關于氣田甲醇污水處理裝置節能技術研究

王軍妮 王西龍 申大偉 吳自亮

摘 要：對氣田中甲醇污水處理現狀進行分析，提出通過降低熱損耗和提高熱效率實現節能處理甲醇污水的思路，以期達到經濟高效的甲醇污水處理。

關鍵詞：天然氣；甲醇；污水處理

開采天然氣時工作人員需在氣井井口向采氣管線注入甲醇，達到抑制天然氣水合物生成的目的，但因為甲醇和管線水互溶，在集氣站以后對天然氣進行凈化處理時會出現含甲醇污水，由于氣田開采過程中甲醇的使用量較大，所以對甲醇進行回收利用可以降低開采成本。應用甲醇污水處理裝置對甲醇進行回收處理，需要配套的公用輔助系統有如熱能、電力、循環水、新鮮水等。當前展開對降低甲醇污水處理裝置能耗指標方法的研究，在天然氣科學開發，節能環保等方面有著重要作用。

1 氣田甲醇污水處理的現狀

目前，我國有多處建成的甲醇污水處理裝置，規模巨大，這些處理裝置在應用工藝流程上基本相同，其能耗點為重沸器、進料加熱器消耗的蒸汽，塔頂甲醇產品冷凝器消耗的循環水、進料泵、回流泵、塔底水泵等消耗的電能，加藥、場地沖洗等消耗的新鮮水。因為不同氣田所應用的工藝產生甲醇污水具有差異性，因此必須更具節能效果地對其進行監測與檢驗，才能達到應用的目的。但目前的情況來看并不樂觀，如大牛地氣田第一甲醇污水處理站甲醇污水處理裝置能耗的蒸汽消耗就占據總能耗96%，成為能耗高的最主要因素，也因此產生了較大的年蒸汽運行費用。面對這些現狀與問題，相關人員必須降低裝置熱能消耗，不斷提高節能技術的應用效率。

2 甲醇污水處理裝置能耗大的原因

首先，原料和塔底加熱負荷較高。原料與塔底溫度指標通過蒸汽加熱所達到，蒸汽凝結水潛熱如果沒能充分利用，就會返回凝結水罐中進行回收，那么就導致輸水過程發生潛熱損失。其次，產品甲醇的余熱沒能得到應用。如果塔頂的甲醇氣溫達到70℃，空冷會水冷到40℃后會輸入甲醇產品儲罐，高溫料液的冷卻會增加設備的投資，而余熱沒能得到充分利用也會形成浪費，增加裝置的能耗。再者是精餾塔型的適應性非常差。一些氣田進行甲醇污水處理應用的塔型為“浮閥+篩孔”，盡管具有較大的彈性，但對含醇量變化大的甲醇污水處理中水質差且變化不穩定的情況，容易導致塔盤結垢堵塞，影響換熱的效率，導致處理效果大大降低。此外，塔盤堵塞較為嚴重必須停產，對塔板清理，又會影響甲醇污水裝置運行，造成設備維修和生產損失。

3 氣田甲醇污水處理裝置節能技術應用的有效措施及成效

對氣田甲醇污水處理裝置節能技術分析總結，其主要影響因素及對應措施：①再生塔適應性較差。應結合甲醇污水水質特點與工藝要求重新選擇再生塔型，提高處理效率，對塔盤結垢堵塞情況加以改善，延長清理周期，措施是采用具有效率高、不易結垢與容易清洗的“斜孔+填料”復合塔型；②原料與塔底加熱負荷較高。應對甲醇產品、塔底脫甲醇水、蒸汽凝結水和原料進行換熱，對原料加熱，使原料利用甲醇產品、蒸汽凝結水及塔底水進行換熱，同時進行加熱，措施是采用原料-甲醇產品換熱器和原料-凝結水換熱器；③甲醇產品余熱未得到有效利用。應通過甲醇產品和原料的換熱，確保原料加熱與產品甲醇冷卻，使換熱完成后，甲醇產品成功降溫，措施是采用原料-甲醇產品換熱器。

以我國大牛地氣田的第二甲醇污水處理站為例，對其氣田甲醇污水處理裝置節能技術應用進行探討，分析上述普遍存在的各項影響因素，制定有效解決措施主要有降低裝置內部的熱損失、提高再生塔的適應性、確保熱能有較高的利用率三個方面。我國大牛地氣田第二甲醇污水處理站與第一甲醇污水處理站距離1.3km，所有甲醇污水基本來自大牛地氣田采出水，因此污水性質基本一致，其甲醇濃度范圍30%～50%之間，對其應用的節能技術進行改進可通過降低兩站能耗差的方式實現。

首先，在設計第二甲醇污水處理裝置再生塔時，采用多方比較方式對更高效率、不容易結垢及容易清理的“斜孔+填料”復合塔型進行選擇，確保處理效率進一步提高，并改善原有塔盤結垢嚴重，較難清理情況，盡可能延長停產維修周期，避免造成更大損失。其次，增加原料-凝結水換熱器及原料-甲醇產品換熱器，同時將原有原料加熱器改成原料-塔底水換熱器，尤其重視對塔底水、甲醇產品及蒸汽凝結水潛熱加熱原料的利用，從而達到降低外熱源消耗量目的，進一步減少凝結水在運行時出現較大蒸發損失和較大潛熱損失情況，有助于實現原料加熱與甲醇產品冷卻目標，最終輸送溫度與儲存溫度均達到相關標準要求。

有資料顯示，在大牛地氣田第二甲醇污水處理站應用工藝改進以后，其單套處理規模的甲醇污水處理裝置每天約能節約蒸汽費用1800元左右，對應的年節約成本接近60萬，這充分說明應用和完善氣田甲醇污水處理裝置節能技術的價值與作用。此外，“斜孔+填料”復合塔型的應用還能提高處理的效率，對結垢堵塞情況進行改善，還能延長塔盤清理周期，工作人員可在每年年檢期間清理，很大程度降低因堵塞原因而停產檢驗造成的損失，避免損失每年約35萬。

綜上所述，要應用節能技術，就需要通過降低熱損耗與提高熱效率實現，這在我國當前很多氣田甲醇污水處理裝置設計工作中發揮重要作用，而改善與處理的成效也更為顯著，使其真正能達到節能與提高經濟效益的目的。

參考文獻：

[1]孫華超，吳偉然，朱德春等.大牛地氣田含醇污水處理工藝效果評價[J].中國石油和化工標準與質量2017，37（6）： 120-121.