浅析长庆天然气处理与含醇污水处理

1 天然气低温处理工艺的技术特点

现在采气区普遍采用的天然气处理方法是低温分离法, 这种方法的原理就是保持不同天然气组分在相同压力条件下, 对其进行冷却, 温度降至露点温度以下, 含轻烃物质就会在这个阶段被分离出来。该方法的特点比较明显, 无论是在投资还是维护上的成本相对较低, 而且可以顺便解决当地气田脱水的难题。低温分离工艺大致可以分为两个阶段, 分别是低温形成阶段和气体与液体的分离阶段。

2 低温的形成阶段

2.1 在形成低温的阶段, 必须要确定合理的分离温度。

国内比较成熟的低温分离工艺主要是用于回收天然气凝液, 大都利用的是使用外部冷源进行分离, 这种方式属于低温深冷分离。长庆当地的天然气组分中含有的凝析油很少, 需要用浅冷低温分离的方式来控制烃类物质和水的露点温度, 从而达到分离气液的目的。

2.2 控制低温分离温度。

因为集气站拥有数目众多的辖井, 而每个位置的温度、压力和各自的产量都无法控制一致, 很难通用单一的分离工艺一劳永逸, 因此需要有针对性地调整分离工艺。开发年限越长, 气井内部的生产压力就会随之下降, 所以要想在不同的生产阶段达到同一个分离温度, 同样需要有针对性地使用合适的分离工艺, 保证有稳定的低温分离温度。

3 气液的分离阶段

分离产生液滴的原理有以下几点:一是反应容器中的液体受到各种力学因素影响 (喷雾、飞溅、泡沫) 形成10μm粒径的雾粒, 此时使用重力筛能够除去大约99.5%的雾;二是饱和或者过饱和状态下的气体会发生相变化, 液滴要想形成就必须有晶核, 整个过程还需要通过冷却冷凝、压缩、化学反应等各种阶段的反应;若产生的液滴的直径在0.1-10μm, 无法仅仅依靠重力、机械和丝网的传统手段做到有效的分离, 此时可以使用静电分离或者纤维聚结法。实际应用过程中通常为了达到有效分离液滴的目的, 一般会将重力分离法和曝气液聚结分离法交替使用, 实现气-液分离的最佳效果。

4 低温分离工艺存在的问题及解决措施

4.1 控制混合气的温度较难

天然气的开采过程中往往会遇到低压低产井和高压高产井同时出现的情况, 这无形中就增加了生产管理的难度。气井不同, 它们具有的压力和产量也都有所差异, 进行节流操作之后得到的气体温度也不同, 对这种现象, 可以合并那些温度相近的气井, 将其接入相同的加热设备, 也可以按照产量进行合并。

4.2 水合物抑制剂消耗高

部分天然气中所含的凝析油不多, 对这部分气体使用低温分离工艺通常是为了控制它的烃露点, 不过工艺操作过程中析出的自由水往往会令水合物抑制剂用量上升。所以, 实际生产中我们使用甲醇雾化技术来解决这个问题, 做法就是在注入口增设甲醇雾化设备, 让甲醇在正式反应前实现雾化, 以便增加和天然气的相对接触面积, 提高甲醇的利用率。

4.3 大压差节流有一定局限性

气井的开采年限都是有限的, 一旦到达开采后期, 能够利用的地层压力日益减少, 我们要做的就是尽量延长低温分离技术的使用周期, 这一领域尚处于研究阶段。

5 含醇污水预处理工艺

5.1 预处理剂选用

通过对气田排出废水的水质情况进行分析, 同时根据相关法律法规对排放要求的规定, 我们进行了多次现场试验和对比分析, 最终制定了甲醇预处理剂以及药物标准

5.1.1 质量分数为10%的氢氧化钠, 用以调节废液的p H值。

对气田污水中含有的CO2和H2S气体进行去除, 增加污水的p H值, 还可以避免出现沉淀物质, 使污泥更加容易分离。实验证明, 当污水的p H值处于7 5-8.5之间时, 施药量为5升/立方米, 可以达到最佳的预处理效果。

5.1.2 使用过氧化氢作为氧化剂。

排出的污水内部会有较多的甲醇和Fe2+, 无法通过普通的混凝法来除去。根据Fe2+的化学特性可知, 其在碱性条件下, 很容易被氧化成Fe3+, 而Fe3+具有较好的絮凝效果。所以, 进行p H值的调节过程中可以加入过氧化氢作为氧化剂, 把Fe2+转化成Fe3+, 一边在后续操作中进行沉淀, 而且这种做法也不会对水质造成不良的影响。

5.1.3 有机阳离子絮凝剂2B。

通过过氧化氢作用的废水, 其中的Fe2+已经被转换成了Fe3+, 紧接着加入有机阳离子絮凝剂2B之后就能发生沉淀反应, 强化了混凝效果。

5.2 含醇污水预处理应用效果

废水经过预处理操作之后, 能够很大程度上减低产品的返回处理几率, 长庆地区各净化厂现在年平均处理含醇污水约4104立方米, 使回收质量分数达到了95%以上, 平均回收甲醇大约2110 t, 帮天然气开采单位节省了至少250万元。还减轻了各类设备和管道的老化程度, 增加了设备的使用寿命, 一年可节约材料成本和维修费用约为10万元。

6 结语

从长庆地区现在勘测到的天然气储量来看, 很多气田都具有很多相似的特征, 所以低温分离技术可以进行大范围的普及应用, 同时对现有技术进行总结和进一步探索就显得额外重要。为了响应国家节能减排的号召, 众多天然气开采单位都对天然气生产过程中产生的含醇污水进行了有效的处理, 避免对环境造成不必要的污染, 做到了社会、环境和效益之间的统一, 也对我国其他气田有了一定的借鉴意义。

摘要：通过对长庆现有气田的地质情况进行分析后, 对该地区的采气区使用了天然气低温处理工艺和含醇污水预处理工艺。下面笔者着重对这两种方法进行简要的介绍, 并对实际使用过程中涉及的问题和使用效果进行探讨。

关键词：天然气处理,含醇污水,工艺,效果

参考文献

[1] 王素贞.某天然气处理厂低温分离工艺的HAZOP分析[D].中国石油大学, 2011.

[2] 曹洪琴, 黄湛, 李栋, 黎安桉.含醇污水预处理工艺优化[J].石油化工应用, 2009, 06:64-68+89.

[3] 魏克颖, 曹彩云, 何小平, 周妮妮.天然气处理厂甲醇回收装置运行分析[J].石油化工应用, 2009, 06:78-82.