提高天然氣淺冷裝置生產(chǎn)能力的探索與實踐

張 浩，范振忠，葉志敏，劉天元

（1. 東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶163318；　2. 大慶天然氣分公司， 黑龍江 大慶163318）

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提高天然氣淺冷裝置生產(chǎn)能力的探索與實踐

張 浩1，范振忠1，葉志敏2，劉天元1

（1. 東北石油大學(xué)， 黑龍江 大慶163318；2. 大慶天然氣分公司， 黑龍江 大慶163318）

大慶天然氣分公司喇二淺冷裝置是喇嘛甸油田重要的產(chǎn)能裝置，由于外部生產(chǎn)環(huán)境變化、設(shè)備故障效率高、配套設(shè)施不完善等諸多原因，目前該裝置處理能力不足，造成該地區(qū)天然氣集輸壓力增大。通過對天然氣喇二淺冷裝置運行狀況的分析，找出影響淺冷裝置生產(chǎn)能力的主要原因，并提出了優(yōu)化裝置運行參數(shù)和提高輕烴采收率等挖潛增效措施，為同類裝置的輕烴上產(chǎn)工作做出了積極探索。

淺冷裝置；裝置運行；采收率

喇二淺冷裝置是大慶乙烯原料配套工程之一，主要是對大慶采油六廠地區(qū)的低壓濕氣進行增壓和淺冷分離，生產(chǎn)輕烴和天然氣［1］。該裝置主要由天然氣壓縮系統(tǒng)、丙烷制冷系統(tǒng)、輕烴回收系統(tǒng)和乙二醇再生系統(tǒng)構(gòu)成，采用天然氣增壓、丙烷壓縮制冷脫水工藝，脫除天然氣中的水，回收輕烴（圖1）。裝置設(shè)計日處理天然氣80萬m3，采用丙烷制冷技術(shù)，設(shè)計制冷溫度為-35 ℃，設(shè)計日產(chǎn)輕烴100 t。核心設(shè)備為 2臺美國德萊塞蘭公司生產(chǎn)的D10R09B型離心式天然氣壓縮機；1臺美國約克公司生產(chǎn)的RBWⅡ—496E型螺桿式丙烷壓縮機。

1　裝置運行管理現(xiàn)狀分析

1.1技術(shù)指標(biāo)控制分析

1.1.1處理量及產(chǎn)量分析

2015年上半年采油廠供氣量較充足，1#天然氣壓縮機因VT701振動高停機維修389 h，故障停機兩次共59 h，分別為：機后水冷器天然氣跨線腐蝕穿孔漏天然氣；機后空冷器出口匯管封頭底部腐蝕穿孔漏天然氣。上半年累計處理天然氣15 186×104m3，完成年度計劃的54.19%，上半年生產(chǎn)氣烴13 138 t，完成年度計劃的57.57%（表1）。

圖1　喇二淺冷裝置工藝流程圖Fig.1 La’er shallow cold device process flow diagram

表1　2015年上半年處理量及產(chǎn)量分析Table 1 Capacity and yield analysis in the first half of 2015

續(xù)表

1.1.2重要生產(chǎn)指標(biāo)分析（表2）

表2　2015年上半年重要生產(chǎn)指標(biāo)分析Table 2 Important production index analysis in the first half of 2015

（1）氣烴收率：2015年上半年其累計氣烴收率為0.87t/104m3，較方案值高出0.07t/104m3，主要因為上半年裝置運行平穩(wěn)，重要參數(shù)均控制在最佳控制點，同時喇一油氣處理裝置停產(chǎn)改造比原計劃推遲2個月，氣烴產(chǎn)量有所增加。

（2）負(fù)荷率：2015年上半年喇二淺冷裝置累計負(fù)荷率為104.88%，高于方案值0.98%。3月份喇二淺冷裝置1#天然氣壓縮機因VT701振動高停機檢修，淺冷裝置單機運行，負(fù)荷率較低，其余時間裝置運行平穩(wěn)，裝置負(fù)荷率較高［2］。

（3）開工率：2015年上半年喇二淺冷裝置累計開工率為98.6%，高出方案值7.3%。主要因為4月份、5月份喇二淺冷裝置因機后水冷器副線腐蝕滲漏、機后空冷器出口匯管存在沙眼，停機維修，累計停機59 h，4月份、5月份裝置開工率較低。其余時間裝置運行平穩(wěn)，所以半年累計開工率較高。

1.2運行設(shè)備現(xiàn)狀分析

1.2.1設(shè)備現(xiàn)狀分析

（1）主壓縮機部分

兩臺離心式主壓縮機（D10R09B）1998年投運，目前運行狀況良好，受原料氣雜質(zhì)影響，造成轉(zhuǎn)子、流道積碳，引起振動高，目前平均 1.5～2 a大修清理一次（除塵裝置投運前大修期為1 a）。

