低处理量乙二醇再生工艺改进_蒋洪

作者简介：蒋洪（１９６５－），男，副教授，１９８６年７月毕业于西 南 石 油 大 学 油 气 储 运 本 科 专 业 ，１９９２ 年 ３ 月 获 油 气 储 运 专 业 硕士学位，现在从事教学和科研工作。地址：（６１０５００）四川省成都市新都 区 新 都 大 道 ８ 号 西 南 石 油 大 学 石 油 工 程 学 院 油 气 储 运 研 究 所 。 电 话 ：１３８８０５７８６６９。Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｈｏｓ＠１６３．ｃｏｍ
（５）贫 富 液 换 热 效 果 差 ，乙 二 醇 贫 液 温 度 过 高 。 贫富液换热器采用的是与塔底连接的套管换热器， 换热效果差。同时 流 程 未 设 贫 液 冷 却 器，造 成 贫 液 温 度 过 高 ，影 响 乙 二 醇 循 环 泵 的 工 作 寿 命 。
（６）再生系统尾气排放不符合标准。 由于再生 装 置 尾 气 量 小 ，气 田 未 设 尾 气 处 理 装 置 ，从 而 直 接 排 放 到 大 气 中 ，造 成 了 环 境 污 染 。
防止 乙 二 醇 发 泡 的 措 施 有：定 期 清 除 乙 二 醇 富 液储罐内积累的凝 析 油 层；对 贫 液 储 罐 进 行 定 期 检 查和注入破乳剂；系 统 增 加 过 滤 器 或 使 用 并 联 过 滤 系 统 ，过 滤 掉 液 体 中 含 有 的 杂 质 ，并 定 期 更 换 活 性 炭 过 滤 器 、使 用 过 滤 膜 和 助 滤 剂 。
关键词 乙二醇 再生工艺 低处理量 醇烃分离 结垢 改进方案 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－３４２６．２０１２．０２．０１１
气田采集气管道的防冻和天然气低温分离多采 用乙二醇作为水合 物 抑 制 剂，目 前 国 内 主 要 采 用 精 馏法对乙二醇进行 再 生，但 在 实 际 运 行 过 程 中 该 工 艺存在一系列问题。新疆克拉美丽气田部分气井采 用井口注乙二醇工 艺 防 止 水 合 物 的 生 成，同 时 天 然 气低温分离的过程 中 选 用 乙 二 醇 作 为 防 冻 剂，其 乙 二醇 再 生 处 理 量 为 ０．５５ ｍ３／ｈ，处 理 量 较 小。 克 拉 美丽气田乙二醇再 生 装 置 在 运 行 过 程 中，再 生 工 艺 设 计 过 于 简 单 ，出 现 了 乙 二 醇 再 生 不 合 格 ，换 热 器 堵 塞 、再 生 塔 内 结 焦 等 问 题 。 为 此 ，针 对 低 处 理 量 乙 二 醇 富 液 再 生 问 题 ，通 过 对 其 再 生 工 艺 进 行 分 析 模 拟 ， 优 化 工 艺 参 数 ，对 乙 二 醇 再 生 系 统 进 行 设 计 优 化 ，选 用合理设备，提出了 低 处 理 量 乙 二 醇 再 生 工 艺 的 改 进方案。
（２）碳酸盐沉淀导致设备结垢。 这主要出现在 气田地层水量较大的情况下。主要的结垢部位在管 道、过滤器、贫富液 换 热 器、再 生 塔 填 料 和 重 沸 器 管 束等。碳酸盐和碳酸氢盐沉淀是常见的盐类结垢现 象，结垢不仅会影 响 重 沸 器、换 热 器 的 换 热 效 果，造 成 乙 二 醇 污 染 ，还 会 附 着 在 填 料 表 面 ，影 响 填 料 的 工 作性能，并增大 塔 顶 产 物 乙 二 醇 携 带 量。 贫 富 液 换 热器结垢一般出现 在 贫 液 进 出 口，精 馏 塔 结 垢 一 般 出现在塔底，重沸器 结 垢 主 要 沉 积 在 重 沸 器 壁 和 管 束之间。
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２．２ 乙二醇再生装置在运行中存在的问题 对乙二醇再生工艺和再生设备的选择进行了分
析 ，认 为 现 有 气 田 再 生 系 统 在 设 计 上 存 在 以 下 问 题 ： （１）由 于 处 理 量 较 小 ，工 艺 流 程 设 计 过 于 简 单 ，
