煤层气脱水工艺论文

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1流程简介和初始条件

1.1流程简述TEG法脱水工艺，。湿煤层气在进入吸收塔之前进行游离水分离以减轻吸收塔工作负荷和效率。煤层气从吸收塔底部进入吸收塔后向塔顶流动并与从吸收塔顶部进入的TEG溶液逆流，使的TEG溶液与煤层气充分接触吸收水分。煤层气被干燥后从塔顶出来后进入长输管道。吸收了水分的TEG溶液称为富液，从塔顶流出后依次经过节流阀、闪蒸罐和换热器后进入再生塔，在再生塔中再生。再生塔是整个工艺系统的另一个关键设备，再生效果很大程度决定脱水效果。再生后的TEG溶液称为贫液，从塔顶流出。贫液流出后与进入再生塔的富液在换热器中换热，降低温度。最后在循环泵、空冷器和提升泵的作用下从吸收塔顶部进入吸收水分，如此循环。

1.2初始条件文章研究的AW原料煤层气气质，进料煤层气温度为40℃，压力为3500kPa，外输压力6.0MPa，日处理量34.0×104m3/d。模拟过程中选用PR方程。

2模拟分析

干燥后的煤层气中H2O含量（或脱水率）和水露点的大小是判别该工艺是否可行的主要指标。目前，我国还没有煤层气管输气质相关规定，现行方法一般是按照天然气管输相关规范执行，即在输送压力下的水露点低于最低输送环境温度5℃。这里应用的模拟分析方法是在保证流程持续收敛的前提下，仅改变待分析参数，得到H2O含量和水露点的变化情况。

2.1原料气压力大多数情况下进料煤层气压力一定，而吸收塔压力对干气露点来说影响较大，一般处于2.76～10.46MPa之间，最低不小于0.4MPa。当进料压力低于此压力时，应先进行压缩机增压。分析不同进料煤层气压力（或吸收塔操作压力）对脱水系统的影响。可以看出：随着原料煤层气压力增大，脱水率增大，水露点降低，但变化的幅度均逐渐减小。但当压力达到约3.0MPa后继续增大脱水效果显著减小。在实际中可以适当提高进料压力来增大脱水率，降低水露点以达到外输要求。

2.2原料气温度和原料气压力一样，大多数情况下进料气的温度一定，但鉴于低温下三甘醇溶液起泡较多，秸度增加，因而进料气的温度不宜低于15℃。原料气温度对脱水系统影响较大，但一般取决于上游脱碳系统。随着原料煤层气温度升高，水露点升高和脱水率降低，且变化幅度逐渐增大。即，进料煤层气温度升高不利用脱水效果，尤其在高温下。因此在实际中原料气温度的选择非常重要，不能太低又不能太高。

2.3原料气流量吸收塔需要脱除的水量与原料气量直接相关，而贫三甘醇的循环量也随着进料气流量的不同而有所差别。对于塔板式吸收塔，进料气流量过太。会使塔板上的“吹液”现象恶化，且对吸收塔的操作不利；而对于填料塔，不论是采用乱堆还是规整填料，液体以润湿膜的形式流过填料表面，因而不受“吹液”现象的影响。为进料煤层气量对脱水系统的影响，可以看出脱水效果随进料量增大而减弱，减弱幅度逐渐增大。即当大于一定量时减弱效果明显。所以在设计时应考虑一定的流量波动。

2.4贫液温度贫三甘醇进塔温度也称为脱水温度或接触温度，从理论上说，它应比吸收塔内的气体温度高3~8℃；因为如果贫三甘醇的吸收温度比气体温度低，就会使气体中的一部分重烃冷凝，促使三甘醇溶液起泡；反之，如果贫三甘醇的吸收温度高于气体温度（超过8℃），三甘醇损失和出塔干气的露点就会增加很多。与原料气温度不同，进吸收塔贫液温度对煤层气脱水效果有较小影响。可以看出随贫液温度升高，水露点和脱水率分别呈线性增大和减小，但变化不大。适当降低贫液进塔温度有助于降低水露点和脱水率，但是不能过低，因为温度太低贫液粘度显著增大会影响贫液的吸收效果。

2.5吸收塔塔板数吸收塔塔板数是吸收塔设计的一个主要参数，塔板数的选取合理对脱水深度、制造成本及后期运营费用有较大影响，而塔板数的确定又需要与气质条件有一定关系，往往需要研究计算才能确定。依次改变吸收塔塔板数得到水露点和脱水率的变化情况。可以看出：当吸收塔塔板数大于6块时，对水露点和脱水率几乎没有影响，而当塔板数小于6块时，影响非常大。

3结束语

通过对AW煤层气进行脱水工艺模拟，分析原料气压力（吸收塔压力）、温度、流量、进塔贫液温度和吸收塔塔板数对该脱水率和水露点的影响情况，得出如下结论：

（1）随着原料煤层气压力增大，脱水率增大，水露点降低，但变化的幅度均逐渐减小。

（2）随着原料煤层气温度升高，水露点升高，脱水率降低，变化幅度逐渐增大。

（3）脱水效果随进料量增大而减弱，减弱幅度逐渐增大。

（4）随贫液温度升高，水露点和脱水率分别呈线性增大和减小，但变化不大。

（5）综合考虑制造成本和脱水效果，存在一个最优塔板数，若继续提高塔板数意义不大。

作者:万宇飞张天宇李立婉单位：中国石油大学油气管道输送安全国家工程实验室新疆石油勘探设计研究院