甲醇回收裝置優(yōu)化運(yùn)行分析

甲醇回收裝置優(yōu)化運(yùn)行分析

慕 蓉 韓松燕 李 斌 曹軍軍 羅小兵 何勉麗 蘇曉慶

長(zhǎng)慶油田第一采氣廠 陜西榆林 718500

摘 要：第一凈化廠甲醇回收裝置采用常壓精餾工藝對(duì)靖邊氣田產(chǎn)含醇地層水進(jìn)行集中處理。隨著氣田不斷開(kāi)發(fā)，含醇地層水回收量逐年增加，同時(shí)氣田含醇地層水又具有很強(qiáng)的結(jié)垢、腐蝕傾向，影響了甲醇回收裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)上述情況，對(duì)甲醇回收裝置運(yùn)行采取了優(yōu)化措施并提出進(jìn)一步優(yōu)化改造思路，以有效解決生產(chǎn)運(yùn)行中存在的問(wèn)題，改善預(yù)處理效果，提高甲醇回收裝置運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：甲醇回收；含醇地層水；預(yù)處理；優(yōu)化；

中圖分類號(hào)：TQ223 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-08-00-02

一、概況

第一凈化廠現(xiàn)有甲醇回收裝置2套，設(shè)計(jì)處理能力分別為100m3/d和50m3/d，主要負(fù)責(zé)對(duì)氣田含醇地層水進(jìn)行集中回收處理。近年由于含醇地層水回收量增大、管線結(jié)垢問(wèn)題、含醇地層水甲醇含量偏離設(shè)計(jì)值15-20%（冬季夏季注醇量不同）等原因，使裝置參數(shù)正常調(diào)節(jié)受到影響，運(yùn)行負(fù)荷超過(guò)設(shè)計(jì)值，并且又由于預(yù)處理后含醇地層水中的沉降雜質(zhì)不能及時(shí)拉運(yùn)處理，使裝置運(yùn)行中設(shè)備和管線腐蝕結(jié)垢問(wèn)題依然存在。

（一）工藝簡(jiǎn)介

1、預(yù)處理工藝

含醇地層水中不僅攜帶有地層水和凝析油，還含有懸浮物，礦化度高，PH值偏低而呈酸性。防止含醇地層水引起甲醇回收裝置設(shè)備管線的腐蝕、結(jié)垢和堵塞，需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。

如圖1所示，由集氣站來(lái)含醇地層水統(tǒng)一進(jìn)入卸車池。池內(nèi)污水經(jīng)提升泵，通過(guò)壓力除油器除去污水中的油污，然后進(jìn)入反應(yīng)罐。在反應(yīng)罐的進(jìn)口加入pH調(diào)節(jié)劑、氧化劑反應(yīng)，以調(diào)整污水的PH值至弱堿性，氧化污水的還原性物質(zhì)；出口加入絮凝劑后進(jìn)入含醇地層水儲(chǔ)罐，對(duì)污水中的懸浮物進(jìn)行絮凝沉淀。

2、常壓精餾工藝

甲醇回收裝置采用單塔常壓精餾。預(yù)處理后的含醇地層水，經(jīng)進(jìn)料泵加壓通過(guò)原料水過(guò)濾器過(guò)濾掉部分機(jī)械雜質(zhì)后，再經(jīng)換熱器換熱，然后進(jìn)入甲醇精餾塔。原料水在塔盤上進(jìn)行多次的氣化和冷凝后，達(dá)到精餾所必須的氣液兩相平衡，從而完成傳質(zhì)傳熱的精餾過(guò)程。

二、運(yùn)行現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

（一）含醇地層水量和甲醇濃度變化情況

第一凈化廠含醇地層水量及其甲醇濃度在一年中變化較大。

一般夏季含醇地層水量較小且甲醇濃度較低，冬季含醇地層水量較大且甲醇濃度較高。夏季含醇地層水中甲醇濃度略低于甲醇回收裝置的設(shè)計(jì)值。進(jìn)入高峰期后，超出了含醇地層水總設(shè)計(jì)處理能力，一定程度上增加了甲醇回收裝置回收處理污水的壓力及運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

（二）裝置運(yùn)行現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

1、甲醇蒸氣冷凝器冷卻效果差

2#甲醇回收裝置產(chǎn)品甲醇換熱器為循環(huán)水冷卻器，隨運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)，原有甲醇蒸汽換熱器換熱能力不足，回流溫度40℃左右，導(dǎo)致日常運(yùn)行中精餾塔塔頂壓力處于持續(xù)偏高狀態(tài)，使塔頂溫度難控制，產(chǎn)品甲醇合格率降低，嚴(yán)重影響裝置正常運(yùn)行。

2、產(chǎn)品甲醇濃度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求

由于含醇地層水甲醇濃度及來(lái)水量波動(dòng)大，遠(yuǎn)偏離設(shè)計(jì)參數(shù)15-20%，致使甲醇回收裝置塔頂產(chǎn)品甲醇濃度低于設(shè)計(jì)要求。且裝置處理量越大，塔頂壓力越高，也是塔頂產(chǎn)品甲醇濃度偏低和塔底污水甲醇濃度偏高的原因之一。

