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1、凝聚智慧 追求卓越 技术创新 质量创优三甘醇脱水装置在山西沁水煤层气处理中心的应用西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC本工程位于山西省本工程位于山西省东南部，太行山西麓沁东南部，太行山西麓沁水盆地南部，行政隶属水盆地南部，行政隶属于山西省晋城市沁水县于山西省晋城市沁水县。距西气东输管道约。距西气东输管道约 35 35 kmkm。区域位置一 工程概况西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC主 要 物 性 及 集 输 特 点一 工程概况煤层气主要是以大分子团的吸附状态存在于地下煤层中。沁水盆地煤层气CH4含量高，CO2含量较少，不含H2S和C3以上烃类；单井
2、产气量低，井口压力低。因此，煤层气经过增压处理才可就近进入西气东输管道，气质应达到国家标准天然气（GB17820）中类气质指标要求。因原料气中不含重烃，CO2含量小于3%，故只需在处理中心增压后脱水满足水露点要求即可外输。西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC樊庄区块煤层气田集输能力 6.0108 m3/a，共建采气井 497 座、集气站 6个、采气管线 227 km、集气管线 48 km和相应的配套系统等。中央处理厂工程处理规模 30108 m3/a，一期10108m3/a，设计内容包括工艺装置、辅助生产设施（放空及火炬系统、维修及消防等）、公用工程及配套建构筑物等。 工
3、程规模一 项目概况西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC：气田总体工艺流程集气站集气站 （分离增压）（分离增压） 进站：进站：0.08MPa0.08MPa 出站：出站：1.4MPa1.4MPa集气管线集气管线采气干线采气干线井场井场 （多井串接）（多井串接） 0.20.20.5MPa0.5MPa外输外输 管线管线西气东输管线西气东输管线 进站：进站：5.0MPa5.0MPa 出站：出站：10.0MPa10.0MPa处理中心处理中心 （增压脱水）（增压脱水） 进厂：进厂：1.0MPa 1.0MPa 出厂：出厂：5.7MPa5.7MPa一 项目概况西安长庆科技工程有限责任公司（
4、长庆勘察设计研究院）CTEC中石油山西沁水盆地煤层气处理中心位于山西省晋城市沁水县端氏镇金峰村，总占地面积为93亩。设计总处理规模30108m3/a。2009年一期工程建成10108m3/a，主要处理中国石油樊庄、郑庄区块及周边煤层气企业来的煤层气。一期工程主要设置清管器接收筒3具，过滤分离器4具，电驱往复式压缩机组4台（4800kW和1600kW各两台，单机排量分别为150104m3/d和50104m3/d），三甘醇脱水装置2套（单套处理规模150104m3/d）及相应的公用和配套系统。处理中心工程概况 一 项目概况西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC干线来气干线来气清
5、管接收清管接收过滤分离过滤分离增压装置增压装置脱水装置脱水装置外输计量外输计量清管外输清管外输压力压力1.0MPa1.0MPa压力压力0.9MPa0.9MPa压力压力6.0MPa6.0MPa压力压力5.8MPa5.8MPa压力压力5.7MPa5.7MPa干线计量干线计量处理中心总工艺流程处理中心总工艺流程一 项目概况西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC一 项目概况西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC一 项目概况西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC2009年11月16日我国首座数字化煤层气田开发示范工程在山西沁水竣工投产，它标志着
6、我国煤层气田进入了工业化开发阶段。该工程包括生产规模6108m3/a的煤层气田开发和处理能力30108m3/a的煤层气处理中心。在煤层气田处理中心中，最关键的处理工艺是脱水工艺。脱水装置的运行效果直接关系到外输商品煤层气的气质指标是否合格。因此，选择技术上适用、经济上合理的煤层气脱水装置至关重要。下面结合煤层气三甘醇脱水装置及其有关特性，就处理中心脱水装置单套规模及套数的合理选择进行技术经济分析。二 脱水装置选择西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC脱水工艺方法选择 二 脱水装置选择自地下储集层中采出的煤层气一般都含有饱和水, 其存在会对其输送和加工造成较大困难。为了使煤层
