东方终端二期脱碳装置运行问题浅析及解决办法_李必忠

东方终端二期脱碳装置运行问题浅析及解决办法

李必忠1

　温冬云1

　伍桂光2

　周　丹

1

(1.中石油西南油气田公司天然气研究院　2.中海油湛江分公司东方气田作业区)

摘　要　叙述了中石油西南油气田公司天然气研究院对东方终端二期脱碳装置的评价情况,分析了装置运行过程中存在的在设计处理规模下净化气不合格、溶液系统铁离子浓度持续升高、半贫液泵断轴和叶轮被打烂、溶液管路系统振动等问题的原因,总结了东方终端对装置的整改经验。

关键词　东方终端　二期　脱碳装置　运行问题　整改

1　基本情况介绍

中海油湛江分公司东方终端现有2套8×108

m 3

/a 脱碳净化装置,分别建于2003年8月和2005年6月,采用活化MD E A (活化剂为哌嗪)工艺脱除C O 2。流程为两段吸收、两段再生(闪蒸+汽提)。第一套装置投产后,随着净化气市场需求

的不断扩大,且原料气气质发生了较大变化,C O 2含量持续升高至30%,第一套装置已不能适应生产实际情况和市场需求,于是建起了第二套脱碳处理装置,工艺流程简图见图1。两套装置的设计参数和原料气组成设计值分别见表1和表2。

2006年3月～9月,东方1-1气田新建A

、B

平台相继投产,原料气经脱水处理后掺和到东方终端的原料气系统,致使东方终端的原料气气质又发生了变化。表3是石油工业天然气质量监督检验中心于2006年12月31日对原料气进行取样分析的

结果。

从表3可看出:两套脱碳装置的原料气中C O 2

含量已经大大降低,基本接近一期脱碳装置原料气组成的设计值。

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石油与天然气化工　第37卷　第5期 C H E M I C A LE N G I N E E R I N G O FO I L ＆G A S

表1　东方终端脱碳装置设计参数

类别设计规模

m3/a

设计压力

MP a

设计温度

℃

原料气C O

2

含量,y%

产品气C O

2

含量,y%

一期

脱碳装置8×10

84.04019.71≤1.5

二期

脱碳装置

8×1084.04030.0≤1.5表2　东方终端脱碳装置原料气组成(设计值)

类别

组分,y%

C

1

C

2

C

3

C

4

C

5

H

2

S C O

2

N

2

H

2

O

一期脱

碳装置

61.971.230.240.060.030.000219.7116.750.01二期脱

碳装置

55.580.710.240.060.030.000030.013.38

表3　东方终端实际原料气组成(操作值)

组分C1C2C3C4C5C6+N2C O2H2含量

y%59.450.620.190.050.040.110.0219.560.00二期脱碳装置投产以来,一直存在着溶液系统铁离子浓度持续上升,(据取样分析,2007年1月至4月,溶液中铁离子浓度由75m g/L上升为150 m g/L),管线异常振动和泵严重气蚀等问题(半贫液泵曾多次出现断轴和打烂叶轮的现象)。这些问题的存在不利于装置的长期稳定运行,如不及时解决,会进一步引起安全问题。

2006年12月,中海油湛江分公司委托中石油西南油气田公司天然气研究院对东方终端二期脱碳装置进行性能评价,希望通过分析评价,找出上述问题的原因,提出解决问题的办法,进而对装置进行整改。

天然气研究院于2006年12月31日对二期脱碳装置进行了72h连续考核,收集了考核期间和近三个月来的生产操作参数,并现场采集了24个气液样品,进行实验室分析,在此基础上又进行了工艺流程模拟计算。模拟计算结果表明:

(1)按2007年1月1日操作条件模拟计算得出的净化气中C O2含量为1.6541m o l%,与当日现场取样分析数据1.74m o l%接近,误差5%;闪蒸气中甲烷含量54.98m o l%,与当时取样分析数据53.41m o l%接近,误差3%。模拟计算与取样分析数据吻合度较高,采用的计算方法和数学模型正确[1];

(2)工艺流程设计合理,选取的工艺参数、主体设备的选型和设计能够满足工艺目的;

(3)当装置处理量为9.2×104N m3/h(2007年1月1日考核值)时,净化气中C O2含量为1.6541%(y),已超过1.5m o l%的I I类气质标准,贫液酸气负荷较高可能是造成C O2含量超标的主要原因;

(4)在当时工况条件下(C O2含量为19.93%,操作压力为3.25MP a,原料气温度为20℃),主要工艺设备最大综合处理能力为8.9×104N m3/h,比较装置原设计,最大综合处理能力下降了11%。制约装置的最大综合处理能力的关键因素是净化气分液罐的丝网捕沫器流通面积偏小。

2　存在问题分析

2.1　溶液系统铁离子浓度持续升高

溶液系统中的铁离子浓度升高是由腐蚀引起,主要腐蚀介质是C O2。表4是72h考核期间的工况条件和溶液取样分析数据。

表4　溶液酸气负荷分析结果

项　目

2006年

12月31日

2007年

1月1日

2007年

1月2日原料气流量,N m3/h5.4×1049.2×1041.9×104原料气温度,℃192018

原料气压力,MP a(G)3.23.253.15贫液温度,℃636565

贫液流量,m3/h153157157

半贫液温度,℃777877

半贫液流量,m3/h910976909

再生塔底压力,MP a(G)0.100.100.09贫液酸气负荷

m o l C O

2

/mo l胺0.0880.10.1266半贫液酸气负荷

m o l C O

2

/mo l胺0.34940.38310.3416富液酸气负荷

m o l C O

2

/mo l胺0.43770.48250.3857从表4可看出,考核期间贫液酸气负荷的平均值为0.105m o l C O2/m o l胺,半贫液酸气负荷的平均值为0.358m o l C O2/m o l胺,富液酸气负荷的平均值为0.4353m o l C O2/m o l胺。由于溶液再生操作不好,致使贫液和半贫液酸气负荷较高。贫液和半贫液酸气负荷较高既是净化气超标的主要原因[2],也是溶液系统铁离子浓度持续上升的主要原因。

402东方终端二期脱碳装置运行问题浅析及解决办法 2008