撬裝脫水裝置退液流程優(yōu)化

陳小飛 ，華忠志 ，張 歧 ，王 輝

（1.西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安 710065;2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第一采氣廠，寧夏銀川 750006;3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第四采油廠，寧夏銀川 750006）

為了減輕濕天然氣在集輸過(guò)程中對(duì)集輸管線產(chǎn)生的腐蝕及對(duì)管線輸送效率的影響，同時(shí)保證后續(xù)凈化廠裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，一般會(huì)在集氣站增設(shè)脫水裝置，使其成為干氣再去凈化廠作進(jìn)一步處理。長(zhǎng)慶靖邊氣田采用在集氣站安裝小型撬裝三甘醇脫水裝置（簡(jiǎn)稱脫水撬）脫水。脫水撬在正常運(yùn)行、年度檢維修及日常改造過(guò)程中必然會(huì)消耗一定量的三甘醇[1]。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，脫水撬在正常運(yùn)行時(shí)消耗的三甘醇量符合石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求[2]，而在檢維修和改造前的停產(chǎn)退液時(shí)消耗的三甘醇量較大，這不但增加了企業(yè)生產(chǎn)成本，還增加了甘醇拉運(yùn)過(guò)程中的交通風(fēng)險(xiǎn)。

1 脫水撬三甘醇流程簡(jiǎn)介

在脫水撬各路子工藝流程中，與三甘醇有關(guān)的一般有三路，分別是脫水流程、再生流程和啟動(dòng)旁通流程示意圖（見圖1）[3]。

再生流程：吸收了天然氣中水分的三甘醇富液從吸收塔底部積液箱流出，經(jīng)三甘醇泵打出、過(guò)精餾柱初次換熱后進(jìn)入閃蒸系統(tǒng)閃蒸出烴類氣體，在緩沖系統(tǒng)中二次換熱后進(jìn)入過(guò)濾系統(tǒng)過(guò)濾掉機(jī)雜和油份，然后進(jìn)入再生系統(tǒng)，其中水汽從精餾柱排出，再生后的三甘醇貧液流入緩沖系統(tǒng)后再次通過(guò)三甘醇泵打入吸收塔頂部[4]。

啟動(dòng)旁通流程：三甘醇貧液出泵后不進(jìn)吸收塔，直接到達(dá)過(guò)濾系統(tǒng)。該流程的主要作用是：（1）脫水撬投運(yùn)時(shí)，三甘醇先走該流程，待脫水撬溫度、液位等相關(guān)參數(shù)運(yùn)行正常后，再進(jìn)吸收塔走正常脫水流程；（2）脫水撬吸收塔出現(xiàn)故障時(shí)，三甘醇走該流程，確保脫水撬其余各系統(tǒng)（尤其是冬季）運(yùn)行正常。

2 三甘醇消耗原因分析

為了了解脫水撬的三甘醇消耗情況，對(duì)9座在用脫水撬近三年的三甘醇消耗情況作了統(tǒng)計(jì)，具體情況（見表1）。

從表1可以看出：（1）9座在用脫水撬全年三甘醇消耗主要來(lái)自日常運(yùn)行時(shí)的消耗和停產(chǎn)時(shí)的損耗，其所占年度消耗總量的比例分別為49.8%和50.2%；（2）脫水撬停產(chǎn)時(shí)的三甘醇損耗量占到9座脫水撬總?cè)莘e（19.34 m3）的54.5%，即脫水撬每停產(chǎn)一次，其內(nèi)三甘醇就會(huì)損耗一半。通過(guò)對(duì)脫水撬自身工藝流程、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)人員的操作方法、技能水平等方面進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研和分析，找到了導(dǎo)致脫水撬停產(chǎn)過(guò)程中三甘醇損耗量大的原因。

表1 9座在用脫水撬近三年三甘醇消耗情況 單位：m3

2.1 吸收塔塔盤上淚孔作用不明顯

由于工藝要求，脫水撬每層塔盤上均設(shè)有溢流堰板和淚孔[5]。正常運(yùn)行時(shí)，塔盤上三甘醇超過(guò)溢流堰板時(shí)會(huì)通過(guò)降液管流入下層塔盤；停產(chǎn)檢修時(shí)，可利用淚孔將留存在塔盤上積液排空。由于9座在用脫水撬的服役運(yùn)行時(shí)間均超過(guò)10年且從未人為解剖過(guò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加之撬裝脫水裝置均體積較小外觀緊湊，很少設(shè)有檢修其內(nèi)部結(jié)構(gòu)用人孔，因此塔盤上溢流堰板及淚孔的位置、大小只停留在原始圖紙上，其運(yùn)行情況均無(wú)法觀察和檢測(cè)，只能通過(guò)整個(gè)脫水撬整體運(yùn)行情況進(jìn)行判斷。脫水撬外輸露點(diǎn)合格說(shuō)明溢流堰板設(shè)計(jì)及運(yùn)行正常；在停產(chǎn)退液過(guò)程中，脫水撬吸收塔塔底的積液箱里僅可收集到塔盤上的少部分三甘醇，而在沖洗塔盤時(shí)有大量三甘醇隨沖洗檢修水排出流入污水系統(tǒng)，這說(shuō)明吸收塔塔盤上淚孔的退液作用不明顯。

2.2 個(gè)別橇的部分容器無(wú)退醇流程

加拿大馬龍尼公司生產(chǎn)的脫水撬（簡(jiǎn)稱馬龍尼脫水撬）的再生系統(tǒng)和緩沖系統(tǒng)未設(shè)置退醇流程，其排污管線與脫水撬排污總管直接相連，導(dǎo)致該脫水撬再生系統(tǒng)和緩沖系統(tǒng)內(nèi)的三甘醇在停產(chǎn)時(shí)無(wú)法進(jìn)行回收，只能排入下游的污水罐中。

