火驱尾气变压吸附分离工艺技术研究

李志岩(中油辽河工程有限公司，辽宁 盘锦 124010)

火驱尾气变压吸附分离工艺技术研究

李志岩(中油辽河工程有限公司，辽宁 盘锦 124010)

曙光油田在杜66块进行火驱开发试验，经过多年火驱开发，取得较好的增油效果。火驱开发产生大量尾气，尾气组分中N2含量60～80%，CH4含量3～15%，CO2含量12～20%，H2S含量100～600mg/m3，其它组分1～2%。火驱尾气处理工艺国内外尚无工业化应用实例，尾气中CH4、CO2的无序排放，造成环境污染和温室气体效应，浪费大量不可再生能源CH4，亟需研究攻关火驱尾气处理技术。

尾气处理；变压吸附

1 火驱尾气分离工艺选择

根据国内相关领域天然气净化技术应用现状，工业上火驱尾气处理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。低温液化法需对尾气进行脱水脱碳，工艺装置复杂，能耗高，膜分离法无法分离N2和CH4。因此，针对火驱尾气组分特点，宜采用变压吸附法来实现尾气各组分分离。

2 火驱尾气变压吸附处理工艺影响因素研究

通过火驱尾气变压吸附处理室内试验和中试装置试验，研究了火驱尾气组分、吸附压力、甲烷收率等与产品气CH4浓度的关系。

2.1 尾气组分与产品气CH4浓度的关系

通过向尾气中加入净化处理后的富氮气和产品气实现气体组分变化，研究尾气组分对产品气CH4浓度的影响。在吸附压力一定时，随着尾气中CH4浓度的降低，在控制放空气中CH4浓度相近时，产品气中CH4浓度随之降低。

2.2 吸附压力与产品气CH4浓度的关系

通过调节变压吸附装置操作压力，研究吸附压力对产品气CH4浓度的影响。

表1 吸附压力与产品气CH4浓度的关系

从表1可以看出：在尾气中CH4浓度一定时，随着吸附压力降低，在控制放空气中CH4浓度一定时，产品气中CH4浓度随之降低。

2.3 CH4收率与产品气CH4浓度的关系

通过调整产品气CH4浓度，研究CH4收率与产品气CH4浓度的关系。

表2 产品气CH4浓度为53.67%时物料平衡表

表3 产品气CH4浓度为61.88%时物料平衡表

从表2和表3可以看出：在尾气中甲烷浓度一定时，随着产品气CH4浓度的提高，放空气中CH4浓度也随之提高，甲烷收率降低。经计算，当尾气中CH4浓度为11.5%，产品气中CH4浓度为53.67%时，甲烷收率为80.6%；产品气中CH4浓度为61.88%时，CH4收率为65.5%。

2.4 产品气指标

当尾气处理中试装置尾气CH4浓度为11.5%，吸附压力为0.5MPa时，富甲烷产品气CH4浓度≥53.6%，达到《城镇燃气分类和基本特性》GB/T 13611中天然气6T标准。

3 结语

火驱尾气采用预处理+两段变压吸附分离工艺，实现火驱尾气各组分分离，CH4收率＞80%，富甲烷产品气浓度＞53%，达到稳定燃烧条件。尾气中CH4浓度降低，产品气中CH4浓度随之降低。吸附压力降低，产品气中CH4浓度随之降低；产品气CH4浓度提高，CH4收率随之降低。

李志岩（1981-），男辽宁灯塔人工程师 硕士主要从事油气田地面工程设计与研究