ，污 水定 期装 车拉 运 至 已建 污水 处 理厂处理 。原料气分离器分离出的天然气先后进入 原料气聚结过滤器 、MD E A吸收塔 、湿净化气分离 器 、T E G吸 收塔 脱碳 脱 水 。吸收 C O 的 MD E A富液 进 入 富 液 闪蒸 罐 ，闪蒸 出 的气 体 进入 燃 料 气 系统 ， MDE A富 液 换 热 后 进 入 MD E A再 生 塔 。 再 生 后 MD E A贫液 浓度 约 4 0 ％，冷却后 再进 入 MD E A吸 收 塔 。 天 然 气 出 T E G吸 收 塔 后 ，经 过 套 管式 换 热 器 进 入干 净化 气分 离器 ，合格 天 然气 进入 外输 首站 外 输 。 富 T E G溶 液进 入 T E G再 生 系 统 ，T E G再 生 系 统 集成 在一 个橇 块上 ，该 橇装 包括 闪蒸 罐 、预过 滤 器 、活性 炭 过 滤器 、后 过滤 器 、重沸 器 、再 生 塔 、 缓 冲 罐 、循 环 泵 、贫 富 液换 热器 等 ，如 图 l 所 示 。 脱碳脱水的主要工艺参数设计值和实际运行值如表 4所示 表 4脱碳脱水主要工艺参数 图 1 T E G再 生 系统 橇 设计值 3 0 0 x 1 0 ‘ MD E A，T E G 实 际 值 竺 2o 。 M D E A ’ T E G 延 气 1 2 8 1 70 l o 4 MDEA，TEG 3．7 3．2 3 - 5 8 3 4 0 3 6 5 3 ． 1 2．9 羔 兰 l_ 兰 _ _兰 二 一 一 _ 2 ．7 夏季 0 ，冬 季一 1 5 1 ．6 4 5 1 ．9 5 O 3 主要设备 3 ． 1 塔 类 塔 类 主要 包括 吸 收塔 与再 生 塔 ㈣ 。脱 碳 吸 收 塔 是脱碳 系 统 中最关 键 的设备 ， 目前成 熟 的形式 主要 有板 塔 式 和 填料 塔 。延 长 气 田净 化 厂 采用 的是 近 几年 国内外使用率较高 的填料塔 。填料的类型为 2 5 0 Y不 锈 钢 孔 板 波 纹 ，它具 有 传 质 效 果 好 、表 面 湿 润率 高 的特点 ，同时在 塔 的顶部 设 有丝 网除 沫器 用来捕集液体 ，在吸收塔 内设置 2 段填料 ，每段填 料 高 度 为 5 m。 主体 材 质 为 Q 3 4 5 R 3 1 6 0 3复合 钢 板 。 MD E A再 生塔 也 为填 料塔 ，填料 的类 型与 吸收 塔 一 致 ，塔 的顶 部设 有 丝 网 除沫 器 用 来捕 集 液 体 ， 在 再 生 塔 内设 置 2段 填 料 ，每 段 填 料 高 度 为 5 m， 同时增 大再 生塔 底部 塔 径作 为溶 液缓 冲容 积 ，主要 材 质 为 S 3 1 6 0 3 。 T E G吸 收塔 也为 填料 塔 ，塔 顶设 有丝 网 除沫器 用 来 捕集 液 体 ，在 吸收 塔 内设 置 1 段 填 料 ，填 料 高 度 为 4 m，主体 材 质 为 Q 3 4 5 R钢 板 。T E G再 生 塔 集 成 在 T E G橇 块 上 ，与 T E G再 生塔 底 重 沸 器 包 括 贫 液 汽 提 柱 及 T E G缓冲 罐 连 接 成 一 整 体 。 塔 内 精馏 柱采 用不 锈钢散 堆 填料 ，装 填高 度约 1 ． 8 m。 3 ． 2过滤分 离器 聚结 过滤 分 离器 主要是 分 离原 料气 中携 带 的液 体 和杂 质 ，是集 过滤 、聚 结 、分离 于一 体 的处理 设 备 ㈣ 。设 备 为立 式 结 构 ，气 体 从 进 口流 人 ，其 流速 降低 ，流动方向改变 ，然后气流通过过滤组件 ，同 体 颗粒 被 除去 ，堆积 在滤 芯 的外表 面 。此 时小 液滴 尺寸不断增大 、沉降，最终脱离气流 ，进入设备储 4 6 油气田地面工程 h t t p ／ ／ www． y q t d mg c ． c o rn 第 3 4 卷第 1 划 2 0 1 5 ． i 0 规划设计 液 段 。滤 芯段 采用 快 开盲板 ，另一 端采 用标 准椭 圆 封 头 。 MD E A再 生 系统 预 过滤 器 为滤 芯 式 过滤 器 ．，滤 芯 材 料 采 用 不 锈 钢 滤 材 ，过 滤 精 度 为 2 5 m，对 胺液系统中大量的固体颗粒状物质进行过滤。活性 炭 过滤 器滤 芯材 料 采用 中微 孑 L 发达 的大 容量 活性 炭 填料床层 ，利用活性炭吸附表面积大这一特点来 吸 附 溶 液 中 的降解 物 质 和发 泡物 质 ，防止 和 降低 MD E A溶 液 的起 泡性 ，提高 溶 液 的传 质效 果 。