2.3 退醇方法不合理

常規(guī)的脫水撬停產(chǎn)退醇方法是：先將脫水撬上所有系統(tǒng)的壓力泄至零，然后通過(guò)再生系統(tǒng)和緩沖系統(tǒng)單獨(dú)的排污流程回收其內(nèi)三甘醇，最后將其余系統(tǒng)內(nèi)的三甘醇通過(guò)系統(tǒng)排污流程排至污水罐中。這種方法只能回收脫水撬再生系統(tǒng)和緩沖系統(tǒng)內(nèi)的三甘醇，卻無(wú)法回收閃蒸系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)及循環(huán)管路內(nèi)三甘醇，而且還會(huì)使吸收塔內(nèi)部分流動(dòng)的三甘醇被泄壓氣流帶走。

上述三個(gè)原因中，吸收塔塔盤上淚孔作用不明顯是一個(gè)反推結(jié)論，而且在實(shí)際生產(chǎn)中具有不可改進(jìn)特性。因此，導(dǎo)致脫水撬停產(chǎn)退醇時(shí)三甘醇損耗量較大且現(xiàn)場(chǎng)可改進(jìn)的原因只有2個(gè)，即個(gè)別橇的部分容器無(wú)退醇流程和常規(guī)的退醇方法不合理。

3 制定措施

3.1 改造馬龍尼脫水撬排污流程

針對(duì)馬龍尼脫水撬再生系統(tǒng)與緩沖系統(tǒng)內(nèi)三甘醇無(wú)法回收的現(xiàn)狀，通過(guò)可行性論證并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝流程，在不影響脫水撬其他系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下對(duì)其排污流程進(jìn)行簡(jiǎn)單改造：將再生系統(tǒng)與緩沖系統(tǒng)排污閥門下游至脫水撬排污總管之間管段拆除，并將其與脫水撬排污總管連接處三通改成直管段[6]（見圖2）。

3.2 改進(jìn)停產(chǎn)退醇方法

3.2.1 利用啟動(dòng)旁通流程回收吸收塔內(nèi)部分三甘醇首先只將再生系統(tǒng)和緩沖系統(tǒng)泄壓至零并進(jìn)行三甘醇回收，然后在確保三甘醇泵能正常運(yùn)行基礎(chǔ)上，導(dǎo)通啟動(dòng)旁通流程并利用脫水撬下游壓力給吸收塔內(nèi)反補(bǔ)壓力，使管路進(jìn)塔的三甘醇貧液越過(guò)吸收塔直接到達(dá)過(guò)濾系統(tǒng)，同時(shí)也使吸收塔內(nèi)部分三甘醇富液在塔壓下流出并通過(guò)泵打入閃蒸系統(tǒng)，當(dāng)甘醇泵出現(xiàn)干打時(shí)停泵，表明吸收塔內(nèi)可回收三甘醇已全部進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)。

3.2.2 通過(guò)提高閃蒸壓力回收閃蒸、過(guò)濾系統(tǒng)內(nèi)三甘醇 利用閃蒸系統(tǒng)出口管線上的調(diào)節(jié)閥提高其上游壓力即閃蒸壓力，然后打開調(diào)節(jié)閥的旁通流程，使閃蒸系統(tǒng)及過(guò)濾系統(tǒng)內(nèi)的全部三甘醇在較高壓力下快速流入下游的容積較大且易于回收的再生系統(tǒng)和緩沖系統(tǒng)。

3.2.3 再生系統(tǒng)和緩沖系統(tǒng)二次退醇 再次打開再生系統(tǒng)和緩沖系統(tǒng)的排污流程，對(duì)流入其內(nèi)的三甘醇進(jìn)行回收二次回收。

4 應(yīng)用效果

2011年，對(duì)1座馬龍尼脫水撬排污流程進(jìn)行了改造，并在9座脫水撬的停產(chǎn)退醇時(shí)應(yīng)用了改進(jìn)后的退醇方法。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示，2011年9座在用脫水撬停產(chǎn)時(shí)退出的三甘醇量比前三年平均值增加了2.4 m3，其損耗率也從55%降至42%。這不但減少了集氣站三甘醇消耗量及其在拉運(yùn)過(guò)程中的交通風(fēng)險(xiǎn)，還減少了污水產(chǎn)出量及其后期處理工序，經(jīng)濟(jì)、安全效益明顯。

表2 2011年脫水撬停產(chǎn)時(shí)三甘醇退出量

5 結(jié)論

（1）優(yōu)化后的脫水撬停產(chǎn)退醇流程不但有效降低了三甘醇損耗量，節(jié)約了企業(yè)生產(chǎn)成本，減少了物料拉運(yùn)中的交通風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)濟(jì)安全效益明顯，而且賦予了脫水撬啟動(dòng)旁通流程和閃蒸系統(tǒng)排污流程新功能。

（2）在脫水撬停產(chǎn)退醇流程優(yōu)化過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)所采取的2項(xiàng)措施不但沒(méi)有影響脫水撬正常運(yùn)行，而且簡(jiǎn)單易行、效果明顯，值得推廣應(yīng)用。

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［4］蔣洪，楊昌平，吳敏，等.天然氣三甘醇脫水裝置節(jié)能分析［J］.石油與天然氣化工，2010，39（2）:122-127.

［5］中國(guó)石油化工總公司.SH3088-1998石油化工塔盤設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)石化出版社，1998.

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