薩南深冷裝置問題分析及改造建議

向紅一 張長寶 楊鵬飛 常秀琴（大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

薩南深冷裝置問題分析及改造建議

向紅一 張長寶 楊鵬飛 常秀琴（大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

大慶油田薩南深冷裝置自1987年投產以來，部分輔助系統(tǒng)停用，裝置故障停機率增大，制冷負溫升高，輕烴收率降低。分析了制約裝置生產的瓶頸問題，并提出了相應的整改措施，為提高裝置的開工率、輕烴收率和安全平穩(wěn)運行提供了理論依據(jù)和技術支持。通過項目改造和工藝參數(shù)調整，裝置運行平穩(wěn)性提高，制冷負溫可由原來的-68℃降至－80℃，年增產輕烴約2700 t。

深冷裝置 輕烴收率 制冷負溫 措施

1 裝置現(xiàn)狀

薩南深冷裝置是向大慶石化公司提供化工原料的主要產能裝置之一，位于大慶薩南油田采油二廠二礦。該裝置由原西德林德公司設計，于1987年12月建成投產。裝置采用燃氣輪機驅動原料氣壓縮機增壓，雙級膨脹無輔助制冷工藝，設計處理量60×104m3/d，操作彈性80%～120%，塔頂溫度-97℃，日產輕烴239 t[1]。

薩南深冷裝置自投產以來，沒有全面系統(tǒng)的維修改造，設備老化、效率低等問題突出，其表現(xiàn)如下：裝置故障率高，開工率低；制冷溫度高，輕烴收率低，等等。為提高裝置平穩(wěn)運行性和生產能力，減少投資和縮短改造時間，提出保留原雙級膨脹制冷工藝，僅對存在的問題進行整改，維持正常運行。

2 裝置存在的問題及改造措施

改造原則：保留原雙級膨脹制冷工藝流程，對存在的問題進行改造，使裝置運行參數(shù)盡量接近設計值。

改造內容包括壓縮系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)[2-3]。

2.1 壓縮系統(tǒng)

2.1.1 存在問題

（1）除油器分離效果差。薩南深冷4臺除油器是2008年檢修期間更換，內只有一球面擋板，對原料氣中攜帶的固體和液體無阻擋作用，氣體直接走短路到出口。

（2）原料氣分離器分離效果差。來氣中雜質含量增多，污水攜帶大量雜質返回到入口分離器，影響分離效果，造成排污線、液位計引壓管、液位調節(jié)閥經常堵塞，只能常開旁通閥進行排污，導致高壓氣體回流。

2.1.2 改造措施

（1）對2臺除油器進行設計、改造，內部加裝折流板和捕霧網。

（2）將入口分離器更換為2臺中空纖維過濾器，從源頭解決來氣雜質多帶來的堵塞問題。

2.2 干燥系統(tǒng)

2.2.1 存在問題

（1）分子篩粉化。原設計的分子篩4對主切換閥門壓差聯(lián)鎖開關已損壞，閥切換時，突變的高壓氣流對分子篩床層產生沖擊，會加速分子篩粉化；同時分子篩入口分離器捕霧網分離效果差，液態(tài)水進入分子篩，嚴重時導致分子篩爆碎。

（2）過濾器S0201過濾精度低。原料氣粉塵過濾器S0201過濾精度低，分子篩粉塵堵塞冷箱，冷箱運行3個月后壓差已達最大值。冷箱堵塞增大了系統(tǒng)壓降，降低了換熱效率，使原料氣預冷溫度升高，影響制冷負溫。

2.2.2 改造措施

（1）恢復主切換閥門壓差聯(lián)鎖，更換4個壓差開關、配套儀表箱及電纜。

（2）分子篩入口分離器更換為中空纖維過濾器，避免腐蝕物堵塞分子篩孔隙，影響分子篩脫水效果，同時防止液態(tài)水進入分子篩，導致分子篩爆碎。

（3）新增2臺原料氣粉塵過濾器，采用金屬燒結濾芯，過濾精度為5 μm，運行方式為1開1備，具備在線反吹功能。

2.3 冷凍系統(tǒng)

2.3.1 存在問題

膨脹機組制冷能力下降，是裝置制冷溫度偏高的主要原因。

（1）增壓端增壓能力下降。低壓膨脹機增壓端增壓0.7 MPa，高壓膨脹機增壓端增壓0.5 MPa，都低于設計值；系統(tǒng)最高壓力為4.0 MPa，低于原設計值（5.0 MPa），導致膨脹機入口壓力低，膨脹比下降。

