乙二醇再生工艺在海上平台的应用

- 35 -第5期乙二醇再生工艺在海上平台的应用赵方生，马勇，陈宾，王志成，王沙，田炜，曹永升（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）[摘 要] 在海上气田开发中，为防止水合物生成，常在海底管道中注入乙二醇溶液。

该工艺的关键是乙二醇的再生。

本文介绍了海上平台应用乙二醇再生的多种方法，分析了各种再生方法的优缺点以及适用范围，可为海上乙二醇再生流程的设计提供参考。

[关键词] 海上平台；乙二醇；再生工艺；应用研究作者简介：赵方生（1985—），男，山东莱芜人，硕士，助理工程师。

主要从事海洋平台工艺方面的研究工作。

在海上气田开发过程中，开采出的井流中含有地层水，随着开发时间的延长，地层水在井流中的比例逐渐加大。

自水下生产系统井口流出的含地层水的气流，在输送过程中会产生较大的温降，易在海底管道中产生水合物。

对井口至平台间的管线，常用的防水合物的方法是注入水合物抑制剂。

常用的水合物抑制剂有甲醇（MeOH ）和乙二醇（MEG ）。

甲醇适用于任何操作温度下的天然气管道和设备，高蒸气压使甲醇可直接注入管道，但同时造成甲醇气相损失大，回收困难，使用甲醇投资低、操作费用高。

与甲醇相比，乙二醇凝点高，蒸气压低，气相损失小，可回收循环使用，使用乙二醇投资高、操作费用低。

乙二醇适用于温度较高，气量大，需连续注入抑制剂的地方。

为防止水下井口到海上平台间的输气管道生成水合物，通常两种抑制剂都会使用。

正常工况下采用乙二醇作为抑制剂，紧急泄放工况及投产单井启动工况时采用甲醇作为抑制剂。

选用乙二醇（MEG ）作为水合物抑制剂，必须进行回收，循环使用。

1 海上平台乙二醇再生方法乙二醇溶液被注入海底管道，在海上平台的三相分离器中分离出来，分离后的溶液称为乙二醇富液，之后进入再生系统，再生后的溶液称为乙二醇贫液，被重新注入海底管道。

2 传统乙二醇再生法传统乙二醇再生法是指对乙二醇富液进行除烃和脱水处理，使富液再生为贫液，重新回注管线。

其流程为：从三相分离器中分离出的乙二醇富液首先进入乙二醇富液缓冲罐，然后进入闪蒸罐进行预处理，闪蒸出轻烃，之后进入再生塔，脱出多余水分，成为乙二醇贫液，进入乙二醇贫液缓冲罐，最后重新返回注入点。

流程示意图如下：图1 传统再生法流程示意图传统乙二醇再生法的主要设备有：乙二醇富/贫液缓冲罐，闪蒸罐，再生塔，重沸器等。

乙二醇再生压力接近常压，再生温度由欲得到的乙二醇贫液的浓度和出口背压决定。

传统再生法仅能脱出乙二醇富液中的烃类和水分，对溶解在水中的盐、腐蚀物和之前注入井口的化学药剂无法除去，这些杂质会逐渐在乙二醇注入—再生循环中聚集，最终在管线及换热器、再生塔、重沸器等设备中产生结垢，严重时会导致水下的乙二醇注入管线堵塞。

另外，高浓度的盐会大大增加管线的腐蚀速度。

因此采用传统再生法时，在注入乙二醇前应先将采出的地层水分离，除去部分盐和杂质，但乙二醇溶液仍需隔一段时间进行置换和清理。

挪威的Troll 气田在1996年安装了一套乙二醇传统再生系统，开采出的气流在海上的Troll A 平台进行处理，分离出地层水后注入乙二醇，之后通- 36 -技术交流石油和化工设备2013年第16卷图2 碳酸盐垢清理前后对比图过两条长68 km 直径36英寸的混输管道输送到岸上的Kollsnes 处理厂。

经过一段时间，处理厂乙二醇再生装置的入口加热器、再生塔和重沸器都发生了结垢，另外，因高腐蚀速率不得不采用腐蚀抑制剂和pH 值平衡剂进行抑制。

处理厂加装了离子置换装置以除去盐，但仍没有完全消除。

最终由于严重结垢，这一系统现已无法使用。

图3 管道腐蚀图3 新型乙二醇再生法新型乙二醇再生法在传统再生法的基础上，增加了脱盐环节，消除了盐类和杂质对乙二醇注入—再生系统的影响。

根据脱盐量的不同，又分为完全脱盐法和部分脱盐法。

3.1 完全脱盐法该种方法可将乙二醇溶液中的盐分全部除去，典型流程为：从三相分离器中分离出的乙二醇富液首先进入乙二醇富液缓冲罐，之后进入三相分离器进行预处理，分离出烃类，然后进入储罐稳定降压，接着进入闪蒸分离器，乙二醇和水分被蒸发后进入蒸馏塔，在蒸馏塔中产生乙二醇贫液，盐分和不挥发杂质浓缩在闪蒸分离器中，可采用沉降式离心机除去。

