三甘醇脫水工藝問題分析及對策

王軍 王競勇 賈剛 潘劍 邱宗毅

摘要：本文針對西南油氣田分公司蜀南氣礦在使用脫水裝置對頁巖氣濕氣處理過程中，出現(xiàn)的高負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致三甘醇重沸器溫度達(dá)不到工藝要求，出現(xiàn)三甘醇的再生不合格，繼而引發(fā)三甘醇發(fā)泡等問題的出現(xiàn)，本文提出了吸收塔塔底液位控制、重沸器溫度控制等多種有效的改進(jìn)方案。根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行表示，使用這些優(yōu)化方案可以有效的提升脫水裝置實(shí)際的工作性能，保障其運(yùn)行的穩(wěn)定性，為裝置的長期使用提供更多的保障。

關(guān)鍵詞：三甘醇;頁巖氣;脫水;水露點(diǎn);再生

前言：

在現(xiàn)今國內(nèi)外使用天然氣脫水的過程中，主要使用的是冷凍分離法、分子篩吸附法、懸離分離法等，使用TEG溶劑吸收法有著比較成熟的工藝，且在實(shí)際使用過程中有著安全高效、易再生等多種優(yōu)勢，現(xiàn)今該技術(shù)的使用已經(jīng)成為最為普遍的一種天然氣脫水工藝。在使用TEG脫水工藝的過程中，運(yùn)行過程的原料氣是從其底部進(jìn)入到吸收塔中的，其與TEG是一種逆流的接觸，TEG將原氣中的水分有效的吸出，將脫水之后的天然氣送至到銷售管網(wǎng)中。

一、存在問題分析及解決措施

西南油氣田分公司蜀南氣礦在使用脫水裝置的過程中，其處在長期的高負(fù)荷運(yùn)行中，再生系統(tǒng)的TEG重沸器溫度會出現(xiàn)達(dá)不到工藝要的現(xiàn)象，導(dǎo)致其再生不合格，繼而污染物引起TEG發(fā)泡等問題的出現(xiàn)，針對于上述的問題加以分析并提出優(yōu)化措施。

（一）脫水原料氣的影響

當(dāng)運(yùn)行過程中TEG出現(xiàn)閃蒸之后，就會將其中的大部分的甲烷、乙烷等氣體蒸發(fā)出來，并且TEG富液再經(jīng)過了再生塔頂部盤管與貧富液換熱器之后，溫度就會上升到175℃，當(dāng)其再次進(jìn)入到TEG再生塔時，就會在180-204℃的溫度下通過，將富液中存在的水分與烴類有效的脫除。TEG富液與再生塔之間展開換熱時，在冷卻再生塔的頂氣態(tài)TEG中可以減少對其的消耗[1]。因?yàn)檠b置處于長時間超負(fù)荷運(yùn)行，易出現(xiàn)沖塔等多種異常，氣田水會順著濕氣的路線，直接的進(jìn)入到吸收塔中與TEG相混合，就會導(dǎo)致出現(xiàn)污染的現(xiàn)象，尤其是氣田水中鹽份和殺菌劑與TEG發(fā)生反應(yīng)的過程中，會產(chǎn)生大量的污垢，導(dǎo)致其黏附在相關(guān)的管線上，繼而重沸器中出現(xiàn)大量的污垢，長時間的存在不利于脫水系統(tǒng)的運(yùn)行，降低了TEG實(shí)際的換熱效果。重沸器中的TEG溫度始終都是小于180℃，促使TEG的實(shí)際質(zhì)量分?jǐn)?shù)要低于設(shè)計值，所以最后的再生并不合格，就會導(dǎo)致產(chǎn)品的氣水露點(diǎn)不達(dá)標(biāo)。重沸器溫度與TEG貧液質(zhì)量分?jǐn)?shù)以及產(chǎn)品氣水露點(diǎn)之間的關(guān)系，主要研究的時重沸器中的溫度對于TEG再生產(chǎn)生的影響效果。

