天然氣排污系統(tǒng)優(yōu)化分析

牟曉波 林國(guó)強(qiáng) 朱玉明 周軍（中國(guó)石油塔里木油田分公司）

1 排污系統(tǒng)現(xiàn)狀

天然氣處理廠(chǎng)的污水分為生產(chǎn)污水和生活污水[1]。生產(chǎn)污水主要為油處理裝置液-液分離器分離出的氣田水、工藝裝置區(qū)場(chǎng)地沖洗及設(shè)備檢修期的檢修污水、鍋爐房排出污水等；生活污水主要是廠(chǎng)區(qū)衛(wèi)生間、洗手盆等處的排出水。油氣處理廠(chǎng)各類(lèi)污水的收集及去向見(jiàn)圖1。

圖1 油氣處理廠(chǎng)各類(lèi)污水的收集和去向

生活污水經(jīng)化糞池消化處理后，進(jìn)入污水提升池，定期通過(guò)潛水排污泵提升進(jìn)入生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)，與生產(chǎn)污水合并處理。

油氣處理廠(chǎng)供熱站的排出水，由于無(wú)其他污油混入，不含其他污染物，僅含機(jī)械雜質(zhì)。為了統(tǒng)一方便處置，經(jīng)收集進(jìn)入污水管網(wǎng)系統(tǒng)，與生產(chǎn)污水一并處理。

生產(chǎn)污水包括工藝裝置排出的含油污水和檢修污水，以及化驗(yàn)室和空氮站的排出污水，主要含油、醇等污染物，由生產(chǎn)污水管道系統(tǒng)收集，目前均靠自流匯入污水處理裝置進(jìn)行處理。

油處理裝置的液-液分離器分離出的氣田水，經(jīng)脫汞處理后，進(jìn)入污水處理裝置，與生產(chǎn)污水一并處理后，外排至污水蒸發(fā)池蒸發(fā)[2]。

作業(yè)區(qū)生活污水經(jīng)室內(nèi)排水管收集后，先經(jīng)化糞池預(yù)處理后，進(jìn)入生活污水調(diào)節(jié)池；含油較多的廚房排污等污水則先進(jìn)入隔油池除油后，再進(jìn)入生活污水調(diào)節(jié)池中，經(jīng)地埋式污水處理設(shè)備處理后匯入凈水池中，夏季用于綠化，冬季輸至蒸發(fā)池。

氣田建設(shè)一定容積的蒸發(fā)池，分別儲(chǔ)存生活污水和油氣處理廠(chǎng)處理后排出的生產(chǎn)污水。

2 排污系統(tǒng)優(yōu)化分析

1）現(xiàn)有的天然氣處理廠(chǎng)排污系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)有重力流生產(chǎn)污水管線(xiàn)和壓力流生產(chǎn)污油管線(xiàn)。重力流生產(chǎn)污水管線(xiàn)最后進(jìn)入的是站內(nèi)低點(diǎn)設(shè)置的零位罐，而壓力流管線(xiàn)主要進(jìn)入廠(chǎng)區(qū)內(nèi)的污油回收罐。待污油回收罐液位達(dá)到設(shè)計(jì)高度后，通過(guò)氣體補(bǔ)壓或泵壓的方式將污油打入凝析油系統(tǒng)中進(jìn)行回收。

優(yōu)化方案：廠(chǎng)區(qū)內(nèi)污油管線(xiàn)設(shè)計(jì)在總結(jié)一系列現(xiàn)有天然氣處理廠(chǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)后，取消敞口排放流程，采用全密閉帶壓流程排放的設(shè)計(jì)，保證排污過(guò)程中無(wú)任何泄漏，減少人體接觸，對(duì)環(huán)境也起到一定的保護(hù)作用，容器內(nèi)污油靠系統(tǒng)自身壓力進(jìn)入生產(chǎn)污油罐。這一優(yōu)化的設(shè)計(jì)流程減少敞排流程所需的檢查井?dāng)?shù)量，取消水封井，縮減巡檢點(diǎn)數(shù)量，保證冬季排污系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，減輕操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度。重力流生產(chǎn)污水管線(xiàn)包括生產(chǎn)污水管線(xiàn)和檢修污水管線(xiàn)。現(xiàn)有的設(shè)計(jì)中，將生產(chǎn)污水管線(xiàn)和檢修污水管線(xiàn)在地下管網(wǎng)合并成1條管線(xiàn)，最終進(jìn)入處理廠(chǎng)低點(diǎn)的零位罐。每個(gè)裝置區(qū)的總排污出口中，均設(shè)置有水封井，水封井是利用介質(zhì)密度不同或封割區(qū)域內(nèi)外壓力不同達(dá)到隔離的目的。其作用就是隔離封堵，防止隔離介質(zhì)漫流或外部介質(zhì)混入，以起到防止環(huán)境污染或防火防爆的作用。

2）生產(chǎn)污水和檢修污水靠重力流排出，通過(guò)水封井后進(jìn)入地下管網(wǎng)，地下管網(wǎng)在設(shè)計(jì)中考慮一定的坡度，讓污水靠重力直接流進(jìn)零位罐。在污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)按規(guī)范要求設(shè)置一定數(shù)量的檢查井，檢查井設(shè)置成密閉式，并在某一處設(shè)置排氣閥，保證在下井檢查時(shí)無(wú)有毒有害氣體的存在。但油田所處的地域?qū)儆诟珊瞪儆甑貐^(qū)，夏季蒸發(fā)量大，設(shè)置了水封井的地方應(yīng)及時(shí)檢查，保證水封高度不低于250 mm。若水封井一旦失去液位，將失去水封的作用，從而導(dǎo)致水封井變成了一個(gè)新的危險(xiǎn)源。

