煤制天然氣干燥裝置原始開車

李超帥

(伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司，新疆 伊犁 835000)

煤制天然氣進(jìn)入長距離輸送管線前必須進(jìn)行干燥脫水，在常規(guī)天然氣脫水中廣泛使用的三甘醇脫水技術(shù)，經(jīng)過部分改造后能夠用于煤制天然氣的干燥脫水，為煤制天然氣的管道輸送提供保障[1]。

伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司20億NM3/年煤制天然氣項目，設(shè)置兩套天然氣三甘醇脫水裝置，單套天然氣處理能力12.5萬NM3/h。天然氣干燥裝置從預(yù)試車開始，在原始開車過程中嚴(yán)格遵循“單機試車要早，吹掃氣密要嚴(yán)，聯(lián)動試車要全，投料試車要穩(wěn)，試車方案要優(yōu)，試車成本要低”的原則[2]，于2017年3月20日天然氣干燥裝置投料試車一次成功。

1 煤制天然氣干燥裝置預(yù)試車

天然氣干燥裝置預(yù)試車包括管道吹掃清洗、機泵單機試車、系統(tǒng)氣密性實驗、裝置化學(xué)清洗、聯(lián)動試車等各個階段。在預(yù)試車的過程中同時進(jìn)行工程“三查四定”的工作，把工程設(shè)計及建設(shè)階段存在的問題在預(yù)試車過程中解決掉，以確保投料試車一次成功[3]。

1.1 三查四定

在預(yù)試車前制定“天然氣干燥裝置三查四定實施細(xì)則”，根據(jù)實施細(xì)則的要求組織人員對所有管道和設(shè)備逐項進(jìn)行檢查，將發(fā)現(xiàn)的問題登記記錄，并將檢查情況在專用PID圖上進(jìn)行標(biāo)識，對檢查出的問題定任務(wù)、定人員、定措施、定整改時間，及早解決問題。

根據(jù)檢查問題的整改情況，對檢查出的問題分批進(jìn)行驗收，對完成整改的問題進(jìn)行關(guān)閉。

1.2 管道吹掃清洗

對氮氣管道、工藝氣管道、事故火炬管道、儀表空氣管道、中壓氮氣管道、工廠空氣管道進(jìn)行空氣吹掃，并對吹掃結(jié)果進(jìn)行檢查驗收。對生產(chǎn)水管道、脫鹽水管道、中壓蒸汽凝液管線、循環(huán)水管線進(jìn)行水沖洗，并檢查沖洗結(jié)果。對中壓蒸汽管線和低壓蒸汽進(jìn)行蒸汽吹掃。因三甘醇系統(tǒng)需要化學(xué)清洗，三甘醇管線無需進(jìn)行單獨的水沖洗，將結(jié)合三甘醇系統(tǒng)的化學(xué)清洗進(jìn)行。

1.3 單機試車

對天然氣干燥裝置的六臺三甘醇循環(huán)泵使用生產(chǎn)水進(jìn)行單機試車，使用三甘醇緩沖罐作為儲罐，泵的出口連接臨時管道返回三甘醇補充罐。六臺泵的振動、軸溫、運轉(zhuǎn)聲音等均滿足要求。試車遺留的問題是六臺泵的進(jìn)出口連接處及蓄能器接口處有漏點，水聯(lián)運時需全部解決。

1.4 系統(tǒng)氣密

系統(tǒng)氣密分為高壓氣密和低壓氣密，運行壓力為2.1MPa的工藝氣系統(tǒng)需進(jìn)行高壓氣密，火炬系統(tǒng)、閃蒸系統(tǒng)、氮氣氣提系統(tǒng)和三甘醇再生系統(tǒng)進(jìn)行低壓氣密。對工藝氣系統(tǒng)采用階梯試壓的方式，分別在0.5，1.0，2.1MPa進(jìn)行氣密性試驗，氣密檢查的漏點未消除前不得進(jìn)入下一等級的氣密性試驗?；鹁嫦到y(tǒng)和閃蒸系統(tǒng)充壓至0.4MPa查漏消漏，氣提系統(tǒng)和三甘醇系統(tǒng)持續(xù)充壓檢查并處理漏點。

氣密性試驗前應(yīng)編制氣密性試驗檢查表，檢查表應(yīng)包含氣密性試驗的所有部位，包括法蘭密封面、設(shè)備人孔、導(dǎo)淋和閥門閥桿等，試驗過程中應(yīng)對照檢查表逐項進(jìn)行氣密檢查，防止遺漏。對高壓氣密部分應(yīng)進(jìn)行氣密保壓試驗，24 h泄漏率應(yīng)在2%以內(nèi)。