再生塔进料前未设 置 富 液 过 滤 器，乙 二 醇 富 液 从 三 相分离器出来后直 接 进 入 贫 富 液 换 热 器，致 使 乙 二 醇富液中的杂质进 入 贫 富 液 换 热 器 和 再 生 塔，降 低 了换热效 果，增 大 了 进 入 再 生 塔 的 凝 析 油 量。 （２） 原工艺醇烃混合液 从 低 温 分 离 器 出 来 后，与 凝 析 油 稳定塔出来的热凝 析 油 进 行 换 热，换 热 效 果 随 凝 析 油 量 的 变 化 而 变 化 ，不 利 于 醇 烃 分 离 器 的 稳 定 运 行 ， 致使醇烃混合液进入三相分离器的温度过低。三相 分离器设计分离温 度 为 ３０ ℃，醇 烃 分 离 效 果 差，导 致 部 分 凝 析 油 进 入 乙 二 醇 再 生 塔 ，引 起 乙 二 醇 发 泡 、 再生塔结垢结焦等一系列问题。
１ 乙二醇再生工艺存在问题及解决措施
１．１ 醇烃分离效果差 天然气低温 分 离 后，乙 二 醇、凝 析 油、水 由 低 温
分 离 器 出 来 ，进 入 三 相 分 离 器 。 在 分 离 过 程 中 ，醇 烃 分 离 不 彻 底 ，易 造 成 凝 析 油 稳 定 装 置 结 垢 、乙 二 醇 消
图２为不同温度下醇烃分离的停留时间对比。 根据对比结果，温度较高时（５０ ℃），醇烃能在２ｍｉｎ 内完全分离，而温度较低时（２４ ℃），分离时间较长。
部为精馏塔。乙二醇富液首先进入机械过滤器和活 性炭过滤器，除 去 富 液 中 杂 质 和 降 解 产 物。 之 后 进 入再生塔塔顶，经塔 顶 立 式 列 管 换 热 器 换 热 后 由 乙 二醇再生塔中部进料。再生后的乙二醇贫液由塔底 出 来 ，换 热 后 进 入 循 环 系 统 。
（３）气田水 量 高 于 预 测 值 且 含 盐 量 高，盐 类 在 乙 二 醇 溶 液 中 富 集 ，引 起 装 置 结 垢 结 焦 ，再 生 设 备 结 垢 堵 塞 ，再 生 后 的 乙 二 醇 贫 液 呈 黑 色 ，严 重 影 响 乙 二 醇的防冻效果。
（４）再生流程中再生塔无回流。 气田乙二醇再 生 工 艺 采 用 的 是 塔 中 部 进 料 ，无 回 流 ，仅 靠 塔 内 蒸 汽 在上升到 塔 顶 过 程 中 空 冷 回 流，塔 顶 设 置 捕 雾 器。 该工艺的缺点是富 液 进 塔 后 直 接 汽 化，携 带 大 量 的 乙二醇出塔，乙 二 醇 损 失 量 大。 根 据 乙 二 醇 再 生 流 程 的 模 拟 结 果 ，乙 二 醇 损 失 量 为 ５ｋｇ／ｈ。
解决再生设备结垢的方法主要有以下几种： （１）贫富液换热器防垢。 在操作稳定的条件下 增 加 流 量 ，使 用 阻 垢 剂 ，并 选 用 易 于 清 洗 的 板 式 换 热 器。 （２）填 料 塔 防 垢。 优 化 进 料 分 布，定 期 清 洗 填 料。 通常乙二醇再生系统进口需设富液过滤器。阻 垢 剂 方 面 ，有 文 献 提 出 注 入 源自文库 类 抑 制 剂 来 防 止 结 垢 ， 但抑制剂的注入可 能 会 引 发 乙 二 醇 乳 化 和 发 泡，不 建议采用。目前常 规 的 方 法 是 定 期 对 换 热 器、填 料
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蒋洪 等 低处理量乙二醇再生工艺改进 ２０１２
由此 看 出，操 作 温 度 和 停 留 时 间 都 会 影 响 醇 烃 分离效果。为解决乙二醇富液烃类含量高的问题， 除合理设计三相分 离 器 尺 寸 外，建 议 将 分 离 温 度 控 制在 ５０ ℃ 左 右，并 控 制 好 在 分 离 器 中 的 停 留 时 间 （１５ ｍｉｎ～３０ ｍｉｎ），以达到较好的分离效果。
２．１ 乙二醇再生工艺流程 克拉美丽气田部分气井采用注乙二醇防止水合
