三甘醇再生废气处理工艺研究*

荆国林，叶 萍，吕广博

(1.东北石油大学化学化工学院 石油与天然气化工省高校重点实验室，黑龙江 大庆163318；2.大庆油田有限责任公司天然气分公司，黑龙江 大庆 163000)

大庆天然气分公司北I-1深冷站流出的天然气含有水分，其中的水分会结合成水合物堵塞并腐蚀管道和设备，降低运输能力[1-2]。采用三甘醇脱水工艺处理天然气中含有的水分，但是排出的三甘醇再生废气带有异味，其中还含有少量的有害物质。三甘醇再生废气直接排放到空气中，呼吸到人体内会对人体健康造成危害，也会对周围环境与周围设备有不同程度的损坏[3-5]。因此解决三甘醇再生废气的排放问题迫在眉睫。作者基于现有设备的基础上提出了一套处理三甘醇再生废气的技术，从根本上解决了三甘醇再生废气危害人体健康和污染环境的问题。

1 三甘醇再生废气成分分析

从大庆天然气分公司北I-1深冷站采出的天然气经检测含有CO2和N2，天然气中的φ(纯烃)=86.70%，φ(CO2)=6.02%，φ(N2)=7.28%。经过分析的气体样表明在三甘醇精馏柱顶挥发气的主要组分为重烃，其中也含有少量三甘醇，挥发气中带有异味，经过分析得出其中含有C2H6、C3H8、i-C4H10+C2H2、n-C4H10、i-C5H12、C3H4+n-C5H12，其中还含有无害组分O2、N2等。由于三甘醇脱水装置需高温加热才能使天然气脱水，所以在三甘醇再生废气中也含有一些重烃随蒸汽一同排出[1,6]。经计算得出在三甘醇再生废气中主要物质φ(三甘醇)为10.10%，φ(重烃)为5.30%，其中大部分为水蒸气还含有微量二氧化碳等物质。

2 三甘醇再生废气处理技术

2.1 三甘醇再生废气处理工艺

为了解决大庆天然气分公司北I-1深冷站三甘醇再生废气危害人体健康污染环境的问题，回收并且处理再生气中的有害组分是亟需解决的问题。在现有装置的基础上增加废气分离吸附装置，将废气排放口排出的废气通入分离装置，分离处理之后通入吸附装置，最后进行排空，并收集分离装置冷凝下的液体。该方案很好地解决了废气的能源浪费和环境污染问题，去除异味效果好，流程简单易行[3]，见图1。

图1 北I-1深冷站三甘醇再生废气处理工艺

2.2 气液分离器设计计算

根据浮动液滴的循环条件可知[7]：

(1)

式中：ut为液滴的沉降速度；g为重力加速度；ρL为液体密度；ρG为气体密度；d为液滴直径；C*为阻力系数。

(2)

式中：μ为气体粘度，其余同前。

气液分离器直径计算：

(3)

式中：Dmin为气液分离器的最小直径；V为气体流量(操作状态下)；ut同前。

根据式(3)可以求出气液分离器直径(D)。

气液分离器高度计算(此处所指高度为设备圆柱体部分高度)：

(4)

式中：HL为液位高度；VL为液体体积流量；t为液体的停留时间，一般取5～10 min；D为气体分离器直径。

由式(4)确定气液分离器的高度。根据天然气分公司北I-1深冷站提供的数据与公式(1)、(2)、(3)和(4)计算和出于对实际情况的考虑得出了气液分离装置的尺寸气液分离装置圆筒直径为400 mm,圆柱体高度为600 mm,进气口高度为350 mm,上出口为50 mm，下面排出液出口为50 mm。

2.3 吸附装置设计计算

根据计算出的气液分离器的尺寸设计吸附装置的直径与高度，吸附装置没有严格的尺寸要求，根据从气液分离装置排出的废气的量来设计吸附装置，根据气液分离装置与现场实际情况设计的吸附装置圆筒直径为300 mm，圆柱高度为400 mm,上排气口为100 mm，下进气口为50 mm。吸附装置内放置吸附剂，由于三甘醇再生废气中含有重烃与三甘醇，三甘醇在气液分离装置中冷凝下来，不再存在于排放气中，因此在吸附剂中加入具有超强吸附能力，并可再生的活性炭纤维毡、脱硫剂、活性炭，用来吸收三甘醇再生废气中的重烃组分，从而达到对再生废气的无害化处理。

2.4 处理后挥发气情况

处理后挥发气的量减少，大部分挥发气在分离装置中冷凝，成为排出液，从分离吸附装置中排出的气体量减少，三甘醇经冷凝后可以处理再利用，减少了三甘醇的浪费，同时也保护了周围的生产设备，具体数据见表1。

表1 处理后挥发气各组分去除率

对通过分离装置的气体样进行分析得出异构C4得到了去除，异构C5的量也大量减少,体积分数由原来的0.153 2%降至0.1%，其它物质的体积分数也大幅度减少。其中重烃体积分数减少，异味基本去除。

对通过吸附装置的气体样进行分析得出其中的C2、C3、C4、C5的含量相对减少，总体积分数从2.135%降至0.03%，可以看出其中有机物组分含量减少，对环境污染减少，厂区异味基本去除，不会对周围人员健康造成危害。

3 结 论

采用分离吸附装置处理三甘醇再生废气，通过进行现场实验和现场评价得到如下结论。

(1)φ(三甘醇)由原来的10.1%下降到0.3%，去除率达到了97.03%；

(2)φ(重烃)由原来的5.3%下降到0.02%，去除率达到了99.62%；

(3) 三甘醇再生废气的异味在厂区内基本得到了去除，采用分离吸附装置处理三甘醇再生废气具有非常好的效果，并且工艺简单，造价低，此方法适合广泛使用。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 李玉斌．东方1-1 气田三甘醇再生废气处理技术[J]．中国海上油气，2010，22(3)：211-212.

[2] 薛江波，卢庆庆，王亚军．塔里木油田三甘醇脱水装置参数优化研究[J]．油气田环境保护，2011，21(5)：30-33.

[3] 蔡之兴，翁军利，王晓军．天然气净化厂脱水汽提气废气系统改造[J]．石油化工应用，2008，27(3)：60-62.

[4] 刘定东．长寿分厂天然气脱水装置气提废气排放方式的改造[J]．石油与天然气化工，2000，184.

[5] Bahadori,Alireza Vuthaluru,Hari B.Simple methodology for sizing of absorbers for TEG(triethylene glycol) gas dehydration systems[J]．Energy，2009，34(11)1910-1916.

[6] 李明国，徐立，张艳玲．天然气脱水生产中三甘醇的使用情况[J]．钻采工艺，2005，28(3)：107-108.

[7] 化工部工艺系统设计中心.HG/T20570-95国际通用设计体制和方法[S]．北京：中华人民共和国化学工业部，1996：299-315.