李志巖(中油遼河工程有限公司，遼寧 盤(pán)錦 124010)

火驅(qū)尾氣變壓吸附分離工藝技術(shù)研究

李志巖(中油遼河工程有限公司，遼寧 盤(pán)錦 124010)

曙光油田在杜66塊進(jìn)行火驅(qū)開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多年火驅(qū)開(kāi)發(fā)，取得較好的增油效果?；痱?qū)開(kāi)發(fā)產(chǎn)生大量尾氣，尾氣組分中N2含量60～80%，CH4含量3～15%，CO2含量12～20%，H2S含量100～600mg/m3，其它組分1～2%?；痱?qū)尾氣處理工藝國(guó)內(nèi)外尚無(wú)工業(yè)化應(yīng)用實(shí)例，尾氣中CH4、CO2的無(wú)序排放，造成環(huán)境污染和溫室氣體效應(yīng)，浪費(fèi)大量不可再生能源CH4，亟需研究攻關(guān)火驅(qū)尾氣處理技術(shù)。

尾氣處理；變壓吸附

1 火驅(qū)尾氣分離工藝選擇

根據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域天然氣凈化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，工業(yè)上火驅(qū)尾氣處理方法主要包括變壓吸附法、低溫液化法和膜分離法3種方式。低溫液化法需對(duì)尾氣進(jìn)行脫水脫碳，工藝裝置復(fù)雜，能耗高，膜分離法無(wú)法分離N2和CH4。因此，針對(duì)火驅(qū)尾氣組分特點(diǎn)，宜采用變壓吸附法來(lái)實(shí)現(xiàn)尾氣各組分分離。

2 火驅(qū)尾氣變壓吸附處理工藝影響因素研究

通過(guò)火驅(qū)尾氣變壓吸附處理室內(nèi)試驗(yàn)和中試裝置試驗(yàn)，研究了火驅(qū)尾氣組分、吸附壓力、甲烷收率等與產(chǎn)品氣CH4濃度的關(guān)系。

2.1 尾氣組分與產(chǎn)品氣CH4濃度的關(guān)系

通過(guò)向尾氣中加入凈化處理后的富氮?dú)夂彤a(chǎn)品氣實(shí)現(xiàn)氣體組分變化，研究尾氣組分對(duì)產(chǎn)品氣CH4濃度的影響。在吸附壓力一定時(shí)，隨著尾氣中CH4濃度的降低，在控制放空氣中CH4濃度相近時(shí)，產(chǎn)品氣中CH4濃度隨之降低。

2.2 吸附壓力與產(chǎn)品氣CH4濃度的關(guān)系

通過(guò)調(diào)節(jié)變壓吸附裝置操作壓力，研究吸附壓力對(duì)產(chǎn)品氣CH4濃度的影響。

表1 吸附壓力與產(chǎn)品氣CH4濃度的關(guān)系

從表1可以看出：在尾氣中CH4濃度一定時(shí)，隨著吸附壓力降低，在控制放空氣中CH4濃度一定時(shí)，產(chǎn)品氣中CH4濃度隨之降低。

2.3 CH4收率與產(chǎn)品氣CH4濃度的關(guān)系

通過(guò)調(diào)整產(chǎn)品氣CH4濃度，研究CH4收率與產(chǎn)品氣CH4濃度的關(guān)系。

表2 產(chǎn)品氣CH4濃度為53.67%時(shí)物料平衡表

表3 產(chǎn)品氣CH4濃度為61.88%時(shí)物料平衡表

從表2和表3可以看出：在尾氣中甲烷濃度一定時(shí)，隨著產(chǎn)品氣CH4濃度的提高，放空氣中CH4濃度也隨之提高，甲烷收率降低。經(jīng)計(jì)算，當(dāng)尾氣中CH4濃度為11.5%，產(chǎn)品氣中CH4濃度為53.67%時(shí)，甲烷收率為80.6%；產(chǎn)品氣中CH4濃度為61.88%時(shí)，CH4收率為65.5%。

2.4 產(chǎn)品氣指標(biāo)

當(dāng)尾氣處理中試裝置尾氣CH4濃度為11.5%，吸附壓力為0.5MPa時(shí)，富甲烷產(chǎn)品氣CH4濃度≥53.6%，達(dá)到《城鎮(zhèn)燃?xì)夥诸?lèi)和基本特性》GB/T 13611中天然氣6T標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語(yǔ)

火驅(qū)尾氣采用預(yù)處理+兩段變壓吸附分離工藝，實(shí)現(xiàn)火驅(qū)尾氣各組分分離，CH4收率＞80%，富甲烷產(chǎn)品氣濃度＞53%，達(dá)到穩(wěn)定燃燒條件。尾氣中CH4濃度降低，產(chǎn)品氣中CH4濃度隨之降低。吸附壓力降低，產(chǎn)品氣中CH4濃度隨之降低；產(chǎn)品氣CH4濃度提高，CH4收率隨之降低。

李志巖（1981-），男遼寧燈塔人工程師 碩士主要從事油氣田地面工程設(shè)計(jì)與研究