從上圖中我們可以得到，重沸器溫度在不斷上升的過程中，促使TEG濃度也呈現(xiàn)出一種上升的趨勢，同時其產(chǎn)品氣水露點(diǎn)呈現(xiàn)出的則是一種降低的趨勢。主要是以為TEG富液再生的過程中，是一個吸熱的過程，在高溫的環(huán)境下促使TEG中的水分與烴類等物質(zhì)之間，展開了一種傳熱反應(yīng)繼而實(shí)現(xiàn)再生，并且最終的再生效果是比較好的，TEG濃度不斷升高，就表示對濕氣的脫水效果更好，促使產(chǎn)品氣中的水露點(diǎn)可以降低。當(dāng)溫度處在180℃時，TEG濃度就會達(dá)到99.8%。實(shí)際上的操作溫度不能夠超過TEG的降解溫度，也就是204℃，根據(jù)實(shí)際施工的消耗，需要將該公司的脫水重沸器的溫度控制在180-204℃之內(nèi)。

（二）汽提氣流量的影響

下圖為汽提氣流量對產(chǎn)品氣的水露點(diǎn)所造成的影響，在使用脫水裝置的過程中，脫水單元中使用的汽提氣是脫水后的產(chǎn)品產(chǎn)氣，在實(shí)際使用中與水露點(diǎn)之間的關(guān)系曲線，最終可以得到y(tǒng)=93.32-13.74x+0.42x2關(guān)系函數(shù)。

從上圖的數(shù)據(jù)中我們可以得出，隨著汽提氣流量的不斷增加，促使產(chǎn)品氣的水露點(diǎn)在不斷的降低，再次經(jīng)過DCS之后氣體的流量就會逐漸的變得平緩，從原本的11m3/h增加到14m3/h，此時產(chǎn)品中的水露點(diǎn)有著非常明顯的降低，汽提氣在該階段中，與TEG之間的反應(yīng)會隨著汽提氣的增加不斷增加，當(dāng)其使用大于15m3/h時，就會增加對于TEG再生的實(shí)際使用效果，對于產(chǎn)品的水露點(diǎn)產(chǎn)生的影響比較小。

二、TEG發(fā)泡

（一）TEG發(fā)泡原因及現(xiàn)象

在脫水裝置長期運(yùn)行的過程中，因?yàn)樽陨淼慕到獾葘?dǎo)致原料氣中帶有一些銹渣、鹽份以及污垢等多種雜質(zhì)，以及氣霧沫夾等多種原因，就會導(dǎo)致TEG出現(xiàn)發(fā)泡的現(xiàn)象。

（二）防止TEG發(fā)泡措施

為了避免出現(xiàn)TEG發(fā)泡，就需要采取以下的相關(guān)措施。

①要充分實(shí)現(xiàn)對吸收塔壓力、液位的控制，在裝置使用中出現(xiàn)異常時，需要將調(diào)節(jié)閥改為手動控制，并且設(shè)定好脫水裝置背壓閥的開度，嚴(yán)格的實(shí)現(xiàn)對凈氣的進(jìn)口流量控制。

②加強(qiáng)對脫水原料氣的過濾，排污，避免出現(xiàn)更多的雜質(zhì)和竄塔現(xiàn)象。

③有效的控制TEG再生溫度，避免超過204℃，防止因?yàn)槌瑴爻霈F(xiàn)再次降解。

④有效控制各項(xiàng)氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置，避免氮?dú)膺M(jìn)入到脫水單元造成影響。

結(jié)語：

本文主要是對脫水單元工藝流程以及控制系統(tǒng)等相關(guān)問題加以闡述，同時提出了優(yōu)化并改進(jìn)脫水單元工藝控制系統(tǒng)。針對于吸收塔塔底液位控制來講，有效的增加了脫水單元使用的可靠性，有效的調(diào)節(jié)循環(huán)量、汽提氣流量等措施的應(yīng)用，高效的解決了重沸器出現(xiàn)溫度不高的問題，促使TEG在使用中的再生效果更好，產(chǎn)品的濃度更高。針對于存在的TEG發(fā)泡效果，需要加強(qiáng)對原料氣過濾，同時有效的控制氮?dú)膺M(jìn)入脫水單元。

參考文獻(xiàn)：

[1]王勇，閃從新，伍坤一. 頁巖氣三甘醇脫水裝置脫水效果評價研究[J]. 石油與天然氣化工，2020，49（06）：1-7.

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