三甘醇脱水装置在山西沁水煤层气处理中心的应用

1、凝聚智慧凝聚智慧 追求卓越追求卓越 技术创新技术创新 质量创优质量创优三甘醇脱水装置在山西沁水三甘醇脱水装置在山西沁水 煤层气处理中心的应用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）西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）ctec区域位置区域位置一一 工程概况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）西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）ctec主主要要物物性性及及集集输输特特点点一一 工程概况工程概况 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。沁水盆地煤层气水盆地煤层

2、气chch4 4含量高，含量高，coco2 2含量较少，不含含量较少，不含h h2 2s s和和c c3 3以上烃类；以上烃类；单井产气量低，井口压力低。因此，煤层气经过增压处理才可就单井产气量低，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近进入西气东输管道，气质应达到国家标准天然气天然气（gb17820gb17820）中中类气质指标要求。类气质指标要求。 因原料气中不含重烃，因原料气中不含重烃，coco2 2含量小于含量小于3%3%，故只需在处理中心增，故只需在处理中心增压后脱水满足水露点要求即可外输。压后脱水满足水露点要求即可外输。 西安长庆科技工程有

3、限责任公司（长庆勘察设计研究院）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樊庄区块煤层气田集输能力 6.0108 m3/a，共建采气井，共建采气井 497 座、集气站座、集气站 6个、采气管线个、采气管线 227 km、集气管线、集气管线 48 km和相应的配和相应的配套系统等。中央处理厂工程处理规模套系统等。中央处理厂工程处理规模 30108 m3/a，一期，一期10108m3/a，设计内容包括工艺装置、辅助生产设施（放空及火，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。炬系统、维修及消防等）、公用工

4、程及配套建构筑物等。工程规模工程规模一一 项目概况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）西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）ctec：气田总体工艺流程气田总体工艺流程一一 项目概况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）西安长庆科技工程有限责任公司（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，总占地面积为金峰村，总占地面积为93亩。设计总处理规模亩。设计总处理规模30108m3/a。2009年一年一期工程建成期工程建成10108m

5、3/a，主要处理中国石油樊庄、郑庄区块及周边煤层，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。气企业来的煤层气。 一期工程主要设置清管器接收筒一期工程主要设置清管器接收筒3具，过滤分离器具，过滤分离器4具，电驱往复式压具，电驱往复式压缩机组缩机组4台（台（4800kw和和1600kw各两台，单机排量分别为各两台，单机排量分别为150104m3/d和和50104m3/d），三甘醇脱水装置），三甘醇脱水装置2套（单套处理规模套（单套处理规模150104m3/d）及相应的公用和配套系统。及相应的公用和配套系统。处理中心工程概况处理中心工程概况 一一 项目概况项目概况西安长庆科技工程有限

6、责任公司（长庆勘察设计研究院）西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）ctec一一 项目概况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）西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）ctec 一一 项目概况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）西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）ctec一一 项目概况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）西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）ctec20092009年年1111月月1616日我国日我国首座数字化煤层气田开发示范工程首座数字化煤层气田开发示范工程在山西沁

7、水竣工在山西沁水竣工投产，它标志着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投产，它标志着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6 610108 8m m3 3/a/a的煤层气田开发和处理能力的煤层气田开发和处理能力303010108 8m m3 3/a/a的煤层气处理中心。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工艺。脱水装置的运。脱水装置的运行效果直接关系到外输行效果直接关系到外输商品煤层气商品煤层气的气质指标是否合格。因此，选择技术上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

8、脱水装置至关重要。下面结合煤层气三甘醇脱水适用、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装置及其有关特性，就处理中心脱水装置单套规模及套数单套规模及套数的合理选择进行技的合理选择进行技术经济分析。术经济分析。二二 脱水装置选择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）西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）ctec脱水工艺方法选择脱水工艺方法选择 二二 脱水装置选择脱水装置选择 自地下储集层中采出的煤层气一般都含有自地下储集层中采出的煤层气一般都含有饱和水饱和水, , 其存在会对其输其存在会对其输送和加工造成

9、较大困难。为了使煤层气在管道输送和加工过程中符合一送和加工造成较大困难。为了使煤层气在管道输送和加工过程中符合一定的质量要求如符合定的质量要求如符合水露点或水含量指标水露点或水含量指标等等, , 必须对其进行脱水处理。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。使其露点达到一定的要求。 用于脱水的工艺方法主要有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低温分离、固体吸附和溶剂吸收三类方三类方法。法。西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）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

10、二 脱水装置选择脱水装置选择项目项目 三甘醇法三甘醇法 节流膨胀法节流膨胀法 分子筛法分子筛法优点优点操作温度下溶剂稳定，吸湿性高，操作温度下溶剂稳定，吸湿性高，露点降高；容易再生成露点降高；容易再生成99%99%以上以上的浓度；蒸气压低，气相携带损的浓度；蒸气压低，气相携带损失小；装置投资及运行费用较低；失小；装置投资及运行费用较低；进出装置的压降小。适用于大装进出装置的压降小。适用于大装置，其设备投资、操作费用低置，其设备投资、操作费用低装置工艺流程及操作装置工艺流程及操作简单，占地面积小；简单，占地面积小；装置投资及运行费用装置投资及运行费用低；低；脱水后干气中水含量脱水后干气中水含量可