丙烷制冷機2005年投運，丙烷機設(shè)計處理量70×104m3/d，夏季平均處理量88×104m3，由于處理量不足，導(dǎo)致夏季制冷溫度偏高（-33 ℃），蒸發(fā)器壓差大（設(shè)計為0.02 MPa，實際為0.05 MPa）；丙烷壓縮機控制系統(tǒng)故障，丙烷機現(xiàn)場控制箱固定在壓縮機本體上，振動大，溫度高，導(dǎo)致控制板供電電源輸出電壓不穩(wěn)定、控制系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，多次出現(xiàn)數(shù)字主板復(fù)位故障，影響丙烷機運行。

（2）壓力容器等設(shè)施

壓力排污罐多次出現(xiàn)腐蝕滲漏，經(jīng)檢測罐內(nèi)腐蝕嚴(yán)重部位已減薄5 mm，已不能滿足運行需要，目前已與分公司申請降壓使用（項目計劃已下達，檢修期實施）［3］。

喇二淺冷機后空冷器壓降大，2013年1月份投用（哈空調(diào)生產(chǎn)），前后壓差為0.085 MPa，高于設(shè)計值 0.05 MPa；系統(tǒng)內(nèi)壓降增大，影響裝置運行效率。

輕烴儲罐壁厚減薄，不能滿足生產(chǎn)需求。根據(jù)油田公司特檢中心檢驗輕烴儲罐A、C罐分別有7.5 mm和6 mm的腐蝕深坑，預(yù)計使用年限分別為1.5 a和2 a左右。兩個輕烴罐現(xiàn)在不能滿足正常的生產(chǎn)需求，存在安全隱患。

（3）其他輔助設(shè)施

循環(huán)水廠冷卻效果差，水內(nèi)雜質(zhì)多。由于冷卻水塔內(nèi)填料坍塌變形，循環(huán)水分部不均勻，換熱效果差，水溫升高，影響淺冷裝置循環(huán)水冷卻效果。循環(huán)水廠NCS離子軟化罐內(nèi)布置器有漏，樹脂沖刷損失，造成水指標(biāo)不合格，導(dǎo)致冷換設(shè)備結(jié)垢，影響換熱效率。6月份給水溫度在27 ℃，導(dǎo)致天然氣壓縮機潤滑油溫度、機后水冷器出口溫度、丙烷機排氣壓力升高，壓縮機降低負(fù)荷運行，影響裝置運行效率。

1.2.2運行管理分析

（1）管線腐蝕滲漏，影響裝置運行。2015年上半年喇二淺冷裝置因機后水冷器天然氣跨線腐蝕穿孔和機后空冷器出口匯管封頭底部存在沙眼停機兩次，停機共計59 h。存在問題主要有：一是目前裝置管線腐蝕主要出現(xiàn)在冷卻器出口匯管、彎頭、直角彎處，這些帶液沖刷腐蝕嚴(yán)重，由于內(nèi)部加裝內(nèi)彎頭，導(dǎo)致流向發(fā)生變化，檢測部位選取不當(dāng)，檢測計劃制定有所欠缺。

（2）原料氣調(diào)配情況，六廠地區(qū)日均供氣量為95×104～100×104m3，喇二淺冷裝置無法全部處理，投運一臺增壓機（設(shè)計20×104m3/d）。

（3）原料氣組分變化；1-4月份喇一原穩(wěn)沒有停運，不凝氣進入喇二淺冷，收率完成較好（0.89 t/104m3）；5-6月份喇一停運，氣烴收率下降明顯（0.85 t/104m3）；進入7月份后，組分變化較大，收率下降明顯（0.76 t/104m3）。

1.3影響裝置處理量的主要因素

影響裝置處理量的因素有原料氣氣量、壓縮機型號及性能和天然氣壓縮比等，其中原料氣氣量受采油廠控制，壓縮機型號及性能不可變，只有天然氣壓縮比是可控因素。根據(jù)壓縮機性能曲線，天然氣壓縮比減小時，壓縮機處理的天然氣量將增大，即通過適當(dāng)提高壓縮機入口壓力或降低出口壓力，都能夠提高壓縮機處理量。由于增加入口壓力會影響氣源的生產(chǎn)，因此只能通過降低壓縮機出口壓力來實現(xiàn)提高壓縮機處理量。為了不減少裝置的輕烴產(chǎn)量，應(yīng)降低壓縮機出口到二級三相分離器的壓降。

