特油超稠油脱硫次生气分离回收利用工程工艺方案比选

赵媛媛

摘要：随着环境保护日益受到重视，国家对节能减排提出了更为严格的要求，为了减少次生气直接排放带来的环境污染，油田积极推进次生气分离回收的研究。文章对辽河油田特种油开发公司次生气分离回收工程的工艺方案进行了讨论。

关键词：次生气；分离回收；工艺方案；变压吸附

1.項目概述和工艺简介

1.1项目概述

目前辽河油田特种油开发公司伴生气产量约15×104m3/d，主要成分为二氧化碳和甲烷，其中二氧化碳含量为61.23%，烷烃含量为34.04%。特种油开发公司采用密闭集输、集中脱硫的方式处理伴生气中硫化氢，脱硫后次生气直接排放至大气中，直接外排不仅对环境产生影响，也造成了能源的巨大浪费。本项目在曙光采油厂曙四联合站北300米新建一座次生气处理站，采用预处理（TSA）和变压吸附（VPSA）工艺对SAGD5#计量接转站、SAGD3#计量接转站及3-3#脱硫点三处脱硫点的次生气收集后进行分离回收，解决特种油开发公司次生气排放问题，分离后的甲烷进入天然气供气管线作为锅炉燃料，二氧化碳通过压缩机气态注入SAGD注汽井，实现气体辅助SAGD，改善SAGD井开发效果，实现特种油开发公司安全环保运行。

1.2工艺简介

来自SAGD5#计量接转站、SAGD3#计量接转站及3-3#脱硫点的次生气经过集气管线进入次生气处理站，经过压缩脱硫单元、预处理单元、变压吸附脱碳单元及二氧化碳压缩干燥脱水单元处理后得到合格的二氧化碳产品气和甲烷产品气。二氧化碳产品气通过配气管线在兴Ⅵ SAGD和馆陶SAGD两个区域的注汽井，富甲烷产品气通过配气管线去曙光调压站。具体见流程示意图。

2.工艺方案比选

2.1预处理、干燥脱水单元

次生气脱烃、脱水方法主要有甘醇吸收法、吸附法和低温法3种方式。

（1）溶剂吸收法

溶剂吸收法是利用脱水溶剂的良好吸水性能，通过在吸收塔内气体与溶剂逆流接触进行气、液传质以脱除气体中的水分。脱水剂中甘醇类化合物应用最为广泛，其中三甘醇（TEG）溶剂为最佳。

（2）吸附法

吸附法是利用吸附剂吸附张力使气体的烃和水分子被吸附剂内孔吸附而从气体中除去的方法。常用的吸附剂有硅胶、分子筛等。

（3）低温法

低温分离法主要有节流膨胀制冷法和外部制冷法。膨胀制冷法又有JT阀节流制冷、膨胀机制冷等方法。采用节流制冷法脱烃、脱水，装置设备简单，一次性投资低，该方法主要用于有压力能的气体脱烃、脱水。

（4）次生气脱烃、脱水工艺确定

次生气脱烃、脱水工艺适应性分析见表1。

通过上述比较，推荐采用吸附法脱除次生气中的重烃。

2.2变压吸附脱碳单元

根据国内相关领域天然气净化技术应用现状，工业上甲烷提浓的方法主要包括变压吸附法、低温液化法和膜分离法3种方式。

（1）变压吸附工艺

变压吸附（Pressure Swing Adsorption 简称PSA）气体分离技术是近几十年来发展起来的一种有效的气体分离提纯方法，利用吸附剂对不同气体的吸附特性实现分离的目的。不同气体在同一吸附剂上的吸附量、吸附速度、吸附力等存在差异。同时，吸附剂的吸附量随压力的变化也在不断变化，加压时完成混合气体的吸附分离，降压时吸附剂得以再生，从而实现气体分离及循环使用吸附剂的目的。

（2）MEDA法脱碳工艺

MDEA 又称为N-甲基二乙醇胺，MDEA 法脱碳技术是利用活化MDEA 水溶液在高压常温将天然气或合成气中的二氧化碳吸收，并在降压和升温的情况下，二氧化碳又从溶液中解吸出来，同时溶液得到再生。

（3）膜分离工艺

膜分离方法工作原理：气体通过高分子膜时，由于不同种类的气体在膜中具有不同的溶解度和扩散系数，导致相对渗透速率不同。水、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等渗透较快，而甲烷、氮气、一氧化碳和氩气等则渗透较慢。原料气在膜两侧压差作用下，渗透速率相对较快的气体在渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体在滞留侧被富集。

（4）次生气分离回收工艺确定

次生气分离回收工艺适应性分析见表2。

通过上述比较，推荐采用变压吸附法分离甲烷和二氧化碳。

3.结论

（1）近年来，变压吸附用吸附剂的性能不断提高，主要表现在吸附剂的吸附量提高、产品组分的分离系数的提高、杂质组分吸附前沿的降低、再生比较容易及吸附强度提高等方面，目前变压吸附在脱二氧化碳方面是比较成熟的技术。

（2）本项目的次生气经过集气管线进入次生气处理站，经过压缩脱硫单元脱除有机硫，脱有机硫后的次生气经过预处理单元采用变温吸附（TSA）脱除重烃，脱重烃后的次生气进入变压吸附脱碳单元及二氧化碳压缩干燥脱水单元采用变压吸附（VPSA）工艺得到合格的甲烷产品气和二氧化碳产品气。

（作者单位：中油辽河工程有限公司）