3、含醇地層水預(yù)處理效果不理想

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析可知，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的含醇地層水水質(zhì)雖有所改善，但污水中油份仍然很高，最高達(dá)到300mg/L。分析原因主要是現(xiàn)有的壓力除油器除油效果差。

4、含醇地層水回收量增加

進(jìn)入2012年冬季高峰期后，含醇地層水回收量大幅升高，污水平均日處理量由往年150 m3猛增至 180m3 ，甲醇回收裝置超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

5、預(yù)處理超負(fù)荷

含純污水量超出了預(yù)處理能力，含醇地層水儲(chǔ)罐清污不及時(shí)，預(yù)處理后的含醇地層水中的懸浮物不能及時(shí)排除，導(dǎo)致甲醇回收裝置出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕，影響裝置平穩(wěn)運(yùn)行。

三、改進(jìn)措施及效果評(píng)價(jià)

（一）運(yùn)行工藝優(yōu)化

1、更換空冷器

由于塔頂冷凝器冷卻效果差，導(dǎo)致2#裝置運(yùn)行不平穩(wěn)。因此，將塔頂冷凝器由水冷改為空冷，一方面可緩解第一凈化廠循環(huán)水系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)高的問(wèn)題，另一方面可避免循環(huán)水系統(tǒng)腐蝕結(jié)垢影響塔頂冷凝器的冷卻效果。改造后，有效地解決了塔頂壓力不易控制的問(wèn)題，并節(jié)約了能耗。

通過(guò)2012秋季空冷器投運(yùn)后的使用，塔頂溫度控制在65℃，處理量在100方/天穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)品甲醇濃度平均可達(dá)95%以上，塔底水未出現(xiàn)甲醇超標(biāo)現(xiàn)象。解決了因不易控制塔頂溫度，而造成產(chǎn)品甲醇不合格問(wèn)題。從根本上避免了因換熱器內(nèi)漏使含醇地層水進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)造成循環(huán)水污染現(xiàn)象的發(fā)生，并且空冷系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全可靠、操作維護(hù)量小。夏季運(yùn)行效果還有待進(jìn)一步跟蹤。

2、管束防腐、定期反吹

冬季高峰期時(shí)，含純污水處理量大幅升高，甲醇回收換熱器出現(xiàn)結(jié)垢、腐蝕，堵塞現(xiàn)象增大，需要不定時(shí)停車，對(duì)換熱器進(jìn)行拆洗或補(bǔ)焊，影響裝置平穩(wěn)運(yùn)行，降低處理效率。下面是2012年6月份1#甲醇回收裝置原料水換熱器檢修前內(nèi)部圖片：

鑒于上述情況，今年6月份裝置檢修時(shí)，對(duì)原料水換熱器及重沸器管束進(jìn)行防腐，并且預(yù)留備用防腐管束，以保證在用管束出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，能夠及時(shí)進(jìn)行更換，不影響裝置正常生產(chǎn)；

針對(duì)換熱器運(yùn)行，易結(jié)垢堵塞、處理量下降等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)實(shí)踐確定了換熱器最佳的反吹流程，并制定了定期反吹制度，對(duì)換熱器每隔10 ～ 15天進(jìn)行一次反吹。采取上述措施后，效果顯著。先前裝置換熱器2 ～3個(gè)月出現(xiàn)腐蝕、結(jié)垢、堵塞、停車檢修的現(xiàn)象，采取防腐及反吹措施后，換熱器至今已連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行5個(gè)月未進(jìn)行檢修，有效緩解了裝置結(jié)垢腐蝕及堵塞，同時(shí)提高了裝置處理量，大幅降低了裝置的檢修頻率。

（二）操作參數(shù)優(yōu)化

1、調(diào)整原料水含醇濃度

針對(duì)含醇地層水甲醇濃度波動(dòng)大及目前精餾塔塔頂產(chǎn)品甲醇濃度低、塔底污水帶醇等問(wèn)題，對(duì)甲醇回收裝置參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)：

在精餾塔操作參數(shù)（塔底壓力、溫度）不變的條件下，穩(wěn)定進(jìn)料量，調(diào)整進(jìn)料溫度和塔頂溫度進(jìn)行試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中所選用的含醇地層水甲醇濃度分別為7% ～10%，10% ～15%，15% ～20%，和20%以上。得出不同含醇地層水甲醇濃度時(shí)塔頂產(chǎn)品甲醇濃度。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在其它操作參數(shù)穩(wěn)定的情況下，塔頂產(chǎn)品甲醇濃度隨著含醇地層水甲醇濃度的升高而明顯增加，當(dāng)含醇地層水甲醇濃度提高到15%-20%時(shí)，塔頂產(chǎn)品甲醇濃度可達(dá)到理想數(shù)值。