在制冷工藝流程已確定的情況下，影響裝置輕烴產(chǎn)量的因素有原料氣處理量、輕烴冷凝壓力和輕烴冷凝溫度等，當(dāng)處理量和制冷機組已確定的情況下，輕烴產(chǎn)量的主要影響因素為輕烴冷凝壓力。根據(jù)輕烴冷凝相平衡規(guī)律，冷凝溫度一定時，冷凝壓力越高，輕烴液化率將越高，因此降低裝置壓降，提高輕烴冷凝壓力將是增加輕烴產(chǎn)量的有效途徑［4］。

2　提高生產(chǎn)能力的措施與建議

2.1裝置調(diào)整革新改造

2.1.1調(diào)整機后空冷器運行方式

機后空冷器采用表面蒸發(fā)式空冷器，原有的干式空冷器處于備用狀態(tài)，如果在氣量高峰期同時啟運2套機后空冷器，由于并聯(lián)分流的關(guān)系，機后空冷器總壓降將會從現(xiàn)有的0.05 MPa進一步降低。

2.1.2改造壓縮機出口管線

將現(xiàn)有壓縮機二級出口到機后空冷器的管線全部改為DN250 mm管線，拆除壓縮機出口到輕烴閃蒸罐的管線，拆除DN100 mm變徑調(diào)節(jié)閥，使輕烴閃蒸罐只起輕烴緩沖作用。改造后壓縮機出口天然氣只經(jīng)壓縮機二級出口調(diào)節(jié)閥，直接到機后空冷器，管線長度將縮短到35 m。

2.1.3更換乙二醇混合器

更換目前的乙二醇混合器，在每年的裝置檢修期間，對混合器進行檢修清理，由于該處堵塞物組分復(fù)雜，且混合器多層填料結(jié)構(gòu)復(fù)雜，建議采用化學(xué)清洗加高壓水清洗方式，保證清洗質(zhì)量。

2.1.4提高裝置負(fù)荷率

合理調(diào)配氣源，目前六廠地區(qū)日均原料氣供應(yīng)量在 100×104m3，優(yōu)先保證喇二淺冷裝置原料氣量，合理控制增壓機負(fù)荷，優(yōu)先滿足淺冷壓縮機滿負(fù)荷運行，可實現(xiàn)負(fù)荷率105%以上運行。

2.1.5提高裝置輕烴收率

（1）丙烷機系統(tǒng)改進。一是通過改造充分利用蒸發(fā)器剩余空間（未投運貧油系統(tǒng)占蒸發(fā)器10%空間），可降低蒸發(fā)器壓降，提高換熱面積；二是丙烷機現(xiàn)場控制箱移位，減小振動和機體高溫影響，加裝5 V雙電源主板供電，減少丙烷機停機；

（2）改進并投用蒸發(fā)式空冷器。對目前蒸發(fā)空冷器冷卻管進行更換，使用直供軟化水。投用后同比目前空冷器可降低壓降0.045 MPa，夏季出口溫度降低 4 ℃，降低丙烷機負(fù)荷，提高制冷深度。

2.1.6提高裝置開工率

（1）科學(xué)制定管線檢測計劃。消除隱患，減少停機，在對管線進行常規(guī)檢測的基礎(chǔ)上，重點加強對彎頭，直角彎匯管等沖刷腐蝕嚴(yán)重部位的檢測，并加密檢測點和時間，每半年檢測一次，及時發(fā)現(xiàn)問題，并采取加裝內(nèi)部導(dǎo)流彎頭，采用厚壁彎頭等措施；

（2）嚴(yán)把檢修質(zhì)量和進度關(guān)。提前準(zhǔn)備，做好檢修前工作，科學(xué)組織，統(tǒng)籌安排外協(xié)和自檢項目進度，嚴(yán)細(xì)認(rèn)真把好質(zhì)量驗收關(guān)，確保檢修質(zhì)量和效果。通過以上分析，針對4處壓降較大的部位進行運行優(yōu)化或適當(dāng)?shù)母脑煺{(diào)整，以達到降低壓降的目的。

2.2優(yōu)化運行管理

2.2.1提高電氣系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)運行安全性和穩(wěn)定性

（1）提高電氣室、儀表主控室環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。增加電氣柜、儀表柜溫度濕度計，將主控室溫度控制在最佳工作溫度、濕度，保持電氣、儀表盤面清潔，設(shè)立檢查卡，加入巡回檢查點項中。

（2）實施工控主機備用和程序備份。對儀表、電氣控制系統(tǒng)主機儲備一臺備用機，并備好各類程序，當(dāng)工控主機出現(xiàn)故障或程序出現(xiàn)問題后，直接替換使用。