11、低于可低于1ppm1ppm，水露点，水露点可低于可低于-90-90；对进料；对进料气体温度、压力、流气体温度、压力、流量变化不敏感；操作量变化不敏感；操作简单，占地面积较小；简单，占地面积较小；无严重腐蚀和发泡方无严重腐蚀和发泡方面的问题。面的问题。缺点缺点存在轻质油时，会有一定程度的存在轻质油时，会有一定程度的发泡倾向，有时需加入消泡剂；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；性，有时需加入缓蚀剂或中和剂；不能脱除中含有的凝析油。不能脱除中含有的凝析油。只适用于只

12、适用于高压高压；对于；对于压力不高的节流降温压力不高的节流降温不足，达不到水露点不足，达不到水露点要求；如果没有足够要求；如果没有足够的压降可以利用，需的压降可以利用，需要增压或外供冷源。要增压或外供冷源。对于大装置，其设备对于大装置，其设备投资和操作费用高；投资和操作费用高；吸附剂易破碎；再生吸附剂易破碎；再生过程过程耗热量大耗热量大，能耗，能耗高；不适用于含有凝高；不适用于含有凝析油的脱水。析油的脱水。适用场适用场所所适用于大装置，设备投资、操作适用于大装置，设备投资、操作费用低和油气田无自由压降可利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用，只需满足管输商品气水露点要求、

13、要求、脱水深度不深脱水深度不深场合。场合。有充足的压力降可以有充足的压力降可以利用的气田或需同时利用的气田或需同时脱水、脱烃脱水、脱烃的装置。的装置。水露点要求低，需要水露点要求低，需要深度脱水深度脱水的场合。的场合。西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）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单套装置规模的确定二二 脱水装置选择脱水装置选择 处理中心建设总规模为处理中心建设总规模为303010108 8m m3 3/a/a，年运行时间，年运行时间8000h8000h，每天处，每天处理量为理量为90090010104 4m m3 3/d/d。一期

14、每天处理气量为。一期每天处理气量为 30030010104 4 m m3 3/d/d。每套装。每套装置操作范围为置操作范围为60%60%115%115%。为适应气田不同开发时期操作运行需要，。为适应气田不同开发时期操作运行需要，设计三个方案：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）西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）ctec二二 脱水装置选择脱水装置选择项目项目方案一方案一方案二方案二方案三方案三规模规模30030010104 4m m3 3/d 2 /d 2 套4m m3 3/d 2 /d 2 套套 45045010104 4m

15、 m3 3/d 2/d 2套4m m3 3/d 6/d 6套套操作条件下水露点（冬操作条件下水露点（冬/ /夏夏）-15/-1-15/-1-15/-1-15/-1-15/-1-15/-110mpa10mpa水露点（冬水露点（冬/ /夏夏）-11/4-11/4-11/4-11/4-11/4-11/4吸收塔直径（吸收塔直径（mmmm）2200 14002200 14002600260014001400三甘醇耗量（三甘醇耗量（t/at/a）45.645.646.946.948.048.0气耗量（气耗量（10104 4m m3 3/a/a）48.548.557.157.167

16、.267.21515年折现运行费用（万元）年折现运行费用（万元）938.0938.01017.71017.71105.01105.0装置总投资（万元）装置总投资（万元）1680.001680.001200.001200.002160.002160.00全寿命现值（万元）全寿命现值（万元）2618.02618.02274.52274.53265.03265.0西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）ctec二二 脱水装置选择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）西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）c

17、tec二二 脱水装置选择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）西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）ctec三三 体会与建议体会与建议 处理山西煤层气处理中心一期工程（处理规模处理山西煤层气处理中心一期工程（处理规模101010108 8m m3 3/a/a）于）于20092009年年8 8月月2828日试运行，日试运行，9 9月月1010日正式向西气东输管道送气。结合该项目建设运行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

18、尽一点绵薄之力。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目前，山西沁水盆地煤层气处理中心已投产运行了1 1年，效果很好。因年，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。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司（长庆勘察设计研究院）西安长庆科技工程有限责任公司（长庆勘察设计研究院）ctec三三 体会与建议体会与建议注意三甘醇脱水的温度和压力要求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。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低温下三甘醇溶液起泡较多泡较多, , 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于1515，不宜高于，不宜高于5050。吸收塔的操作压力对干气露点的影响较小。吸收塔的操作压力对干气露点的影响较小, , 一般一般在在2.762.7610.46mpa10.46mpa之间比较经济。三甘醇脱水装置的进口压力和单套规模之间比较经济。三甘醇脱