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1流程簡介和初始條件

1.1流程簡述TEG法脫水工藝，。濕煤層氣在進(jìn)入吸收塔之前進(jìn)行游離水分離以減輕吸收塔工作負(fù)荷和效率。煤層氣從吸收塔底部進(jìn)入吸收塔后向塔頂流動并與從吸收塔頂部進(jìn)入的TEG溶液逆流，使的TEG溶液與煤層氣充分接觸吸收水分。煤層氣被干燥后從塔頂出來后進(jìn)入長輸管道。吸收了水分的TEG溶液稱為富液，從塔頂流出后依次經(jīng)過節(jié)流閥、閃蒸罐和換熱器后進(jìn)入再生塔，在再生塔中再生。再生塔是整個(gè)工藝系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備，再生效果很大程度決定脫水效果。再生后的TEG溶液稱為貧液，從塔頂流出。貧液流出后與進(jìn)入再生塔的富液在換熱器中換熱，降低溫度。最后在循環(huán)泵、空冷器和提升泵的作用下從吸收塔頂部進(jìn)入吸收水分，如此循環(huán)。

1.2初始條件文章研究的AW原料煤層氣氣質(zhì)，進(jìn)料煤層氣溫度為40℃，壓力為3500kPa，外輸壓力6.0MPa，日處理量34.0×104m3/d。模擬過程中選用PR方程。

2模擬分析

干燥后的煤層氣中H2O含量（或脫水率）和水露點(diǎn)的大小是判別該工藝是否可行的主要指標(biāo)。目前，我國還沒有煤層氣管輸氣質(zhì)相關(guān)規(guī)定，現(xiàn)行方法一般是按照天然氣管輸相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，即在輸送壓力下的水露點(diǎn)低于最低輸送環(huán)境溫度5℃。這里應(yīng)用的模擬分析方法是在保證流程持續(xù)收斂的前提下，僅改變待分析參數(shù)，得到H2O含量和水露點(diǎn)的變化情況。

2.1原料氣壓力大多數(shù)情況下進(jìn)料煤層氣壓力一定，而吸收塔壓力對干氣露點(diǎn)來說影響較大，一般處于2.76～10.46MPa之間，最低不小于0.4MPa。當(dāng)進(jìn)料壓力低于此壓力時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行壓縮機(jī)增壓。分析不同進(jìn)料煤層氣壓力（或吸收塔操作壓力）對脫水系統(tǒng)的影響?？梢钥闯觯弘S著原料煤層氣壓力增大，脫水率增大，水露點(diǎn)降低，但變化的幅度均逐漸減小。但當(dāng)壓力達(dá)到約3.0MPa后繼續(xù)增大脫水效果顯著減小。在實(shí)際中可以適當(dāng)提高進(jìn)料壓力來增大脫水率，降低水露點(diǎn)以達(dá)到外輸要求。

2.2原料氣溫度和原料氣壓力一樣，大多數(shù)情況下進(jìn)料氣的溫度一定，但鑒于低溫下三甘醇溶液起泡較多，秸度增加，因而進(jìn)料氣的溫度不宜低于15℃。原料氣溫度對脫水系統(tǒng)影響較大，但一般取決于上游脫碳系統(tǒng)。隨著原料煤層氣溫度升高，水露點(diǎn)升高和脫水率降低，且變化幅度逐漸增大。即，進(jìn)料煤層氣溫度升高不利用脫水效果，尤其在高溫下。因此在實(shí)際中原料氣溫度的選擇非常重要，不能太低又不能太高。

2.3原料氣流量吸收塔需要脫除的水量與原料氣量直接相關(guān)，而貧三甘醇的循環(huán)量也隨著進(jìn)料氣流量的不同而有所差別。對于塔板式吸收塔，進(jìn)料氣流量過太。會使塔板上的“吹液”現(xiàn)象惡化，且對吸收塔的操作不利；而對于填料塔，不論是采用亂堆還是規(guī)整填料，液體以潤濕膜的形式流過填料表面，因而不受“吹液”現(xiàn)象的影響。為進(jìn)料煤層氣量對脫水系統(tǒng)的影響，可以看出脫水效果隨進(jìn)料量增大而減弱，減弱幅度逐漸增大。即當(dāng)大于一定量時(shí)減弱效果明顯。所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮一定的流量波動。

2.4貧液溫度貧三甘醇進(jìn)塔溫度也稱為脫水溫度或接觸溫度，從理論上說，它應(yīng)比吸收塔內(nèi)的氣體溫度高3~8℃；因?yàn)槿绻毴蚀嫉奈諟囟缺葰怏w溫度低，就會使氣體中的一部分重?zé)N冷凝，促使三甘醇溶液起泡；反之，如果貧三甘醇的吸收溫度高于氣體溫度（超過8℃），三甘醇損失和出塔干氣的露點(diǎn)就會增加很多。與原料氣溫度不同，進(jìn)吸收塔貧液溫度對煤層氣脫水效果有較小影響?？梢钥闯鲭S貧液溫度升高，水露點(diǎn)和脫水率分別呈線性增大和減小，但變化不大。適當(dāng)降低貧液進(jìn)塔溫度有助于降低水露點(diǎn)和脫水率，但是不能過低，因?yàn)闇囟忍拓氁赫扯蕊@著增大會影響貧液的吸收效果。

2.5吸收塔塔板數(shù)吸收塔塔板數(shù)是吸收塔設(shè)計(jì)的一個(gè)主要參數(shù)，塔板數(shù)的選取合理對脫水深度、制造成本及后期運(yùn)營費(fèi)用有較大影響，而塔板數(shù)的確定又需要與氣質(zhì)條件有一定關(guān)系，往往需要研究計(jì)算才能確定。依次改變吸收塔塔板數(shù)得到水露點(diǎn)和脫水率的變化情況。可以看出：當(dāng)吸收塔塔板數(shù)大于6塊時(shí)，對水露點(diǎn)和脫水率幾乎沒有影響，而當(dāng)塔板數(shù)小于6塊時(shí)，影響非常大。

3結(jié)束語

通過對AW煤層氣進(jìn)行脫水工藝模擬，分析原料氣壓力（吸收塔壓力）、溫度、流量、進(jìn)塔貧液溫度和吸收塔塔板數(shù)對該脫水率和水露點(diǎn)的影響情況，得出如下結(jié)論：

（1）隨著原料煤層氣壓力增大，脫水率增大，水露點(diǎn)降低，但變化的幅度均逐漸減小。

（2）隨著原料煤層氣溫度升高，水露點(diǎn)升高，脫水率降低，變化幅度逐漸增大。

（3）脫水效果隨進(jìn)料量增大而減弱，減弱幅度逐漸增大。

（4）隨貧液溫度升高，水露點(diǎn)和脫水率分別呈線性增大和減小，但變化不大。

（5）綜合考慮制造成本和脫水效果，存在一個(gè)最優(yōu)塔板數(shù)，若繼續(xù)提高塔板數(shù)意義不大。

作者:萬宇飛張?zhí)煊罾盍⑼駟挝唬褐袊痛髮W(xué)油氣管道輸送安全國家工程實(shí)驗(yàn)室新疆石油勘探設(shè)計(jì)研究院