調(diào)壓閥在天然氣處理系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

王軍奇

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司東方終端,海南東方 572600)

調(diào)壓閥在天然氣處理系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

王軍奇

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司東方終端,海南東方 572600)

中海石油(中國)有限公司湛江分公司東方終端擔(dān)負(fù)著東方1-1氣田、樂東22-1氣田和樂東15-1氣田天然氣的處理工作,處理合格的天然氣外輸?shù)较掠胃鱾€(gè)用戶。本文通過在天然氣處理系統(tǒng)中增加一個(gè)調(diào)壓閥的方法解決了東方終端天然氣處理系統(tǒng)中存在的問題,使整個(gè)工藝流程更加優(yōu)化、穩(wěn)定和便于操作。

調(diào)壓閥 天然氣處理 工藝 優(yōu)化

1 引言

在石油化工行業(yè)中天然氣處理系統(tǒng)工藝流程已經(jīng)比較成熟了，但是每個(gè)處理裝置在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)過程中總會(huì)遇到各種問題，這些問題往往給整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行和外輸質(zhì)量控制上帶來諸多困擾。本文對(duì)東方終端天然氣處理系統(tǒng)中存在的問題進(jìn)行了闡述并通過一個(gè)小改造解決了該問題。

2 東方終端天然氣處理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

中海石油(中國)有限公司湛江分公司東方終端(以下簡(jiǎn)稱終端)位于海南省羅帶鄉(xiāng)，是中海油湛江分公司東方1-1、樂東15-1及樂東22-1三個(gè)氣田的陸上天然氣處理終端。東方1-1氣田天然氣由東方天然氣處理裝置處理，樂東氣田(包含樂東22-1和樂東15-1兩個(gè)氣田)天然氣由樂東天然氣處理裝置處理，處理后的天然氣外輸給下游各用戶。

終端天然氣處理流程簡(jiǎn)圖如圖1：

海上平臺(tái)來天然氣上岸后進(jìn)入段塞流捕集器進(jìn)行初步的氣液兩相分離，分離后的天然氣再進(jìn)入過濾分離器進(jìn)一步過濾和分離，過濾分離后的天然氣分兩路，一路直接供給化學(xué)公司(二氧化碳含量較高，需要脫碳后的天然氣進(jìn)行配比)，另一路進(jìn)入烴露點(diǎn)控制單元，經(jīng)過烴露點(diǎn)控制單元后進(jìn)入MDEA脫碳系統(tǒng)脫除天然氣中所含的二氧化碳，然后進(jìn)入硅膠脫水系統(tǒng)脫除天然氣中的水份，處理合格的天然氣一部分用于化學(xué)公司用戶一路的配氣，使外輸天然氣組分滿足合同要求；另一部分經(jīng)過天然氣透平壓縮機(jī)增壓后外輸給管輸公司；外輸給甲醇用戶的天然氣有來自東方段塞流捕集器后壓力調(diào)節(jié)閥前的配氣流程。

3 天然氣處理系統(tǒng)中存在的問題

東方和樂東海上來氣天然氣氣量比例和組份對(duì)比(如表1)：

由于東方和樂東海上來天然氣二氧化碳含量較高且來氣組分差別很大，而下游用戶中化學(xué)公司和甲醇用戶對(duì)接收天然氣的組份和壓力都有一定要求， 一旦供氣壓力和組份的變化速率超過了下游裝置的調(diào)節(jié)彈性時(shí)，將會(huì)引起下游裝置設(shè)備聯(lián)鎖關(guān)停。

在實(shí)際天然氣生產(chǎn)處理中遇到了以下兩個(gè)問題：

(1)由于樂東平臺(tái)至終端海管管線較長(zhǎng)且產(chǎn)液量較大，需要定期利用清管球?qū)９苓M(jìn)行清管作業(yè)，在終端收球過程中清管球即將到達(dá)終端時(shí)由于海管積液較多，在清管球的前方有一段純液體，該段液體進(jìn)入裝置的表現(xiàn)為天然氣氣量逐漸減少，直至無流量一段時(shí)間后再瞬間增大超過正常值，然后逐漸恢復(fù)到正常氣量，由于樂東和東方天然氣是互相配比和使用的，如果出現(xiàn)上述情況將會(huì)導(dǎo)致終端整個(gè)天然氣系統(tǒng)的壓力和組份產(chǎn)生很大的波動(dòng)，一旦外輸天然氣組份波動(dòng)過大，就會(huì)導(dǎo)致下游用戶關(guān)停，這是我們生產(chǎn)過程中不允許出現(xiàn)的。

