LNG装置脱酸系统塔提前液泛的原因及改造-石油与天然气化工

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L N G 装置脱酸系统塔提前液泛的原因及改造

杨晓东刘世民

(康泰斯上海化学工程有限公司)

摘要通过对我国北方地区某L N G装置脱酸系统吸收塔㊁再生塔运行不稳定问题长达3年的现场跟踪探索,尝试了各种治理措施,最后通过排除法和对塔盘的水力计算分析,揭示出初始的发泡造成的降液管阻塞型液泛是造成高负荷下操作不稳定的根本原因㊂对两塔及塔内件进行了完全更换,两塔改造前后运行情况的对比证实了理论上的分析判断,并为L N G装置脱酸系统设计和运行时发泡问题的处理提供了有益经验㊂

关键词液化天然气脱酸系统酸气吸收塔发泡降液管堵塞型液泛

中图分类号:T E646文献标志码:B D O I:10.3969/j.i s s n.1007-3426.2013.05.004 R e a s o na n d r e t r a n s f o r m a t i o no f c o l u m n s p r e m a t u r e

f l o o d i na m i n e u n i t o fL N Gf a c i l i t i e s

Y a n g X i a o d o n g,L i uS h i m i n

(C h e m t e xS h a n g h a iC h e m i c a lE n g i n e e r i n g C o.,L t d,S h a n g H a i201210,C h i n a)

A b s t r a c t:T h r o u g h t h r e e y e a r s's p o t t r a c i n g o f u n s t a b l e o p e r a t i o n o f a b s o r b e r a n d r e g e n e r a t i o n a b s o r b e r o f d e s u l f u r i z a t i o ns y s t e mi nL N Gf a c i l i t i e s,s e v e r a l c o n t r o lm e a s u r e s h a v e b e e n a t t e m p-t e d.T h r o u g he x c l u s i v em e t h o d a n dh y d r a u l i c s t u d y,i t i s s h o w n t h a t t h e f l o o dc a u s e db y d o w n-c o m e r b l o c k i n g o f t h e a c i d g a s a b s o r b e r i s t h e r o o t r e a s o nt h a t r e s u l t e d i nu n s t a b l eo p e r a t i o no f L N Gf a c i l i t y i n t h en o r t h e r nC h i n au n d e rh i g h l o a d.Ac o m p a r i s o ns t u d y o no p e r a t i o nh a sb e e n d o n e a f t e r a c o m p l e t e c h a n g e o f t h e c o l u m n v e s s e l s a n d i n t e r n a l s.A n d t h e r e s u l t s h a v e p r o v e d t h e j u d g m e n tw a s r i g h t.S u g g e s t i o n s o nb o t hd e s i g n a n do p e r a t i o no f a m i n e u n i t o f L N G p l a n t s h a v e b e e n p r e s e n t e d.

K e y w o r d s:L N G,a m i n eu n i t,a c i d g a s a b s o r b e r,f o a m i n g,d o w n c o m e r b l o c k i n g f l o o d

液化天然气(简称L N G)是将天然气经过脱酸气㊁脱水㊁脱汞及脱重烃等处理后再经过低温液化而成㊂常规天然气净化气中C O2体积分数控制指标为小于50ˑ10-6,H2O体积分数控制指标为小于0.1ˑ10-6[1-2]㊂N-甲基二乙醇胺(简称M D E A溶液)经活化后对天然气中C O2有良好的吸收效果,较其他醇胺溶液具有再生温度低㊁动力消耗较小㊁热稳定性好㊁蒸汽压较低㊁溶剂损失小㊁对碳钢设备腐蚀小等优点,广泛应用于天然气净化装置中㊂但无论使用国内的M D E A溶液或是国外专利配方溶液,