后 过 滤 器 为 滤芯 式 过 滤 器 ，滤芯 材 料采 用 不 锈 钢 滤 材 ， 过 滤 精 度 为 1 0 Ix m，对 胺 液 系 统 剩余 微 量 的悬 浮 状 固体 进行 过滤 。 3 ． 3 换 热 设备 原 料 气 换 热 器 选 用 占地 空 间 少 的重 叠 式 换 热 器 ，为 4 管 程 管 壳式 换 热器 。MD E A贫 富液换 热 器 为板式换热器。它具有换热效率高 、物料流阻损失 小 、结构 紧凑 、温度控制灵敏 、操作弹性大 、装拆 方便 、使用寿命长等特点 ，是 目前国内最先进的高 效 节能 换热 设备 。 天然气 贫 T E G换热 器为套管式换热器 ，内管 为 吸 收 塔 塔 顶 出 气 管 ，贫 T E G在 套 管 中 运行 ，与 出吸收塔 净 化气 进行 换热 冷却 。 4 存 在的 问题及建 议 1 目前原料气 中C O 含量低于设计值 ，净化 气 中 C O 含量 远 低 于 国家 Ⅱ类 气 质标 准 ，不仅 能 耗 高 ，而且经济效益低。建议选取更加合理的工艺参 数 ，适 当提高产品气 中C O 含量 ，实现节能降耗且 经济 效益 最 大化 的 目的 。 2 原 料气 聚结 过滤 器 滤芯 采用 快 开盲板 更 换 的形 式 ，没 有工 厂风 反 吹扫 的流 程 。在生 产过 程 中 发现 ，当原料气聚结过滤器压差较大时 ，无法通过 工厂风反吹扫解堵降压 ，只能达到过滤器的更换压 差 时 才 可 更换 滤 芯 ，不仅 增 加 了 更换 滤 芯 的 频率 ， 而 且 降低 了装 置运 行效 率 。建议 增加 工 厂风 反 吹扫 流程管 线及 相应 设 施 。 3 净 化 厂 内锅 炉 房 和装 置 区在 不 同 的位 置 ， 由锅 炉 房 至 装 置 区 的 蒸 汽 管 线 采 取 埋 地 敷 设 的 方 式 ，部分埋地敷设的蒸汽管线和管架上的蒸汽管线 形 成 了一 个 “ U”形 管 ，管 线 的低 点 在埋 地 段 ，低 点容易积水且这部分水不易排出。建议蒸汽管线都 走 管架 ，而 不埋 地敷 设 。 参 考 文献 [ 1 ]王遇冬 ．天 然气处理与加 工工艺【 M] ．北京 中国石化 出版社 ， 2 0 07 6 6 6 7 ． [ 2 ] 李 时宣 ，王登 海 ，王遇冬 ，等．长 庆气 田天然气 净化_T艺技 术 介 绍[ J ] ．天然气工业 ，2 0 0 5 ，2 5 4 1 5 0 - 1 5 3 ． [ 3 】 刘 神 ，王登海 ，杨光 ，等．苏里格 气 田天然气 集输 工艺技术 的 优化创新 [ J ] l天然气工业 ，2 0 0 7 ，2 7 5 1 3 9 1 4 1 ． 【 4 】 关丹庆，陈小峰 ，王登海 ，等．长庆气 田天然气处理工艺研究[ J ] ． 石油规划设计 ，2 0 0 6 ，1 7 2 2 4 2 7 [ 5 】 巴玺立 ，杨莉娜 ，何军 ，等．天然气净化厂技术发展趋势分析【 J 】 ． 石油规划设计 ，2 0 0 9，2 0 3 1 - 3 [ 6 ] 孟 毅明 ，齐德珍 ．MD E A吸收塔 操作参 数的优 化[ J ] l油气 田地 面 ，2 0 1 2 ，3 1 7 2 2 - 2 3 ． [ 7 ] 曹 纬 ． 国外 填 料 塔 最 新 发 展 [ J J l 石 油 化 工设 备 ，2 0 1 0 ，2 9 2 3 6 ． [ 8 ] 王澎 ，毛 翔 天 然气 净 化装 置用 主要 设 备[ J ] ．天 然气 与石 油 ， 2 0 0 6 ，2 4 2 5 5 5 8 ． [ 第一作者简介] 李杰2 0 1 3 年毕 业于中国石 油大 学 北京油气储运专业，主要从事石油与天然气 地 面工程 相 关研 究工作 。 1 8 5 0 9 2 9 1 1 6 9、2 5 1 1 2 1 0 8 0 q q ． c o m 收稿 E l 期 2 0 1 5 0 3 3 0 栏 目主持张秀丽 中 国石化济青输气 管道二 线工程全 线贯通 中国石化天然气分公司加 紧施工的济青 二线工程全长 3 5 8 ．9 1 8 k m，管道 自西 向东经过德州 、济南 、 淄 博 、青 岛等 7 个地 市 的 1 2 个 县 区 ，沿线 设 置 1 0 座 分 输站 、1 4 座 阀室 。截 至 2 0 1 5 年 1 O 月 5日工 程 已经 完 成 了工艺区焊接 、试压 、推扫等全部建设。该工程将多渠道 、全方位实现气源管网的互联互通 ，以保障 山东天 然气 市场 的需求 。 胡庆 明 油气田地面工程 h t t p ／ ／ www． y q t d mg c ． c o rn4 7 _ _ _ 一 一