基于响应面分析法的天然气脱氮工艺优化

姚丽蓉，赵德银，崔 伟，马国光，尹晨阳*

(1. 中国石化西北油田分公司 中国石化缝洞型油藏提高采收率重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830011；2. 西南石油大学 石油与天然气工程学院，四川 成都 610500)

很多常规天然气和非常规天然气（页岩气、煤层气、注氮开采的油田伴生气等）含有大量的氮气。 氮气的存在会降低天然气的热值，同时也会降低管输能力、增加动力和燃料消耗，含氮天然气燃烧时还会产生有害气体NOx[1-3]。 因此，脱除天然气中的氮气具有十分重要的意义。

目前，冷油吸收法脱氮工艺虽在国内外存在少量工业应用，但研究成果较少，且多为专利，缺少针对冷油吸收的研究分析。 马国光等[4]采用正交试验法对冷油吸收工艺参数进行了水平优选，其分析结果为下一步的寻优提供了方向，但该法在优选过程中只能针对单个孤立试点进行分析， 无法连续寻优，这将无法保证得到最优参数水平组合。 为进一步优化天然气冷油吸收法脱氮工艺，本文在其前期研究基础上，提出基于响应面分析法的冷油吸收脱氮工艺，借助HYSYS仿真模拟软件对高含氮天然气处理工艺参数进行优化研究，从而更好的降低脱氮工艺能耗水平。

1 天然气脱氮工艺流程

1.1 天然气气质条件

新疆塔河油田采用注氮开采方式提高采收率，采出的伴生气中含有较多的氮气。 对塔河油田高含氮天然气进行脱水、脱酸等处理后，得到满足工艺要求的原料气。 该原料气温度为15 ℃，进气压力为0.6 MPa，处理量为30×104m3/d，氮气物质的量分数为20%，溶剂循环量3150 kmol/h，脱氮后的气体增压至1.5 MPa后外输。……