低處理量乙二醇再生工藝改進(jìn)

石油與天然氣化工第11卷第2期 CHEMICAL ENGINEERING OF OIL GAS183低處理量乙二醇再生工藝改進(jìn)蔣洪鄭賢(西南石油大學(xué)摘要分析了乙二醇再生工藝存在的醇烴分離不徹底、乙二醇溶液鹽富集引起再生設備結垢堵塞、乙二醇發(fā)泡等問(wèn)題,并提出了解決措施。新疆克拉美麗氣田原乙二醇再生裝置處理量低、設計過(guò)于簡(jiǎn)單,導致再生系統無(wú)法正常工作,出現了塔內結焦、再生設備堵塞、貧液溫度過(guò)高等問(wèn)題,再生后的乙二醇不合格。為保障克拉美麗氣田乙二醇再生裝置的平穩高效運行,在對其存在問(wèn)題進(jìn)行分析的基礎上,對克拉美麗氣田乙二醇再生裝置進(jìn)行了模擬分析,優(yōu)化了工藝參數,選用了高效設備,并提出了有效的改進(jìn)方案。關(guān)鍵詞乙二醇再生工藝低處理量醇烴分離結垢改進(jìn)方案doI:10.3969/j.iss.1007-3426.2012.02.011氣田采集氣管道的防凍和天然氣低溫分離多采耗量增大等問(wèn)題。影響醇烴分離效果的因素主要包用乙二醇作為水合物抑制劑目前國內主要采用精括分離器的設計參數、進(jìn)料溫度、停留時(shí)間等。研究餾法對乙二醇進(jìn)行再生,但在實(shí)際運行過(guò)程中該工表明:醇烴分離器中溫度過(guò)低或波動(dòng)較大都會(huì )影響藝存在一系列問(wèn)題新疆克拉美麗氣田部分氣井采醇烴分離效果。乙二醇富液與凝析油粘度隨溫度的用井口注乙二醇工藝防止水合物的生成,同時(shí)天然變化見(jiàn)圖1當溫度小于15℃時(shí),由于乙二醇粘度氣低溫分離的過(guò)程中選用乙二醇作為防凍劑,其乙較高且乙二醇處于乳化區域內醇烴分離效果差、易二醇再生處理量為0.55mh處理量較小克拉乳化。當溫度大于40℃后,乙二醇粘度降低,且較美麗氣田乙二醇再生裝置在運行過(guò)程中再生工藝高溫度有助于破乳使醇烴易于分離。設計過(guò)于簡(jiǎn)單,出現了乙二醇再生不合格,換熱器堵塞、再生塔內結焦等問(wèn)題。為此,針對低處理量乙二第一個(gè)分離點(diǎn): 40XMEG (w)醇富液再生問(wèn)題,通過(guò)對其再生工藝進(jìn)行分析模擬,優(yōu)化工藝參數,對乙二醇再生系統進(jìn)行設計優(yōu)化,選乳化區分效果好度:40℃用合理設備,提出了低處理量乙二醇再生工藝的改進(jìn)方案。100102030405060701乙二醇再生工藝存在問(wèn)題及解決措施溫度/℃圖1乙二醇富液和凝析油粘溫變化曲線(xiàn)1.1醇烴分離效果差天然氣低溫分離后,乙二醇、凝析油、水由低溫圖2為不同溫度下醇烴分離的停留時(shí)間對比。分離器出來(lái),進(jìn)入三相分離器。在分離過(guò)程中,醇烴根據對比結果,溫度較高時(shí)(50),醇烴能在2min分離不徹底,易造成凝析油穩定裝置結垢、乙二醇消內完全分離,而溫度較低時(shí)(24℃),分離時(shí)間較長(cháng)。作者簡(jiǎn)介:蔣洪(1965),男,副教授,1986年7月畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣儲運本科專(zhuān)業(yè),1992年3月獲油氣儲運專(zhuān)業(yè)碩士學(xué)位,現在從事教學(xué)和科研工作,地址:(60500)四川省成都市新都區新都大道8號西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院油氣儲運研究所。電話(huà):13880578669e-mail: jihos163.com184蔣洪等低處理量乙二醇再生工藝改進(jìn)2012由此看出操作溫度和停留時(shí)間都會(huì )影響醇烴等進(jìn)行清洗除垢。對于易結垢的情況,建議填料采分離效果。為解決乙二醇富液烴類(lèi)含量高的問(wèn)題,用散裝填料,以利于定期清洗。除合理設計三相分離器尺寸外,建議將分離溫度控1.3乙二醇發(fā)泡制在50℃左右,并控制好在分離器中的停留時(shí)間乙二醇受到污染時(shí)容易發(fā)泡。天然氣中含有的(15min~30min),以達到較好的分離效果。烴液、鹽類(lèi)、固體炭及容器內壁腐蝕的雜質(zhì)等進(jìn)入乙24℃二醇溶液后,形成活性物質(zhì)而造成乙二醇發(fā)泡。防止乙二醇發(fā)泡的措施有:定期清除乙二醇富液儲罐內積累的凝析油層;對貧液儲罐進(jìn)行定期檢50℃查和注入破乳劑;系統增加過(guò)濾器或使用并聯(lián)過(guò)濾系統,過(guò)濾掉液體中含有的雜質(zhì),并定期更換活性炭過(guò)濾器、使用過(guò)濾膜和助濾劑。 