（2）膨脹端膨脹能力降低。設計高壓膨脹機的入、出口溫降為40.5℃，如按現(xiàn)組分運行，經計算，入出口溫降可達到49℃，而實際膨脹機溫降為32℃，比原設計值低17℃。

主要原因是：

◇低壓增壓機流道腐蝕，效率降低；

◇入口濾網堵塞，壓降增大；

◇單流閥反向泄漏，壓損較大；

◇膨脹機跨線節(jié)流閥泄漏量大，膨脹效率降低等。

2.3.2 改造措施

（1）對低壓增壓機入口管線增加電伴熱，使氣體升溫0.5～1.5℃，稍高于空冷器出口溫度，避免凝析水與酸性氣體形成腐蝕環(huán)境，防止壓縮機流道腐蝕。

（2）低壓增壓機入口過濾器之前增加兩個并聯(lián)的過濾器，適當提高過濾精度，一開一備。濾網堵塞時可實現(xiàn)在線切換、清洗。

2.4 儀表系統(tǒng)

2.4.1 存在問題

（1）振動監(jiān)測控制系統(tǒng)老化。深冷膨脹機振動監(jiān)控系統(tǒng)是本特利7200型振動監(jiān)控盤裝表，該盤裝表投產至今從未更換，已超過電子元件運行壽命10×104h，電子元件老化，表盤上經常不顯示膨脹機轉速值，振動探頭的間隙電壓指示值比現(xiàn)場測量值低。

（2）膨脹機控制儀表無法實現(xiàn)自動調節(jié)。氣動差壓變送器老化，信號傳輸不穩(wěn)定，氣動調節(jié)器自動控制無法投用，氣動調節(jié)閥線性不好，閥開度與控制信號不匹配，不能根據(jù)實際工況進行調節(jié)參數(shù)，實現(xiàn)最優(yōu)控制。

2.4.2 改造措施

（1）將現(xiàn)場一次表和膨脹機振動監(jiān)測盤裝表升級為3300系列，將燃機殼體振動引入3500振動系統(tǒng)中，增加加速度模塊（42M），升級上位機軟件、硬件。

（2）將現(xiàn)場氣動儀表更換為電動儀表，實現(xiàn)遠傳控制。

3 改造預期效果

3.1 運行平穩(wěn)性提高

以上改造項目實施后，制約裝置平穩(wěn)運行的燃機、堵塞、輔助系統(tǒng)的問題能夠得到有效的解決，裝置運行平穩(wěn)性提高。

3.2 生產技術指標

3.2.1 計算條件

（1）處理規(guī)模為60×104m3/d。

（2）深冷原料氣組成見表1。

表1 深冷原料氣組分單位為體積分數(shù)，%

（3）改造后系統(tǒng)壓力可提高0.4 MPa，其中：

◇原料氣粉塵過濾器改造可減少冷箱壓降0.07 MPa；◇增壓機入口濾網改造可減少壓降0.1 MPa；◇更換高、低壓膨脹機單流閥可使同軸增壓機增壓能力提高0.2 MPa；

◇更換低壓膨脹機跨線節(jié)流閥可使氣體全部經膨脹機膨脹，同軸增壓機增壓能力提高0.03 MPa。

3.2.2 計算結果

通過PROII軟件模擬，得到以下結果：

◇制冷溫度降低5℃；

◇平均日產輕烴由156 t增加到164.2 t。

通過項目改造和工藝參數(shù)調整，裝置運行平穩(wěn)性提高，制冷負溫可由原來的-68℃降至－80℃，年增產輕烴約2700 t。

［1］羅光熹，周安.天然氣加工過程原理與技術[M].哈爾濱：黑龍江科技出版社，1996.

［2］王遇冬.天然氣處理與加工工藝[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002.

［3］李福成，劉立軍.天然氣深冷裝置操作手冊[M].哈爾濱:黑龍江科技出版社,1990.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.05.012

向紅一，1997年畢業(yè)于撫順石油學院，高級工程師，從事天然氣油氣初加工自控儀表專業(yè)技術研究工作，E-mail：xianghy1@petrochina.com.cn，地址：大慶市讓區(qū)天然氣分公司工程技術大隊，163457。

2011-05-20)