流程示意图如下：图4 完全再生法流程示意图完全脱盐法的主要设备有：乙二醇富液缓冲罐，三相分离器，储罐，闪蒸分离器，重沸器，蒸馏塔，沉降式离心机。

该方法中闪蒸分离器的压力为0.10-0.15bar ，接近真空，这样可使乙二醇在尽可能低的温度下蒸发，降低能耗及乙二醇的热降解损失。

3.2 部分脱盐法该法可除去乙二醇溶液中的部分盐分，进入脱盐流程的乙二醇贫液流量由再生后乙二醇贫液中溶解盐的允许量决定。

典型流程为：从三相分离器中分离出的乙二醇富液首先进入乙二醇富液缓冲罐，之后进入乙二醇富液闪蒸罐进行预处理，除去溶液中的烃类并注入NaOH 溶液，产生正2价金属盐沉淀，之后通过颗粒过滤器或离心机除去产生的沉淀，过滤后的乙二醇富液进入再生塔脱水，在再生塔中蒸发掉大部分水分，变为乙二醇贫液，产生的乙二醇贫液进行分流，一部分进入闪蒸分离器脱盐，其中分流量由地层水中的含盐量和再生后乙二醇贫液允许的溶解盐量决定，在闪蒸分离器中，乙二醇受热气化，从闪蒸分离器上部进入冷凝器，冷凝后的乙二醇和之前未参加脱盐的乙二醇贫液一起进入乙二醇贫液缓冲罐，得到再生后的乙二醇贫液，闪蒸分离器底部高溶解盐等杂质输送到离心机被除去。

流程示意图如下：图5 分流再生法流程示意图部分脱盐法的主要设备有：乙二醇富/贫液缓冲罐，乙二醇富液闪蒸罐，颗粒过滤器，再生塔，闪蒸分离器，冷凝器，离心机。

由于部分乙二醇贫液没有参与脱盐，因此之前加入的各种抑制剂和pH 值平衡剂等可以重复使用，减少了再次的添加量。

由于只有部分乙二醇参加了脱盐，与完全脱盐法相比，减少了乙二醇蒸发所需的能量损耗。

但该法比完全脱盐法增加了分流的流程，即脱盐和脱水是分开的，设备占地面积大，重量大，投资高，是该方法的显著缺点。

- 37 -第5期4 乙二醇再生方法应用比较（1）传统再生法易于掌握和实现，目前有许多海上平台在采用。

由于传统再生法没有考虑乙二醇脱盐问题，再生系统的结垢和腐蚀无法避免。

常用的解决方法有：一是对乙二醇再生系统中含盐高的乙二醇用新的乙二醇进行置换，然后将含盐高的乙二醇运送到陆上进行淡化处理，再运回平台；二是采用动力学抑制剂（KHI）替换热力学抑制剂（乙二醇），或两种抑制剂一起使用。

（2）新型乙二醇再生法解决了乙二醇系统脱盐问题，但增加了设备的投资和运行费用，目前完全脱盐法已有海上平台的应用实例，部分脱盐法近几年也开始应用。

与传统再生法相比，新型再生法技术尚未成熟，处于发展中，掌握该技术的公司较少，设备初期采购投资大，后续的维护更需要厂商的合作，费用明显。

传统再生法与新型再生法的比较见表1。

传统再生法新型再生法-完全脱盐法新型再生法-部分脱盐法优点流程简单；工艺成熟；投资少可最大限度防止结垢和腐蚀发生可防止腐蚀和结垢；与完全脱盐法相比，能耗少，化学药剂损耗少。

缺点结垢和腐蚀严重能耗大，初期投资较高，操作费用高初期投资大；与完全脱盐法相比，设备占地面积大，重量大。

表1 传统再生法与新型再生法对比5 结论通过本文论述和分析可得出结论，为防止海管中生成水合物而使用乙二醇溶液时：（1）传统再生法经济性最好，但要求乙二醇富液中含有极少的盐分和杂质，因此适用于地层水较少或地层水含盐量少的气田或用于天然气的脱水脱烃处理。

（2）新型再生法可以脱除乙二醇溶液中的盐分和杂质，适用于海上平台，但初期投资及后续操作费用高。

完全脱盐法适用于对注入水下乙二醇溶液中含盐量有严格要求的气田；部分脱盐法适用于允许注入水下乙二醇溶液中有一定含盐量的气田，部分脱盐法的运行费用较完全脱盐法要低，但设备占地面积大，重量大。

随着技术的发展，传统再生法因其自身的局限性和新型再生法的成熟将逐渐被淘汰。

新型乙二醇再生工艺可满足海上平台的需要，但具体应用何种方法需根据所开发气田的参数（如井流中凝析油、含蜡量，需注入的腐蚀抑制剂等），以及对注入水下乙二醇溶液中含盐量的要求、海上平台对再生设备允许的占用面积、重量等因素综合考虑。

收稿日期：2013-01-13；修回日期：2013-03-27◆参考文献[1] S.Brustad, K.-P.Loken, and J.G.Waalmann, Aker Kvaerner Engineering and Technology.“Hydrate Prevention using MEG instead of MeOH: Impact of experience from major Norwegian developments on technology selection for injection and recovery of MEG”, OTC,17355.[2] Philip Manfield, William Nisbet, and Jeff Balius, Shell E&P Co., and George Broze and Loek Vreenegoor, Shell Global Solution(US)．“Wzx-on, Wzx-off: Understanding and Mitigating Wzx Deposition in a Deepwater Subsea Gas/Condensate Flowline”, OTC18834.[3] C.A.Nazzer, Prime Services Ltd, and J.Keogh, Petreco Intl．“Advances in Glycol Reclamation Technology”, OTC 18010. [4] 刘延昌，赵波，陈磊等. 新型乙二醇再生塔的研发[J].石油化工设备，2010，39(1)：15-16.[5] 晁宏洲，王赤宇，马亚琴等. 乙二醇循环系统的工艺运行分析[J].石油与天然气化工，2007，36(2)：110-113.[6] 赵德芬. 乙二醇再生系统的优化运行[J].油气田地面工程，2004，23(6)：47.赵方生等 乙二醇再生工艺在海上平台的应用。