降低異丁烷水含量技術(shù)的研究與應(yīng)用

許艷赫 ， 馬慧明

(1.中國(guó)石化 中原油田天然氣處理廠 ， 河南 濮陽(yáng) 457000 ; 2.中國(guó)石化 中原油田普光分公司 ， 四川 達(dá)州 635000)

降低異丁烷水含量技術(shù)的研究與應(yīng)用

許艷赫1， 馬慧明2

(1.中國(guó)石化 中原油田天然氣處理廠 ， 河南 濮陽(yáng) 457000 ; 2.中國(guó)石化 中原油田普光分公司 ， 四川 達(dá)州 635000)

針對(duì)異丁烷產(chǎn)品含水量超標(biāo)的問題，分析了異丁烷含水超標(biāo)的主要原因，提出降低異丁烷含水量的方案，并加以實(shí)施，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

異丁烷 ； 脫水 ; 分子篩

中國(guó)石化中原油田天然氣處理廠丁烷廠是利用三氣廠生產(chǎn)的混合丁烷作為原料，經(jīng)過精餾生產(chǎn)出氣霧劑級(jí)正丁烷、異丁烷。異丁烷產(chǎn)品作為處理廠的高附加值產(chǎn)品，按照天然氣處理廠企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水含量≤20×10-6。

但是隨著高純異丁烷產(chǎn)品市場(chǎng)需求量的擴(kuò)大，對(duì)原有產(chǎn)品脫水、脫硫裝置形成了新的壓力，經(jīng)常出現(xiàn)異丁烷產(chǎn)品水含量超標(biāo)的問題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)異丁烷產(chǎn)品的連續(xù)采樣檢測(cè)可知，異丁烷產(chǎn)品水含量不能穩(wěn)定的保持在20×10-6以下，一旦水含量超標(biāo)，異丁烷產(chǎn)品將會(huì)作為普通混合丁烷銷售，嚴(yán)重影響了企業(yè)的效益。因此，對(duì)異丁烷產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行系統(tǒng)分析研究，提出了解決問題的方案。

1 異丁烷產(chǎn)品水含量超標(biāo)的原因分析

丁烷廠異丁烷產(chǎn)品中的水全部是由混合丁烷原料帶來的，在丁烷分離過程中不產(chǎn)生額外的水?；旌隙⊥橹械乃畞碜悦摱⊥樗?，脫丁烷流程示意圖見圖1。經(jīng)化驗(yàn)分析，脫丁烷塔中的水主要來自穩(wěn)定塔底部的輕油來料。脫丙烷塔的來料已經(jīng)經(jīng)過分子篩脫水，水含量非常小。

圖1 脫丁烷塔流程示意圖

丁烷廠現(xiàn)有的異丁烷產(chǎn)品分子篩脫水裝置沒有分子篩再生系統(tǒng)，靠定期更換分子篩保證分子篩的脫水效果。分子篩脫水裝置操作彈性小，生產(chǎn)負(fù)荷增大后不能滿足產(chǎn)品的脫水要求。

2 降低水含量的方法

2.1 增加分子篩再生設(shè)施

針對(duì)丁烷廠異丁烷脫水裝置的分子篩無法在線再生，不能滿足高負(fù)荷生產(chǎn)要求的現(xiàn)狀，考慮將異丁烷脫水裝置更換為可在線再生的脫水裝置。即將現(xiàn)有脫水塔及附屬管線、管件更換為耐熱設(shè)備(滿足再生的溫度需求)，增設(shè)一套分子篩再生設(shè)備，再生系統(tǒng)流程圖見圖2。

由于原有干燥塔只是對(duì)異丁烷進(jìn)一步純化，沒有按照正常的兩塔脫水流程設(shè)計(jì)，因此本項(xiàng)目將原有兩臺(tái)脫水塔更換為適應(yīng)高溫再生的脫水塔，每臺(tái)脫水塔內(nèi)分別填充3A和13X分子篩，流程調(diào)整為一用一備，保證工廠連續(xù)運(yùn)行期間，可進(jìn)分子篩再生。并增加相應(yīng)設(shè)備和自控儀表等。

2.2 改變穩(wěn)定塔底輕油去向

在現(xiàn)有工藝流程中，穩(wěn)定塔主要處理三相分離器的油相，經(jīng)穩(wěn)定塔處理后，塔底輕油進(jìn)入丁烷塔進(jìn)一步分離其中的丁烷組分。這部分輕油水含量較大，是混合丁烷含水的主要來源。其組分主要是戊烷及戊烷以上組分，輕油是二氣廠原料。如果能在穩(wěn)定塔底改變輕油的去向，使這股輕油就可以直接作為二氣廠原料，不再作為脫丁烷塔的原料，從而實(shí)現(xiàn)從根源上切斷混合丁烷中水的來源。