(2)樂東天然氣經(jīng)過脫碳、脫水后和東方脫碳、脫水后的天然氣混合后進(jìn)入天然氣壓縮機(jī)進(jìn)口壓縮外輸，由于下游用氣量的不穩(wěn)定和壓縮機(jī)負(fù)荷調(diào)整等諸多因素的影響，壓縮機(jī)進(jìn)口壓力是不穩(wěn)定的，樂東裝置系統(tǒng)壓力是通過上岸段塞流捕集器前的壓力控制閥控制的，正常情況下其系統(tǒng)壓力保持穩(wěn)定，如果壓縮機(jī)進(jìn)口壓力高低變化時(shí)那么進(jìn)入脫碳系統(tǒng)的氣量就會(huì)波動(dòng)，從而引起脫碳系統(tǒng)超負(fù)荷或欠負(fù)荷運(yùn)行，這對(duì)脫碳系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和外輸組份的穩(wěn)定都會(huì)產(chǎn)生影響。

這兩個(gè)問題嚴(yán)重影響了終端天然氣處理的穩(wěn)定性和下游用戶用氣的安全性，急需合理有效的方法解決。

圖1

4 解決方法

針對(duì)以上問題，我們對(duì)天然氣處理系統(tǒng)進(jìn)行了如下工藝流程改造(如圖2)。

在樂東丙烷蒸發(fā)器和天然氣分離器之間增加一個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥。

通過新增壓力控制閥建立天然氣處理系統(tǒng)的壓力梯度，即海管壓力高于上岸壓力調(diào)節(jié)閥和丙烷蒸發(fā)器之間的壓力，丙烷蒸發(fā)器之前的壓力高于新增壓力調(diào)節(jié)閥后至天然氣壓縮機(jī)進(jìn)口的壓力。

圖2

表1

5 改造后效果

(1)在清管球即將進(jìn)站前將上岸壓力調(diào)節(jié)閥和新增壓力調(diào)節(jié)閥之間的壓力提高(由于段塞流捕集器的設(shè)計(jì)壓力高于脫碳系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力，所以沒加調(diào)壓閥前不能把上岸壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)點(diǎn)調(diào)的太高，否則會(huì)導(dǎo)致脫碳系統(tǒng)超壓)，提高這段容器和管線之間的儲(chǔ)氣量，那么當(dāng)清管球進(jìn)站時(shí)短時(shí)間內(nèi)造成的氣量少和無氣量時(shí)可以通過上岸調(diào)壓閥和新增調(diào)壓閥之間儲(chǔ)存的氣量作為補(bǔ)充，保證了系統(tǒng)氣量的穩(wěn)定，使下游用戶的組份和壓力波動(dòng)降到最小。

(2)利用新增壓力調(diào)節(jié)閥可以在中控室很方便的控制脫碳系統(tǒng)前后的壓差，從而控制進(jìn)入脫碳、脫水系統(tǒng)的氣量穩(wěn)定，保證了脫碳后氣體的組份穩(wěn)定。

(3)經(jīng)過丙烷蒸發(fā)器冷卻后的天然氣再通過新增壓力控制閥的減壓作用進(jìn)一步節(jié)流降溫，控制天然氣烴露點(diǎn)在一個(gè)更低的溫度，保證進(jìn)三甘醇脫水的天然氣不攜帶油和輕烴，避免三甘醇溶液污染，增強(qiáng)了三甘醇脫水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

(4)節(jié)流降溫后溫度更低的天然氣和進(jìn)料的天然氣在天然氣預(yù)冷器中進(jìn)行換熱，使換熱后的進(jìn)料天然氣溫度較改造前更低，減少了丙烷蒸發(fā)器中丙烷的循環(huán)量，從而降低了丙烷壓縮機(jī)的負(fù)荷，節(jié)約了電能。

6 結(jié)語

通過新增一個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥的小改造解決了天然氣處理過程中遇到的問題，使天然氣處理系統(tǒng)流程更加優(yōu)化、平穩(wěn)和易于操作。該改造投資費(fèi)用少、改造方便，在后期的使用過程中取得了良好的效果。