物工艺，同 时 在 低 温 分 离 过 程 中 注 入 乙 二 醇 防 冻。 原乙二醇再 生 装 置 再 生 处 理 量 为 ５５０Ｌ／ｈ，乙 二 醇 富液质量浓度为４０％～６０％，再 生 后 乙 二 醇 贫 液 质 量浓度 为 ８０％ ～８５％。 工 艺 流 程 见 图 ３：从 凝 析 油 二级闪蒸 分 离 器 及 液 烃 三 相 分 离 器 来 的 乙 二 醇 富 液 ，进 入 乙 二 醇 富 液 缓 冲 罐 ，在 缓 冲 罐 内 经 计 量 泵 提 升进入乙二醇再生装置。乙二醇贫富液换热器采用 套管式换热器，乙二 醇 再 生 装 置 塔 底 重 沸 器 热 源 为 导热油，再生塔操作参数见表 １。 由 于 处 理 量 较 小， 装置设计过于简单，气 田 乙 二 醇 处 理 装 置 在 试 产 过 程中出现了乙二醇 再 生 不 合 格、再 生 设 备 结 垢 及 再 生 塔 结 焦 等 问 题 ，导 致 装 置 无 法 正 常 运 行 。
石 油 与 天 然 气 化 工
第４１卷 第２期 ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＯＦ ＯＩＬ ＆ ＧＡＳ
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低处理量乙二醇再生工艺改进
蒋 洪 郑贤英
（西 南 石 油 大 学 ）
摘 要 分析了乙二醇再生工艺存在的醇烃分离不彻底、乙 二 醇 溶 液 盐 富 集 引 起 再 生 设 备 结 垢堵塞、乙二醇发泡等问题，并提出了解决措施。新疆克拉 美 丽 气 田 原 乙 二 醇 再 生 装 置 处 理 量 低、 设计过于简单，导致再生系统无 法 正 常 工 作，出 现 了 塔 内 结 焦、再 生 设 备 堵 塞、贫 液 温 度 过 高 等 问 题 ，再 生 后 的 乙 二 醇 不 合 格 。 为 保 障 克 拉 美 丽 气 田 乙 二 醇 再 生 装 置 的 平 稳 高 效 运 行 ，在 对 其 存 在 问 题进行分析的基础上，对克拉美丽气田乙二醇再生装置进行 了 模 拟 分 析，优 化 了 工 艺 参 数，选 用 了 高 效 设 备 ，并 提 出 了 有 效 的 改 进 方 案 。
耗量增大等问题。影响醇烃分离效果的因素主要包 括 分 离 器 的 设 计 参 数 、进 料 温 度 、停 留 时 间 等 。 研 究 表明：醇烃分离器中 温 度 过 低 或 波 动 较 大 都 会 影 响 醇烃分离效果。乙二醇富液与凝析油粘度随温度的 变化见图１。当温度小于１５ ℃ 时，由于乙二醇粘度 较 高 且 乙 二 醇 处 于 乳 化 区 域 内 ，醇 烃 分 离 效 果 差 、易 乳化。当温度大于４０ ℃ 后，乙 二 醇 粘 度 降 低，且 较 高 温 度 有 助 于 破 乳 ，使 醇 烃 易 于 分 离 。
２ 克拉美丽气田乙二醇再生工艺现状
１．２ 乙二醇装置结垢 乙二 醇 中 所 含 的 杂 质、盐 类 等 在 乙 二 醇 装 置 上
沉 淀 ，引 发 结 垢 问 题 ，常 见 的 结 垢 问 题 主 要 有 ： （１）重沸器上硫化铁沉积。 一般出现在含硫天
然 气 处 理 系 统 中 ，目 前 还 没 有 较 好 的 防 止 措 施 ，只 能 定期人工清除沉积的硫化铁。
等进行清洗除垢。 对 于 易 结 垢 的 情 况，建 议 填 料 采 用 散 装 填 料 ，以 利 于 定 期 清 洗 。
１．３ 乙二醇发泡 乙二醇受到污染时容易发泡。天然气中含有的
烃 液 、盐 类 、固 体 炭 及 容 器 内 壁 腐 蚀 的 杂 质 等 进 入 乙 二 醇 溶 液 后 ，形 成 活 性 物 质 而 造 成 乙 二 醇 发 泡 。
表 １ 原 乙 二 醇 再 生 塔 操 作 参 数
塔顶温度 塔底温度 再生塔压力 塔顶气量
项目
℃
℃
ｋＰａ
１０４ ｍ３／ｄ
工艺 参数 １１４．９ １２５
１１０
０．７
塔底贫液量 ｔ／ｄ
７．５
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３ 乙二醇再生系统改进方案
克拉美丽气田对产水量高的气井改用井口加热 工 艺 ，解 决 了 乙 二 醇 再 生 装 置 处 理 量 增 大 、产 出 水 中 盐分引起乙二醇再生装置结垢结焦问题。同时对乙 二醇再生工艺流程 进 行 了 改 进，改 进 后 的 乙 二 醇 再 生工艺流程 如 图 ４ 所 示，流 程 模 拟 参 数 见 表 ２。 乙 二 醇 再 生 塔 分 为 两 部 分 ，上 部 为 立 式 列 管 换 热 器 ，下