圖2 分子篩再生系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)圖

2.2.1 控制塔底輕油中丁烷含量的模擬研究

表1 穩(wěn)定塔底溫度與塔底輕油中的C4含量關(guān)系模擬計(jì)算表

注：圖中參數(shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

由表1模擬結(jié)果可見，當(dāng)穩(wěn)定塔底溫度提高到120 ℃時(shí)，塔底輕油中的丁烷含量<2%，當(dāng)溫度升至123 ℃以上時(shí)，丁烷含量<1%。

2.2.2 控制塔底輕油中丁烷含量的實(shí)驗(yàn)研究

穩(wěn)定塔操作溫度控制在115 ℃(波動(dòng)范圍為111～120 ℃)時(shí)，對(duì)穩(wěn)定塔底的輕油進(jìn)行了12次取樣分析，分析結(jié)果見表2。分析結(jié)果顯示，穩(wěn)定塔塔底輕油中丁烷的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在0.01%～1.74%，收集到罐里的穩(wěn)定塔底輕油中丁烷的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.822 5%，<1%，滿足二氣廠原料對(duì)丁烷質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的要求。

表2 穩(wěn)定塔底物料丁烷含量分析結(jié)果

穩(wěn)定塔設(shè)計(jì)圖紙的參數(shù)見表3，由表3可見穩(wěn)定塔操作溫度控制在120 ℃以下，在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

通過上述的軟件模擬分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)可以看出，提高穩(wěn)定塔底溫度可以將丁烷組分從穩(wěn)定塔中進(jìn)行部分分離，經(jīng)過分離后的輕油直接混入脫丁烷塔塔底物料收集到輕油罐中，滿足二氣廠對(duì)原料質(zhì)量丁烷組分控制在1%以下的要求。

表3 穩(wěn)定塔的部分設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3 方案對(duì)比

從技術(shù)、投資、工期等方面對(duì)比增加分子篩再生系統(tǒng)和改變穩(wěn)定塔底輕油去向兩種方法：①增加分子篩再生裝置對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行脫水改造方案，可控，工期8個(gè)月，投資201.68 萬元，操作運(yùn)行費(fèi)用和工人勞動(dòng)強(qiáng)度都比較高；②改變穩(wěn)定塔底輕油去向改造方案，對(duì)現(xiàn)有工藝影響可控，利用檢維修期間實(shí)施，工期一周，投資4萬元，操作運(yùn)行費(fèi)用低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)切斷穩(wěn)定塔底物料至脫丁烷塔的流程，在穩(wěn)定塔至脫丁烷塔的進(jìn)料管線上增加一條去脫丁烷塔出口的管線，將穩(wěn)定塔塔底物料進(jìn)入脫丁烷塔塔底物料冷卻器一并進(jìn)行冷卻后，直接進(jìn)入輕油罐，作為二氣廠原料?，F(xiàn)場(chǎng)改造完成后，連續(xù)對(duì)異丁烷產(chǎn)品的含水量進(jìn)行化驗(yàn)分析(見表4)，異丁烷產(chǎn)品的含水量降低至20×10-6以下。

表4 異丁烷產(chǎn)品含水統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)論

通過系統(tǒng)分析異丁烷產(chǎn)品中水的來源，確定了穩(wěn)定塔塔底輕油為異丁烷產(chǎn)品中水的主要來源。通過調(diào)整穩(wěn)定塔操作溫度，減少穩(wěn)定塔塔底輕油中丁烷的含量，改變穩(wěn)定塔塔底輕油原有流程，使它直接作為二氣廠原料，從根本上解決了異丁烷產(chǎn)品中水含量超標(biāo)的問題。

大連化物所納米金催化研究獲進(jìn)展

近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員張濤、劉曉艷團(tuán)隊(duì)在金催化研究方面取得新進(jìn)展，采用鋅鋁水滑石負(fù)載的硫醇保護(hù)Au25原子團(tuán)簇作為前驅(qū)體制得的納米金催化劑，在含有其它不飽和取代基團(tuán)的芳香硝基化合物選擇加氫反應(yīng)中表現(xiàn)出較高的選擇性。

2016-12-03

許艷赫(1984-)，女，工程師，從事天然氣處理與凈化工作，電話：0393-4878504。

TQ050.3

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