高效清理甲醇精餾塔方法的研究與應(yīng)用

韓東興，師紅磊，房建宇，韓曉宇，錢 程

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西西安 710200）

目前子洲、米脂氣田冬供期間氣田采出水已達(dá)140 m3/d，峰值可達(dá)220 m3/d。采出水接卸量已超過米脂處理廠150 m3/d 設(shè)計(jì)處理能力，整個(gè)米脂處理廠水處理系統(tǒng)處于連續(xù)高位飽和運(yùn)行狀態(tài)。作為子米氣田唯一一座天然氣、采出水處理廠，停運(yùn)2 d 以上將影響整個(gè)子米氣田生產(chǎn)運(yùn)行。因此高效組織采出水處理系統(tǒng)檢修，特別是保證核心裝置甲醇精餾塔的運(yùn)行平穩(wěn)，是子米氣田430×104m3/d 氣量發(fā)揮的關(guān)鍵。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 介質(zhì)現(xiàn)狀分析

目前子洲、米脂氣田產(chǎn)水量大，含油含醇，水質(zhì)復(fù)雜，具有礦化度、Ca2+、Mg2+、Fe2+等離子、游離CO2及含量、機(jī)雜和乳化油含量高，pH 值較低的“四高一低”的特點(diǎn)。面對這種類型的氣田采出水，功能簡單的預(yù)處理單元處理后很難達(dá)到入塔原料水設(shè)計(jì)指標(biāo)[1]，因此精餾塔堵塞頻繁，必須及時(shí)檢修。

采出水中大量的Ca2+、Mg2+、Fe2+等離子和膠體雜質(zhì)，極易結(jié)垢并引起垢下腐蝕，且隨水溫增加，結(jié)垢、腐蝕速率增加[2]。而CaCO3和Mg（OH）2在沒有膠體的環(huán)境中易于清理、類似于沙石的軟垢，但混入膠體中后，垢樣硬度會增加。含有大量機(jī)雜（Ca2+、Mg2+、泥沙）和膠體雜質(zhì)的采出水進(jìn)入精餾塔中，在高溫條件下混合形成難以清理的硬垢，并牢固附著在塔盤上，增大了蒸塔、拆除、清理等檢修環(huán)節(jié)的難度。

1.2 運(yùn)行現(xiàn)狀分析

由于前端采出水接卸任務(wù)始終飽滿，米脂處理廠預(yù)處理單元滿負(fù)荷運(yùn)行，1 400 m3的甲醇原料水罐存始終在65%以上，甲醇回收裝置需要每天連續(xù)處理含醇污水150 m3，處理能力達(dá)到設(shè)計(jì)瓶頸。此種工況下，運(yùn)行2～3 個(gè)月，塔盤結(jié)垢平均厚度達(dá)6 mm，且垢樣牢固極難清理，嚴(yán)重影響了含醇采出水的處理效果。并且由于整個(gè)采出水處理系統(tǒng)處于飽和運(yùn)行狀態(tài)，在上游天然氣生產(chǎn)任務(wù)連續(xù)不斷的條件下，48 h 內(nèi)，如無法完成檢修清理作業(yè)，就會影響整個(gè)子米氣田的生產(chǎn)。

1.3 主要清理環(huán)節(jié)分析

精餾塔檢修、清理主要環(huán)節(jié)有6 項(xiàng)，塔盤清理塔方式依然采用人工打磨和化學(xué)藥劑浸泡的傳統(tǒng)方式，每層塔盤平均清理時(shí)長達(dá)到3 h，總清理時(shí)長達(dá)到36 h，占總耗時(shí)的48%，用時(shí)最長，而其余檢修清理環(huán)節(jié)內(nèi)容相對簡單，工序固定，因此通過優(yōu)化塔盤清理環(huán)節(jié)，可以縮短精餾塔檢修時(shí)間（見表1）。

表1 檢修耗時(shí)數(shù)據(jù)對比分析表

2 治理措施

針對甲醇精餾塔檢修清理需要在48 h 內(nèi)完成檢修，且進(jìn)水水質(zhì)差塔盤結(jié)垢牢固，清理工效低，這“一個(gè)生產(chǎn)時(shí)間需求、兩項(xiàng)主要影響因素”的實(shí)際現(xiàn)狀要求，現(xiàn)場應(yīng)用“5W1H”分析法結(jié)合目前運(yùn)行現(xiàn)狀，制定了縮短精餾塔檢修時(shí)間的對策措施（見表2）。