7、气在管道输送和加工过程中符合一定的质量要求如符合水露点或水含量指标等, 必须对其进行脱水处理。煤层气脱水就是脱除天然气中的水蒸气, 使其露点达到一定的要求。用于脱水的工艺方法主要有低温分离、固体吸附和溶剂吸收三类方法。西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC二 脱水装置选择项目三甘醇法 节流膨胀法 分子筛法优点操作温度下溶剂稳 定，吸湿性高 ，露点降高；容易再生成99%以 上的浓度；蒸气压低，气相携带 损失小；装置投资及运行费用较 低；进出装置的压降小。适用于 大装置，其设备 投资、操作费用 低装置工艺流程及操作 简单 ，占地面积小 ；装置投资及运行 费用低；脱水后干气中水含
8、量 可低于1ppm，水露点 可低于-90；对进 料 气体温度、压力、流 量变化不敏感；操作 简单 ，占地面积较 小 ；无严重腐蚀和发泡 方面的问题 。缺点存在轻质 油时，会有一定程度的 发泡倾向，有时需加入消泡剂； 含酸性组分的在脱水时，会腐蚀 设备 、管道，使三甘醇溶液呈酸 性，有时需加入缓蚀剂 或中和剂 ；不能脱除中含有的凝析油。只适用于高压；对 于压力不高的节流 降温不足，达不到水 露点要求；如果没有 足够的压降可以利 用，需要增压或外供 冷源。对于大装置，其设备 投资和操作费用高； 吸附剂易破碎；再生 过程耗热量大，能耗 高；不适用于含有凝 析油的脱水。适用场 所适用于大装置，设备 投
9、资、操作 费用低和油气田无自由压降可利 用，只需满足管输商品气水露点 要求、脱水深度不深场合。有充足的压力降可以 利用的气田或需同时 脱水、脱烃的装置。水露点要求低，需要 深度脱水的场合。推荐三甘醇法西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC单套装置规模的确定二 脱水装置选择处理中心建设总规模为30108m3/a，年运行时间8000h，每天处理量为900104m3/d。一期每天处理气量为 300104 m3/d。每套装置操作范围为60%115%。为适应气田不同开发时期操作运行需要，设计三个方案：西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC二 脱水装置选择项目方案一
10、方案二方案三规模300104m3/d 2 套 150104m3/d 2 套 450104m3/d 2套150104m3/d 6套操作条件下水露点（冬/ 夏）-15/-1-15/-1-15/-110MPa水露点（冬/夏 ）-11/4-11/4-11/4吸收塔直径（mm）2200 140026001400三甘醇耗量（t/a）45.646.948.0气耗量（104m3/a）48.557.167.215年折现运行费用（万元）938.01017.71105.0装置总投资（万元）1680.001200.002160.00全寿命现值（万元）2618.02274.53265.0西安长庆科技工程有限责任公司（长
11、庆勘察设计研究院）CTEC二 脱水装置选择西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC二 脱水装置选择西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC三 体会与建议处理山西煤层气处理中心一期工程（处理规模10108m3/a）于2009年8月28日试运行，9月10日正式向西气东输管道送气。结合该项目建设运行情况，设计中有以下经验教训与大家分享，以期对推荐中石油煤层气业务的发展尽一点绵薄之力。三甘醇脱水工艺是控制商品煤层气水露点的适宜工艺技术目前，山西沁水盆地煤层气处理中心已投产运行了1年，效果很好。因此，三甘醇脱水工艺是适用于煤层气田的脱水工艺。西安长庆科技工程有限责任公
12、司（长庆勘察设计研究院）CTEC三 体会与建议注意三甘醇脱水的温度和压力要求大多数情况下原料气的温度和压力是一定的。 低温下三甘醇溶液起泡较多, 粘度增加；同时考虑露点降的适应性。因而，原料气温度不宜低于15，不宜高于50。吸收塔的操作压力对干气露点的影响较小, 一般在2.7610.46MPa之间比较经济。三甘醇脱水装置的进口压力和单套规模应通过技术经济比较确定。单套脱水装置规模选择要适合于煤层气田的实际情况由于煤层气田的开发机理不同于天然气田，煤层气的上产有一个缓慢过程。因此，脱水装置的运行要考虑到投产初期规模达不到设计规模的情况。西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）CTEC三 体会与建议三甘醇脱水系统维护应注意问题 降低三甘醇损失量的措施选择合理操作参数、改善原料气分离效果、保证甘醇溶液清洁度、在吸收塔和再沸器顶部安装除沫网、加注消泡剂等措施对降低三甘醇损失量是有效的。 甘醇的质量保证三甘醇质量是水露点的重要保证。一般通过分析化验掌握三甘醇的质量指标，可通过采取一定措施如在吸收塔前将盐类等杂质分离干净防止盐污染保证三甘醇质量。
