高含硫天然气脱水系统两种pH值调节剂的实践优选

王长城1赵兴国2

（1、510725199507020075  四川成都  610021 .西南油气田川东北作业分公司，四川 成都 610021）

摘要：在高含硫酸性气田三甘醇脱水装置运行中，常添加pH调节剂抑制因三甘醇溶液pH自然下降造成的腐蚀现象。通过实验研究，对比贝克休斯两种pH调节剂CRW80430和PFR9411的使用效果和价值差异，优选PFR9411为更适合集气站脱水系统的产品。对选择三甘醇脱水系统的pH调节剂具有良好借鉴意义。

关键词：高含硫天然气脱水三甘醇pH调节剂

0引言

川东北罗家寨气田为高含硫气田，原料气中H2S摩尔分数约10%，CO2摩尔分数约7%。系统采用干气集输工艺，脱除原料气中的游离水，抑制管线腐蚀并降低了管道压降，提高了输气系统的安全性[1-3]。项目集气站采用三甘醇（TEG）脱水工艺，该工艺因较强的稳定性与实用性在业内被广泛使用[4-5]，缺点为甘醇容易受杂质污染且分解后有腐蚀性。原料气中的大量H2S，CO2等酸性气体，溶解于TEG溶液中反应生成无机酸脂，造成TEG溶液pH自然降低并迅速增加设备腐蚀速率，对系统造成污染、腐蚀和氧化[6-7]。现场团队通过添加pH调节剂来控制TEG溶液pH自然下降，抑制对管线和设备的腐蚀情况。

贝克休斯(中国)油田技术服务有限公司（以下简称“贝克休斯”）为川东北项目化学品承包商，实验对比该公司两种pH调节剂，优化TEG系统在用化学品适用性和经济性。

1脱水系统和pH调节剂介绍

1.1三甘醇脱水系统

川东北罗家寨气田集气站TEG脱水系统分为一/二/三列。各列采用处理工艺相同，运行参数相近，天然气处理量3×106 m3/d，。以二列TEG系统为例，脱水装置操作温度如表1所示。

表1TEG脱水装置操作温度

部位	原料气进吸收塔	贫甘醇进吸收塔	富甘醇进闪蒸罐	富甘醇进精馏柱	重沸器	甘醇再生二级换热后
温度/℃	30	36	58	134	198	41

每周对TEG溶液采样分析，与现场在线pH探头同步对比，当TEG溶液pH低于6.5时，加注贝克休斯pH调节剂CRW80430进行TEG溶液的pH调节。

1.2两种pH调节剂信息对比

CRW80430和PFR9411均为有机胺类pH调节剂，基本信息见表2。

表2两种药剂成分对比

药剂	危险性	有效组分	有效组分沸点
CRW80430	危化品	乙二胺	116.5℃[8]
PFR9411	非危化品	三乙醇胺	360℃[9]

从SDS可知，CRW80430有效组分为乙二胺，CAS号107-15-3；PFR9411有效组分为三乙醇胺，CAS号102-71-6。如表1所示，重沸器操作温度为198℃，CRW80430的有效组分在经重沸器再生后可能会挥发至气相[10]，从而影响pH调节的效果，而PFR9411的有效组分沸点高于重沸器操作温度，在日常使用时能更稳定的存在系统中。

单次每列加注500ppm CRW80430能使pH保持在系统标准范围7-14天。PFR9411是否能将pH保持更长时间，减少加注频次，需要实验对比验证。

2实验对比

2.1 实验室实验

对集气站TEG系统二列贫液进行取样，并加注不同剂量的两种pH调节剂，从pH调节效果和发泡情况两方面进行实验。项目脱水系统TEG溶液pH下限报警值为6.5，结合TEG系统运行情况，此次实验选择控制指标范围为6.5-9[11]。