（3）編制電氣、儀表維護效驗標(biāo)準(zhǔn)。編制電氣、儀表維護、效驗的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，錄制標(biāo)準(zhǔn)化視頻，規(guī)范員工維護、效驗行為，同時給培訓(xùn)新員工建立標(biāo)準(zhǔn)流程。

2.2.2提高關(guān)鍵機組維修保養(yǎng)和運行管理質(zhì)量

（1）提高維修人員水平，組織專業(yè)制作標(biāo)準(zhǔn)化維修流程，編制培訓(xùn)教案，充分利用壓縮機大修及檢修期間開展培訓(xùn)，提高技能水平。

（2）實施維修任務(wù)單制度，按單維修，使維修人員的工作目標(biāo)、時間、質(zhì)量明確，出現(xiàn)問題有單可查，提升維修質(zhì)量。

（3）建立大機組概念，機組及配套工藝、儀表、供電、潤滑油等作為整體，每月綜合評價整體情況，綜合分析，改變按專業(yè)劃分過細(xì)，缺乏系統(tǒng)性的問題［5］。

2.2.3提高備品備件儲備能力和預(yù)防性維修能力

（1）建立通用重要備品儲備庫，實現(xiàn)網(wǎng)上實時查詢共享，不因溝通時間成本的增加，信息的不對稱使本來有的儲備不能及時到達生產(chǎn)第一線，避免各自儲備造成浪費。

（2）結(jié)合使用年限、數(shù)量等情況制定儲備標(biāo)準(zhǔn)，針對各類備品備件的使用數(shù)量、年限、易損程度等綜合因素制定儲備標(biāo)準(zhǔn)，提高儲備品備件的準(zhǔn)確率和使用率。

（3）定期開展重要部件損壞分析會議，并組織人員開展查找原因，制定對策，積極開展修舊利廢和技術(shù)改進，延長部件的使用時間，提高設(shè)備完好率，保證裝置的開工率。

3　結(jié)束語

通過對影響天然氣喇二淺冷裝置運行的各因素進行系統(tǒng)分析，找出了制約裝置生產(chǎn)能力的因素，從技術(shù)改造和運行管理上提出解決措施。在制定裝置改造措施中，有效利用裝置閑置設(shè)備，降低改造投資，綜合利用現(xiàn)有條件，將是挖潛增效的合理方向。在以后的工作中，通過進一步改造挖潛、運行參數(shù)優(yōu)化調(diào)控，喇二淺冷裝置產(chǎn)量將會有很大的上升空間，同時，對淺冷裝置運行進行全面細(xì)致的分析，也為今后同類裝置的運行管理積累了有益的經(jīng)驗。

［1］ 徐彥明，楊小龍.長北氣田SMSM 低溫分離器的優(yōu)化改造［J］. 天然氣工業(yè)，2010，30（3）：87-90.

［2］ 盧坤，王曉軍，翁軍利，等.CJST 塔盤在長慶氣田的運行評價及優(yōu)化［J］. 天然氣工業(yè)，2010，30（3）：106-110.

［3］ 張君，彭本軍，黃浩.圓盤塔中 CO2 吸收的傳質(zhì)動力學(xué)研究［J］.石油與天然氣化工，2010，39（2）：128-130.

［4］ 童立志，劉洪杰，賈琴芳，等.多級蒸氣壓縮蒸發(fā)式制冷系統(tǒng)節(jié)能工藝［J］. 石油與天然氣化工，2009，38（3）：199-202.

［5］ 王瑞蓮，劉東明，韋元亮.涼風(fēng)站分子篩脫水裝置運行現(xiàn)狀分析［J］.石油與天然氣化工，2010，39（3）：196-199.

How to Improve the Production Capacity of Natural Gas Shallow Cooling Device

ZHANG Hao1，F(xiàn)AN Zhen-zhong1，YE Zhi-min2，LIU Tian-yuan1
（1. Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daiqing 163318，China；2. Daqing Natural Gas Branch Company, Heilongjiang Daqing 163318，China）

Daqing natural gas branch’s La’er shallow cooling device is an important device in Lamadian oil field, due to external production environment changes, high efficiency equipment failure, imperfect supporting facilities, and many other reasons, at present the device processing power is insufficient. Based on analysis of gas La’er shallow cold device running status, main causes to affect shallow cold device production capacity were found out, and optimized plant operation parameters and measures to improve the potentialities and efficiency were put forward.

shallow cold device; plant operation; recovery

張浩（1991-），男，黑龍江省黑河市人，碩士，東北石油大學(xué)石油與天然氣專業(yè)。 E-mail：1053735288@qq.com。

TE 64

A

1671-0460（2016）05-1025-04

2016-03-11