在天然气净化的生产实践过程中,都发生过容易出现发泡或液泛现象造成装置无法稳定运行,严重时

作者简介:杨晓东(1972-),男,籍贯陕西㊂2002年3月毕业于上海交通大学动力与能源工程学院制冷与低温研究所,获得工学博士学位㊂现任职于康泰斯(上海)化学工程有限公司任工艺总师,高级工程师㊂从事天然气液化㊁煤制气㊁焦炉煤气等的分离液化的研究㊁设计及工程服务工作㊂共发表各类学术论文20多篇,专利1篇,参与L N G工业手册编写1部㊂地址: (201210)上海浦东张衡路1000弄11号楼㊂E-m a i l:a n d y.y a n g@c h e m t e x.c o m.c n或m e i e r d a n i@263.n e t

电话:021-********㊂

可引起夹带使胺液大量流失,造成装置无法正常生产甚至出现下游装置生产事故而严重影响工厂生

产[

3-12]

㊂结合我国北方某工厂生产实践,通过对净化系

统故障排查㊁塔盘水力计算分析及吸收塔㊁再生塔的改造前后运行对比,探讨了该L N G 生产装置脱酸系统运行不稳定的根本原因及解决措施㊂

1 某L N G 装置净化系统运行不稳定的现场

探究及改进尝试

1.1 运行情况介绍

该L N G 装置设计天然气处理能力为92ˑ10

4

m 3/d (原料气C O 2体积分数不大于3.08%),净化系统采用典型的M D E A 法(流程图见图1所示)㊂原料气经过滤㊁预热后进入吸收塔底部,天然气在自下而上的过程中,其中的酸气被胺溶液吸收,C O 2

体积分数降至50ˑ10-6以内后进入下游分子筛单元;贫胺液在自上而下的过程中不断吸收天然气中的酸气成为富胺液,塔底富液进入闪蒸罐进行低压闪蒸,经贫/富胺换热器后进入再生塔,在再生塔中胺溶液发生解析反应,解析出的含饱和水的酸气经塔顶冷凝器降温后,酸气引至高点放空,冷凝液回流至塔顶,塔底的贫液经增压后进入贫/富胺换热器㊁胺再冷器降温,一部分贫胺液经过滤单元(机械过滤器㊁活性炭过滤器)后与未过滤的贫胺液混合一并进入吸收塔顶,完成整个溶液循环㊂M D E A 溶液选用

I n e o s 公司的G A S /S P E C C S -2020复合配方溶液(M D E A 质量分数为50%),吸收塔塔径为D N

1200mm ,再生塔塔径为D N 1000mm ,塔内件均为某进口专利型高效塔板

从实际运行情况发现,从2008年12月开车成

功以来,该装置吸收塔实际处理能力超过75ˑ10

4

m 3/d 时,会不定期地出现塔频繁不稳定㊁拦液等不正常现象㊂以刚更换新胺溶液后的2010年10月下

旬为例,装置负荷在(75~91)ˑ104

m 3/d

,吸收塔塔差压异常波动2~5次(见表1㊁图2所示),不得不依靠频繁添加消泡剂(见表2所列)以维持生产;在进气C O 2超过2%(φ)工况时,再生塔也会发生由于发泡㊁持液导致塔顶温度大幅异常波动(见图3所示),胺溶液再生效果差,进而导致吸收塔脱酸效果不达标㊂2009年4月曾因消泡剂加入不及时㊁吸收塔出现液泛,导致大量胺液短时间内被夹带至下游分子筛床及脱汞床工段,致使床层填料 被淹 ㊁冷箱上段进胺液冻堵,造成分子筛性能及寿命降低㊁装置停产检修15天,直接损失达上百万元㊂因此,源于发泡的胺系统运行不稳定严重影响了整个装置的

正常运行,该天然气液化工厂不得不长期维持75%左右负荷以稳定生产㊂

表1 一周内塔压波动频率统计T a b l e 1 F l u c t u a t i o n s t a t i s t i c so f c o l u m n p r e s s u r ew i t h i naw e e k

日期进气量/

(104

m

3㊃d -1

)波动次数/

10月20日76.6510月21日79.7310月22日87.3310月23日88.6510月24日87.6210月25日89.1510月26日

90.7

3

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