2.1.1 实验一（pH调节效果）

实验简述：添加不同剂量的两种pH调节剂至TEG贫液中，测试混合后溶液pH。

表3 pH实验数据记录

加入pH调节剂剂量	TEG贫液+CRW80430	TEG贫液+PFR9411
0	6.55	6.55
200ppm	8.88	7.77
500ppm	9.82	8.19
1000ppm	10.30	8.53
1500ppm	10.39	8.72
2000ppm	10.51	8.80

根据表3数据结果：

（1）两种产品对TEG溶液pH均有提升效果。

（2）两种产品提升pH效果不同：PFR9411在TEG溶液pH>8后提升pH效果下降；CRW80430在pH＞10后提升pH效果下降。

（3）达到控制上限的加药量不同：加入2000ppm的PFR9411，TEG溶液pH＜9。加入500ppm的RW80430，TEG溶液pH＞9。

2.1.2实验二（发泡情况）

实验简述：向100ml TEG贫液中加注500ppm的两种pH调节剂，装入发泡装置记录初始高度。运行装置使溶液稳定发泡后停气静置，记录泡沫最终高度和消泡时间。

表4 实验二数据记录表

样品	pH值	初始高度（mL）	最终高度（mL）	泡沫高度（mL）	消泡时间（秒）
100mlTEG贫液	6.55	105	107	2	4
100mlTEG贫液+ 500ppmCRW80430	9.82	105	107	2	4
100mlTEG贫液+ 500ppmPFR9411	8.19	105	108	3	4

根据表4数据结果：加注500ppm两种产品均未造成

TEG溶液发泡。

2.1.3实验室实验结论

结合实验一、二数据结果来看，两种产品均具有提高TEG 溶液pH的效果且加注500ppm时不会造成TEG溶液的发泡，可以进行现场实验。

2.2现场实验

选择日常pH下降较快的两列：一/二列TEG系统完成实验。系统管道内TEG循环量以20m3计。当TEG溶液pH达到控制指标下限6.5时，加注10L（500ppm）两种产品，通过查看pH的变化趋势，对比pH保持在控制指标范围内的时间。

2.2.1现场试验数据

图1一列pH趋势图

如图1，一列TEG系统添加10L(500ppm)两种产品，保持时间CRW80430为8天，PFR9411为12天，时间增长50%。

图2二列pH趋势图

如图2，二列TEG系统添加10L(500ppm)产品，保持时间CRW80430为8天，PFR9411为15天，时间增长87.5%。

2.2.2现场试验结论

在实验期间，每周对TEG溶液的外观、含水量、总悬浮物固体值分析，溶液无异常，系统保持正常运行，结合pH变化趋势得出结论：

在TEG溶液pH达到控制指标下限6.5时，添加500ppmpH调节剂保持pH在控制指标内，PFR9411比CRW80430保持时间更长且不会影响系统正常运行。

3价值分析

3.1经济价值

使用PFR9411替代CRW80430，降低药剂成本约1.2万元/年，费用明细见表5。

表5费用明细对比表

产品型号	剂量（ppm）	加注量(L/列/次)	加注频率	预计年度 消耗量	年度预算（元）
PFR9411	500	10	1次/12-15天	750L	￥25500
CRW80430	500	10	1次/8天	1260L	￥37500

注：①每年大修期间TEG系统停运时间以30天计。

3.2生产安全价值

与CRW80430相比，PFR9411在生产安全方面具有如下优点：

（1）PFR9411为非危化品，运输、使用的风险性更小。

（2）使用PFR9411调节TEG系统pH，人员与化学品的接触频次更少。

（3）PFR9411提高pH的速度更平缓且稳定，为项目后期优化TEG溶液pH控制在7-8，进一步提高三甘醇脱水装置管理水平提供技术基础。

4结果与讨论

性能表现方面，相较于pH调节剂CRW80430，PFR9411在相同的剂量下，能使TEG 溶液pH保持在控制指标的时间更长且不会影响系统正常运行。经济性和安全性方面，PFR9411不仅降低了年度费用，而且提高了产品的安全性，为项目进一步提高三甘醇脱水装置生产管理水平提供了技术支持。综上，pH调节剂PFR9411更适用于川东北罗家寨气田集气站的TEG系统。

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