針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，定期對(duì)含醇地層水甲醇濃度及產(chǎn)品甲醇濃度進(jìn)行化驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行返醇操作，以保證產(chǎn)品回收效率及產(chǎn)品質(zhì)量：

（1）含醇地層水甲醇濃度低于10%時(shí)進(jìn)行返醇；

（2）產(chǎn)品甲醇濃度低于93%時(shí)進(jìn)行返醇；

通過(guò)采取返醇措施，優(yōu)化提高含醇地層水甲醇濃度后，解決了精餾塔底污水帶甲醇問(wèn)題，同時(shí)裝置精餾塔產(chǎn)品甲醇濃度有了很大的提高。

2、調(diào)整加藥量

近年來(lái)隨含醇地層水水質(zhì)以及水量變化，按原加藥制度處理后的含醇地層水水質(zhì)不能達(dá)到預(yù)期要求，主要表現(xiàn)在水中機(jī)雜有所回升等。因此，針對(duì)氣田含醇地層水水質(zhì)及水量的變化，根據(jù)預(yù)處理后水樣的pH值、顏色、機(jī)雜等情況及時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)加藥量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

（三）預(yù)處理系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化

冬季含醇地層水來(lái)水量大幅增加，含醇地層水卸車池現(xiàn)有儲(chǔ)存空間已不能滿足污水回收儲(chǔ)存要求，為了不造成污水車壓車，只能邊啟含醇地層水提升泵進(jìn)行轉(zhuǎn)水邊進(jìn)行卸車操作，同時(shí)700m3儲(chǔ)罐也難以達(dá)到要求的沉降時(shí)間，預(yù)處理效果不佳，增加了裝置的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)及負(fù)擔(dān)。

針對(duì)上述問(wèn)題，冬季含醇地層水處理高峰期時(shí)，將不含醇地層水卸車池改為含醇地層水卸車池，兩個(gè)卸車池一個(gè)用于轉(zhuǎn)水一個(gè)用于卸車，不含醇地層水則通過(guò)新增臨時(shí)卸車口匯入檢修污水進(jìn)行處理。這樣既緩解了含醇地層水卸車池儲(chǔ)存壓力，增加了污水緩沖沉降時(shí)間，又可以同時(shí)進(jìn)行卸車和轉(zhuǎn)水操作，污水卸車等待時(shí)間大幅降低，同時(shí)降低了崗位員工勞動(dòng)時(shí)間。

1、進(jìn)入冬季以來(lái)，不斷調(diào)整2套處理系統(tǒng)處理量，使2套裝置的處理量增加至180-190m3/d穩(wěn)定運(yùn)行，消除罐存壓力，利于含醇地層水車及時(shí)拉運(yùn)。

四、結(jié)論及建議

（一）結(jié)論

1、在現(xiàn)有工藝設(shè)備下，通過(guò)更換產(chǎn)品冷卻器、調(diào)節(jié)進(jìn)料甲醇濃度等，在確保塔底污水甲醇含量符合回注指標(biāo)要求的情況下，塔頂產(chǎn)品甲醇濃度由以前的90%基本提高到設(shè)計(jì)要求。

2、采取防腐及反吹措施后，換熱器至今已連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行5個(gè)月，有效緩解了換熱器管束堵塞問(wèn)題，同時(shí)提高了裝置處理量，大幅降低了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度

3、通過(guò)優(yōu)化加藥量及制定落實(shí)加藥管理制度后，污水處理效果明顯得到改善，從進(jìn)料泵取樣化驗(yàn)結(jié)果分析可知，機(jī)雜等明顯減少；減緩了設(shè)備、管線的腐蝕、結(jié)垢速度， 延長(zhǎng)了設(shè)備和管線的檢修及更換周期。

（二）建議

1、冬季含醇地層水處理高峰期時(shí)，將含醇地層水提升泵轉(zhuǎn)水量由15m3/h提高到20m3/h。

2、將50 m3/d的小塔裝置更換為100 m3/d裝置，使甲醇回收的額定處理量達(dá)到200 m3/d，以適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的含醇地層水處理量。

3、更換大排量加藥泵，以適應(yīng)含醇地層水20m3/h的轉(zhuǎn)水量，便于根據(jù)轉(zhuǎn)水量變化及時(shí)對(duì)加藥量作出調(diào)整，以穩(wěn)定加藥濃度，保證預(yù)處理效果。原加藥泵及建議更換加藥泵排量如表1所示：

4、冬季對(duì)700m3儲(chǔ)罐定時(shí)取樣監(jiān)測(cè)，盡量縮短待處理含醇地層水的沉降時(shí)間。

5、針對(duì)含醇地層水中油份高的問(wèn)題，需對(duì)除油器運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試，如果效果不理想，建議更換除油器。

6、注水系統(tǒng)已運(yùn)行多年，注水泵老化嚴(yán)重，并且注水額定流量為10.56m3/h，不能滿足現(xiàn)有的注水量，應(yīng)更換為20 m3/注水泵。