1.5 天然氣干燥裝置化學(xué)清洗

三甘醇循環(huán)再生系統(tǒng)在投料前必須進(jìn)行化學(xué)清洗，化學(xué)清洗前先進(jìn)行水沖洗，在水沖洗過程中對發(fā)現(xiàn)的漏點及時處理。化學(xué)清洗分三個區(qū)域進(jìn)行：一是三甘醇補充罐，二是吸收塔、機械過濾器及活性炭過濾器，三是重沸器及緩沖罐等其他設(shè)備?；瘜W(xué)清洗前對系統(tǒng)進(jìn)行隔離檢查，對各儀表斷口處加臨時盲板?；瘜W(xué)清洗結(jié)束后對結(jié)果進(jìn)行檢查，化學(xué)清洗完成后對各斷口加盲板處進(jìn)行復(fù)位，完成后使用氮氣對所有化學(xué)清洗的設(shè)備及管道進(jìn)行干燥。在天然氣干燥裝置化學(xué)清洗結(jié)束后，對干燥裝置的機械過濾器和活性炭過濾器進(jìn)行濾芯安裝。

1.6 聯(lián)動試車

氣密性試驗完成后，先進(jìn)行聯(lián)動試車確認(rèn)，然后開始系統(tǒng)聯(lián)動試車。聯(lián)動試車的內(nèi)容包括：第一次脫鹽水洗，脫鹽水建立液位，同時對機械過濾器和活性炭過濾器之外的三甘醇管道和設(shè)備進(jìn)行沖洗，沖洗完成后排凈裝置內(nèi)的脫鹽水。第二次脫鹽水洗，脫鹽水建立液位，系統(tǒng)循環(huán)打通，投用中壓蒸汽升溫至重沸器溫度70℃，熱運8～12 h將系統(tǒng)水排凈。第三次脫鹽水洗，重新注入脫鹽水建立循環(huán)后，投用機械過濾器和活性炭過濾器。

聯(lián)動試車的過程中需檢查并處理系統(tǒng)漏點，調(diào)試三甘醇循環(huán)泵的運行情況，調(diào)節(jié)所有自調(diào)閥，投用并檢測各溫度壓力測點及液位測點，同時完成對天然氣干燥系統(tǒng)連鎖試驗。

2 煤制天然氣干燥裝置投料試車

煤制天然氣干燥裝置的投料試車工作按照系統(tǒng)氮氣置換、三甘醇裝填、試車條件確認(rèn)、三甘醇循環(huán)升溫、投料接氣的順序進(jìn)行。

2.1 系統(tǒng)氮氣置換

系統(tǒng)氮氣置換前檢查氮氣管線吹掃干凈，取樣分析氮氣純度≥99.9%。使用低壓氮氣置換天然氣干燥裝置工藝氣系統(tǒng)、火炬系統(tǒng)、合成出口至干燥入口管線、干燥出口至壓縮入口管線，置換過程中定期打開各處導(dǎo)淋短暫排放，保證置換無死角，分析各系統(tǒng)含氧量<0.2%為置換合格，置換合格后將工藝氣系統(tǒng)充壓至0.4MPa。

使用氮氣吹掃三甘醇再生系統(tǒng)，分析三甘醇再生系統(tǒng)含氧<0.2%為置換合格，置換合格后保留20NM3/h的氣提氮氣，以保證三甘醇再生系統(tǒng)在氮氣保護(hù)條件下。

對三甘醇補充罐采取憋壓置換的方法，多次憋壓置換后取樣分析含氧<0.2%為置換合格，置換合格后將三甘醇補充罐保護(hù)氮氣閥門微開，檢查三甘醇補充罐頂部呼吸閥有少量氮氣持續(xù)排出。

2.2 三甘醇的裝填

天然氣干燥裝置使用桶裝三甘醇，規(guī)格為225kg/桶，三甘醇裝填前確認(rèn)裝填使用的插桶泵試用正常，協(xié)調(diào)好膠管及線盤等工具。使用4臺插桶泵，用時約10個小時將110桶共24.75噸三甘醇裝入到天然氣干燥裝置內(nèi)。

2.3 試車條件確認(rèn)

