乙二醇循环系统的工艺运行分析

乙二醇循环系统的工艺运行分析

晁宏洲　王赤宇　马亚琴　赵建彬　董　萍

(中国石油塔里木油田公司天然气事业部)

摘　要　克拉2气田中央处理厂天然气处理工艺的重点是天然气的脱水脱烃,而保障脱水脱烃工艺安全运行的关键是乙二醇循环系统的正常操作。在乙二醇循环系统中,重点是乙二醇的再生问题。乙二醇再生效果的好坏,直接关系到脱水脱烃工艺是否能够正常运行和产品气的质量。本文就乙二醇循环系统的有关问题进行分析,并提出建议,以利于系统的优化运行。

关键词　乙二醇再生　优化运行　天然气　脱水

天然气中水的存在是一个令人困扰的问题,水可以与天然气生成固体水合物而堵塞管线,还会增加设备、管线的腐蚀性;冷凝水和杂质水的局部聚集会降低管线的输气量;水的存在也会增加不必要的动力消耗。因此,克拉2气田的天然气处理工艺的重点是进行脱水处理,使之达到规定的含水量指标。可以用于天然气脱水的方法有很多种,如溶剂吸收法、固体吸收法、直接冷却法和化学反应法。在克拉2气田地面工程设计时根据具体的工况,对各种方法进行了技术经济评价后,选取了最优的J-T阀节流制冷脱水脱烃工艺。该工艺是利用焦耳-汤姆逊效应,当原料气天然气通过J-T阀作等焓膨胀时,温度降低,在新的平衡条件下,天然气中的饱和水和重烃就会部分冷凝析出。通过节流降压,控制适当的温度,就能获得水露点和烃露点均满足外输要求的天然气。

由于含有饱和水的天然气随温度的降低会形成固态水合物。因此,在原料天然气预冷前须注入水合物抑制剂,其实质就是在气流中加入吸水性极强的抑制剂后,抑制剂与水蒸气结合形成冰点很低的溶液,使天然气中的水蒸气含量减少,降低了天然气的露点,使气流在较低温度(-30℃～-50℃)下不生成水合物。抑制剂的种类很多,有甲醇、乙二醇、二甘醇、氯化钙水溶液等,但是由于乙二醇挥发性低,易于与所吸收的水分离,只要流程中有再生和循环的部分,都可以循环使用,所以在天然气浅冷装置中,基本上都使用乙二醇作为防冻剂,防止水合物的形成,从而保证脱水脱烃过程的顺利进行。

乙二醇循环系统包括再生与注醇两部分。再生部分采用了塔底重沸器加热、塔顶冷回流的精馏方法,提浓乙二醇富液。再生塔采用高效波纹板填料及新型喷淋装置,提高了效率。注醇部分选用9台计量泵作为注醇泵,分为3组,2用1备,最高注醇压力可达到16MPa。由于采用计量泵,注醇量可根据实际工况进行调节,

增加了装置操作的灵活性。

图1为连续精馏流程示意图。原料从塔中部适当位置进塔分为两段,上段为精馏段,不含进料板,下段为提馏段,含进料板,冷凝器从塔顶提供液相的回流,重沸器从塔底提供气相回流。气、液相回流是精馏的重要特点。

在精馏段,气相在上升的过程中,轻组分得到精制,在气相中不断地增浓,在塔顶获得轻组分产品。

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石油与天然气化工 CHE M I C AL EN G I N EER I N G O F O I L&GAS 2007　

精馏过程与其它蒸馏过程最大的区别是前者可在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流,为精馏过程提供了传质的必要条件。提供高纯度的回流,使得在相同填料量的条件下,能始终保证一定的传质推动力。理论上,只要填料量足够多,回流量足够大,就可以在塔顶得到高纯度的轻组分产品,而在塔底获得高纯度的重组分产品。

1　乙二醇再生及注醇工艺流程

为了防止天然气在低温时生成水合物,须在天然气节流前注入乙二醇。本系统保证了注醇的连续性及乙二醇的循环使用。装置的处理能力为5252～15750kg /h (6套脱水脱烃装置的MEG 贫液)

。

六套脱水脱烃装置的MEG 富液在系统中汇集后进入MEG 富液缓冲罐,为了防止MEG 富液缓冲罐内压力过低,设置从燃料气系统来的补气管线及MEG 富液泵。从缓冲罐出来的MEG 富液调压后依

次进入MEG 富液机械过滤器和MEG 富液活性炭过滤器,依次除去MEG 富液中可能存在的降解产物及杂质。过滤后的富液经MEG 贫富液换热器换热后进入MEG 再生塔中部。塔顶出来的蒸气经再生塔顶冷凝冷却器冷凝到45℃进入再生塔顶回流罐,经再生塔顶回流泵部分回流至塔顶。塔底溶液进入再生塔底重沸器换热后,再进入MEG 贫液冷却器冷却到45℃,经MEG 贫液泵送至MEG 贫液缓冲罐。缓冲罐内的贫液再经MEG 贫液注入泵注入脱水脱烃装置。

再生塔顶回流罐排出的不凝气体主要为水蒸气、CO 2以及少量MEG 及烃类,直接排放对环境有污染。因此在装置内设置了灼烧炉,经灼烧后排入

大气。

装置内还设置了MEG 补充罐,用于收集装置检修时系统排出的MEG 液。

2　乙二醇再生系统常见问题分析

2.1　问题描述

克拉2气田乙二醇再生及加注系统自2004年12月1日投产主要有以下问题:

(1)乙二醇消耗量偏大。处理站自投运至2005

年4月底,共消耗乙二醇量为134.3t,在此期间系统内有约100t,实际消耗量34.3t 。乙二醇设计消耗量27.3t 。比设计多消耗7t 。

(2)乙二醇再生塔测塔底温度的测温仪现在的

安装位置在乙二醇贫富液换热器的贫液入口处(如图3所示),离重沸器很远(6m ),这样就不能真实地反映出塔底的温度。

(3)根据乙二醇化验单贫液浓度大概在87%～89%(重量)左右,贫液的浓度高于设计值(85%)

。

2.2　原因分析

(1)克拉2气田乙二醇消耗量偏大的原因:

①三相分离器雷达液位计由于安装不合格,使得雷达液位计不能测量界面,导致醇腔和混合界面控制不稳定,乙二醇从混合腔进入油腔,从而进入凝

析油系统(从凝析油罐回收约有25m 3

)。

②回流泵运行不正常(2005年3月15日停运),塔顶温度控制不稳定,少量乙二醇在回流罐排走。

③液位计排污时,少量乙二醇被排出(每次排污至少排出乙二醇1kg )。

④从贫液化验结果看,再生后的乙二醇贫液浓度过高,导致乙二醇总液量减少。

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11　第36卷　第2期 乙二醇循环系统的工艺运行分析