表2 對策制定及措施細(xì)化表

2.1 控制入塔原料水水質(zhì)

2.1.1 優(yōu)化加藥配比 調(diào)整加藥量及加藥泵行程，確定最佳藥劑組合及配比[3]。通過階段性化驗(yàn)分析，總結(jié)出了水質(zhì)相對較好的加藥方法，機(jī)雜含量降為208～572 mg/L，膠體雜質(zhì)有所減少（見表3）。

表3 藥劑加注方案比選表

2.1.2 增加沉降時(shí)間 利用現(xiàn)場3 具卸車池、1 具調(diào)節(jié)罐、2 具原料水罐全流程倒罐調(diào)整沉降時(shí)間，為采出水沉降爭取5～6 h 以上的沉降時(shí)間，較不足4 h 沉降時(shí)間，原料水中的泥土、懸浮固體含量明顯減少。

2.1.3 優(yōu)化過濾器工藝流程 經(jīng)過試驗(yàn)，將精餾塔前端設(shè)備機(jī)械過濾器過濾方向由外進(jìn)內(nèi)出改為內(nèi)進(jìn)外出，對水質(zhì)跟蹤化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)塔水機(jī)雜含量降至198～460 mg/L，膠體雜質(zhì)含量較優(yōu)化前降低30%。且在此種工況下，機(jī)械過濾器濾芯有效時(shí)限為30 d 左右，超過30 d，則失去過濾效果。

三項(xiàng)控制水質(zhì)措施相結(jié)合，并每30 d 更換一次失效濾芯，即可保證入塔原料水機(jī)雜含量整體降低30%，減少硬垢形成。

2.2 開發(fā)塔盤高效清理工具

通過調(diào)研分析，結(jié)合現(xiàn)場情況，初步制定3 項(xiàng)清理方案，分別是采用角磨機(jī)進(jìn)行電動工具打磨，購置高壓清洗機(jī)，利用高壓水進(jìn)行塔盤清理，購置噴槍，利用凈化風(fēng)氣源和河沙原料，制作噴砂除垢工具進(jìn)行噴砂除垢。經(jīng)過功能、經(jīng)濟(jì)、安全、創(chuàng)新4 個(gè)方面比較，噴砂除垢方案優(yōu)勢明顯，適合在現(xiàn)場開展（見表4）。

表4 清理措施方案比選表

3 應(yīng)用效果

3.1 清理效果

通過上述措施，機(jī)雜含量進(jìn)塔水中機(jī)雜含量由210～623 mg/L，控制到198～460 mg/L，降低30%，進(jìn)塔水質(zhì)得到改善。創(chuàng)新開發(fā)的噴砂除垢工具，可以在40 min 內(nèi)完成1 層塔盤清理，較傳統(tǒng)工效低，有毒害的人工手動、鹽酸浸泡清理塔盤除垢節(jié)約1～2.2 h。整體將單次精餾塔檢修作業(yè)需要用時(shí)75 h 控制到43 h，較原檢修時(shí)間節(jié)約32 h，工效達(dá)到1/43，提升74%。

3.2 綜合效益

（1）經(jīng)噴砂除垢清理后的塔盤，可以繼續(xù)用，利舊后每年將少購置新塔盤10 層（3 000 元/層），節(jié)約費(fèi)用3 萬元。

（2）甲醇再生裝置處理量150 m3/d，原料水含醇率為35%，單次檢修次節(jié)約32 h，每年檢修4 次，可增產(chǎn)甲醇280 m3，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益70 余萬元。

（3）高峰供氣時(shí)米脂處理廠外輸氣量217.5×104m3/d，48 h 完成檢修清理不會導(dǎo)致天然氣停產(chǎn)，較原清理用時(shí)，節(jié)約的32 h 可外輸以及為周邊區(qū)縣供氣約290×104m3。

（4）噴砂除垢工具、方法可應(yīng)用于廠內(nèi)離心泵葉輪、油漆附著的螺桿及生銹螺栓等其他設(shè)施、附件的清理，達(dá)到修舊利廢的目的。