按照表1的要求，對投料試車條件逐項進(jìn)行確認(rèn)，全部確認(rèn)合格后方可進(jìn)行投料試車。

表1 天然氣干燥投料試車條件確認(rèn)表

2.4 三甘醇循環(huán)及系統(tǒng)升溫

投料試車確認(rèn)完成后，三甘醇系統(tǒng)開始建立循環(huán)，初次循環(huán)未經(jīng)過機械過濾器及活性炭過濾器，將重沸器溫度升至180℃，三甘醇再生控制精餾柱頂溫度90℃左右，對系統(tǒng)內(nèi)新裝填的三甘醇進(jìn)行提純，分析三甘醇純度達(dá)到99.6%，三甘醇純度滿足系統(tǒng)開車接氣要求。按照機械過濾器B、活性炭過濾器、機械過濾器A的順序?qū)⒏鱾€過濾器投入使用。

2.5 天然氣干燥裝置接氣

3月20日甲烷化合成裝置產(chǎn)出合格天然氣，11∶58干燥裝置開始接氣，13∶00完成接氣，合成天然氣全部并入干燥系統(tǒng)，在干燥出口放火炬管道排放。13:15開始分析水露點，每間隔半小時分析一次，第一次分析結(jié)果為-12.1℃，20∶05水露點達(dá)到-45.1℃進(jìn)入合格范圍，至此天然氣干燥B系列投料試車完成，水露點符合設(shè)計要求。

天然氣干燥裝置接氣后，水露點是逐步降低的，從接氣到水露點合格用時約8 h。表2為接氣后天然氣水露點的變化情況。

表2 天然氣干燥裝置接氣后露點變化情況

3 原始開車存在問題及解決方式

3.1 精餾柱頂部溫度控制問題

精餾柱頂?shù)臏囟瓤刂撇环€(wěn)定，波動范圍大，通過現(xiàn)場手動閥門調(diào)節(jié)困難。精餾柱頂換熱器三甘醇進(jìn)出口閥及旁路閥公稱直徑均為DN65，旁路閥開關(guān)時流經(jīng)精餾柱的三甘醇流量變化大。為解決此問題，可采用以下三種方式：一是在旁路增加節(jié)流孔板，減少旁路流通量，二是將旁路閥改為自調(diào)閥，三是在旁路上在增加一道小旁路來精確控制流量。

3.2 三甘醇循環(huán)泵的振動大

在投料試車時發(fā)現(xiàn)，有時三甘醇循環(huán)泵的振動大，判斷為泵內(nèi)進(jìn)氣，對貧液冷卻器殼程進(jìn)行徹底排氣，排氣后循環(huán)泵的振動情況明顯改善。

排氣時發(fā)現(xiàn)在三甘醇循環(huán)泵運轉(zhuǎn)時，當(dāng)緩沖罐液位低于650mm時，貧液冷卻器排氣點有可能變負(fù)壓吸氣，為解決此問題，要求將三甘醇緩沖罐的液位控制在700～800mm。貧液冷卻器易進(jìn)氣的原因為三甘醇循環(huán)泵入口貧液冷卻器設(shè)計高度過高，造成氣體吸入到泵的入口，頻繁造成三甘醇循環(huán)泵的振動大。為解決此問題，計劃在大修時將貧液冷卻器的高度降低400mm，則緩沖罐液位高于250mm時均能保證正常進(jìn)液。

3.3 機械過濾器A壓差升高

投料試車運行幾天后發(fā)現(xiàn)機械過濾器A的壓差升高到50kKPa，對機械過濾器A進(jìn)行了反沖洗，沖洗后過濾器A的壓差降低到20KPa左右，運行兩天后壓差又重新上升到50KPa。準(zhǔn)備在停車檢修時更換干燥裝置機械過濾器A的全部濾芯。

4 天然氣干燥裝置原始開車注意事項

天然氣干燥裝置在預(yù)試車及投料試車過程中應(yīng)嚴(yán)格把控試車質(zhì)量關(guān)，對較為復(fù)雜的試車過程應(yīng)編制專門的試車方案，明確試車條件、試車組織機構(gòu)、試車內(nèi)容、責(zé)任分工等，并對試車異常情況做好預(yù)想。

天然氣干燥裝置試車前應(yīng)編制試車管理制度，明確試車各階段的管理要求，明確試車各階段的合格標(biāo)準(zhǔn)，明確試車各階段過程資料的收集要求，明確試車過程的安全保護(hù)措施等，全面提高試車管理水平。在預(yù)試車及聯(lián)動試車過程中發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)盡早解決，以保證投料試車的一次成功。