優(yōu)化方案：將污水排污系統(tǒng)直接采用密閉排污的方式，由于檢修污水不帶壓，所以無(wú)法靠自流的方式進(jìn)行排水，可將處理廠(chǎng)產(chǎn)生的氮?dú)庀到y(tǒng)引入到排污管線(xiàn)中，通過(guò)遍布全廠(chǎng)的帶壓氮?dú)?，將容器?nèi)部的檢修污水壓入排污管網(wǎng)中，沿途按照規(guī)范要求設(shè)置密閉式檢查井，這就保證了地下污水管網(wǎng)的全密閉，提高了處理廠(chǎng)的可操作性。但凝析油系統(tǒng)區(qū)、罐區(qū)的污水管網(wǎng)還應(yīng)保持水封井，并建議單獨(dú)設(shè)置污水排放管線(xiàn)，因其存在防火堤和圍堰。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，事故油只能通過(guò)自流的方式進(jìn)入到零位罐。

3）現(xiàn)有零位罐的管線(xiàn)進(jìn)罐方式分別采取從不同區(qū)塊設(shè)置一條管線(xiàn)進(jìn)罐，導(dǎo)致零位罐開(kāi)孔較多。雖然有一部分管線(xiàn)有所合并，但是還是存在多條管線(xiàn)進(jìn)罐的情況（圖2）。

圖2 原設(shè)計(jì)零位罐管線(xiàn)進(jìn)罐方式

優(yōu)化方案：通過(guò)改變零位罐的管線(xiàn)進(jìn)罐方式，可減少零位罐的埋深，提高其設(shè)計(jì)高度，減少有毒有害氣體聚集的可能性。零位罐由于低于地面設(shè)置，一般布置在處理廠(chǎng)的最低處。當(dāng)零位罐液位達(dá)到一定高度時(shí)，需要將罐內(nèi)液體通過(guò)污水提升泵打入重力沉降罐中；但由于在地坑內(nèi)，存在可燃?xì)怏w和有毒有害氣體的聚集風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)操作人員要去啟泵時(shí)，進(jìn)入提升泵房前應(yīng)打開(kāi)泵房?jī)?nèi)的通風(fēng)設(shè)施，檢測(cè)空氣中是否含有有毒有害氣體，在保證安全的情況下方可進(jìn)入（圖3）。

圖3 優(yōu)化改進(jìn)的管線(xiàn)進(jìn)罐方式

4）離心泵泵體充滿(mǎn)空氣，因空氣密度太小，會(huì)產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致泵可能無(wú)法吸入液體；因此，離心泵啟動(dòng)時(shí)必須先使泵內(nèi)充滿(mǎn)液體，這一操作稱(chēng)為灌泵。離心泵是靠葉輪離心力形成真空的吸力把液體提起，液位超過(guò)葉輪部位以上，排出離心泵中的空氣才可啟動(dòng)。但在灌泵過(guò)程中，需要打開(kāi)閥門(mén)進(jìn)行排氣排液，以便知道是否泵體灌滿(mǎn)了液體，這就導(dǎo)致操作人員有接觸有毒有害物質(zhì)的可能，更可能造成環(huán)境污染。為了員工的健康有必要對(duì)離心泵灌泵流程進(jìn)行密閉改造[3]。

優(yōu)化方案：采用密閉灌泵流程可減少污油或污水的排放，可避免由有毒有害物質(zhì)而引起的人員健康危害及環(huán)境污染。通過(guò)改進(jìn)工藝流程就可達(dá)到密閉排污的效果，保護(hù)人身安全及環(huán)境（圖4）。

圖4 優(yōu)化的密閉罐泵流程

5）原來(lái)每個(gè)閃蒸罐均需要排液管線(xiàn)直接去污油儲(chǔ)罐，導(dǎo)致管線(xiàn)眾多，配管相對(duì)復(fù)雜，在管線(xiàn)使用上也存在一定的浪費(fèi)。

優(yōu)化方案：通過(guò)串級(jí)排污設(shè)置，減少去污油儲(chǔ)罐的量，減少管線(xiàn)用量，節(jié)約一定的投資；但操作流程較原來(lái)排污設(shè)置相對(duì)復(fù)雜，管線(xiàn)需要和正常生產(chǎn)管線(xiàn)進(jìn)行搭接連頭，管線(xiàn)閥門(mén)設(shè)置較多，降低去污油罐的量，減少泄漏點(diǎn)，提高環(huán)境保護(hù)水平（圖 5）。

圖5 優(yōu)化的串級(jí)排污流程

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)天然氣處理廠(chǎng)排污系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整，減少了泄漏點(diǎn)，降低了風(fēng)險(xiǎn)，大大提升了安全性，對(duì)處理廠(chǎng)整個(gè)排污系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了最基礎(chǔ)的保證，這些優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)可以為其他氣田生產(chǎn)運(yùn)行提供借鑒。