0min Imin 2 min 3min 5min圖2不同溫度下醇烴分離的停留時(shí)間對比圖2克拉美麗氣田乙二醇再生工藝現狀2.1乙二醇再生工藝流程1.2乙二醇裝置結垢克拉美麗氣田部分氣井采用注乙二醇防止水合乙二醇中所含的雜質(zhì)、鹽類(lèi)等在乙二醇裝置上物工藝,同時(shí)在低溫分離過(guò)程中注入乙二醇防凍。沉淀,引發(fā)結垢問(wèn)題,常見(jiàn)的結垢問(wèn)題主要有:原乙二醇再生裝置再生處理量為550L/h,乙二醇(1)重沸器上硫化鐵沉積。一般出現在含硫天富液質(zhì)量濃度為40%~60%,再生后乙二醇貧液質(zhì)然氣處理系統中,目前還沒(méi)有較好的防止措施,只能量濃度為80%~85%。工藝流程見(jiàn)圖3:從凝析油定期人工清除沉積的硫化鐵。(2)碳酸鹽沉淀導致設備結垢。這主要出現在二級閃蒸分離器及液烴三相分離器來(lái)的乙二醇富液,進(jìn)入乙二醇富液緩沖罐,在緩沖罐內經(jīng)計量泵提氣田地層水量較大的情況下。主要的結垢部位在管升進(jìn)入乙二醇再生裝置。乙二醇貧富液換熱器采用道、過(guò)濾器、貧富液換熱器、再生塔填料和重沸器管套管式換熱器,乙二醇再生裝置塔底重沸器熱源為束等。碳酸鹽和碳酸氫鹽沉淀是常見(jiàn)的鹽類(lèi)結垢現導熱油,再生塔操作參數見(jiàn)表1。由于處理量較小,象,結垢不僅會(huì )影響重沸器、換熱器的換熱效果,造裝置設計過(guò)于簡(jiǎn)單,氣田乙二醇處理裝置在試產(chǎn)過(guò)成乙二醇污染,還會(huì )附著(zhù)在填料表面,影響填料的工程中出現了乙二醇再生不合格、再生設備結垢及再作性能,并增大塔頂產(chǎn)物乙二醇攜帶量。貧富液換生塔結焦等問(wèn)題,導致裝置無(wú)法正常運行。熱器結垢一般出現在貧液進(jìn)出口,精餾塔結垢一般出現在塔底,重沸器結垢主要沉積在重沸器壁和管去天然氣壓縮機去污水處理束之間。醇水混合物三相分離器解決再生設備結垢的方法主要有以下幾種:去凝析油DMEC貧富液換熱器處理系統(1)貧富液換熱器防垢。在操作穩定的條件下離塔導熱油來(lái)增加流量,使用阻垢劑,并選用易于清洗的板式換熱富液緩沖罐沸器乙二醇貧液乙二醇貧液泵導熱油回(2)填料塔防垢。優(yōu)化進(jìn)料分布,定期清洗填圖3原乙二醇再生工藝流程料。表1原乙二醇再生塔操作參數通常乙二醇再生系統進(jìn)口需設富液過(guò)濾器。阻項目塔頂溫度塔底溫度再生塔壓力塔頂氣量塔底貧液量垢劑方面,有文獻提出注入胺類(lèi)抑制劑來(lái)防止結垢, kPa 10* m'/d但抑制劑的注入可能會(huì )引發(fā)乙二醇乳化和發(fā)泡,不工1.1251100.77.5參數建議采用。目前常規的方法是定期對換熱器、填料石油與天然氣化工第11第2期 CHEMICAL ENGINEERING OF OIL GAS1852.2乙二醇再生裝置在運行中存在的問(wèn)題部為精餾塔。乙二醇富液首先進(jìn)入機械過(guò)濾器和活對乙二醇再生工藝和再生設備的選擇進(jìn)行了分性炭過(guò)濾器,除去富液中雜質(zhì)和降解產(chǎn)物。之后進(jìn)析,認為現有氣田再生系統在設計上存在以下問(wèn)題:入再生塔塔頂,經(jīng)塔頂立式列管換熱器換熱后由乙(1)由于處理量較小,工藝流程設計過(guò)于簡(jiǎn)單,二醇再生塔中部進(jìn)料。再生后的乙二醇貧液由塔底再生塔進(jìn)料前未設置富液過(guò)濾器,乙二醇富液從三出來(lái)?yè)Q熱后進(jìn)入循環(huán)系統相分離器出來(lái)后直接進(jìn)入貧富液換熱器致使乙二去污水處理醇富液中的雜質(zhì)進(jìn)入貧富液換熱器和再生塔,降低醇、、水混合物機械換空器MEC貧液了換熱效果,增大了進(jìn)人再生塔的凝析油量。相器(2)原工藝醇烴混合液從低溫分離器出來(lái)后,去凝析油活性炭處理系統過(guò)濾器導熱與凝析油穩定塔出來(lái)的熱凝析油進(jìn)行換熱換熱效二級閃蒸分離器來(lái)料果隨凝析油量的變化而變化,不利于醇烴分離器的MEC高液緩沖罐重導熱油穩定運行,致使醇烴混合液進(jìn)入三相分離器的溫度圖4乙二醇再生工藝改進(jìn)流程過(guò)低。三相分離器設計分離溫度為30℃,醇烴分離效果差,導致部分凝析油進(jìn)入乙二醇再生塔,引起乙二醇再生工藝主要參數二醇發(fā)泡、再生塔結垢結焦等一系列問(wèn)題。項目工藝項目工藝參數參數(3)氣田水量高于預測值且含鹽量高,鹽類(lèi)在再生塔處理量m3)0.55塔底操作溫度/℃129乙二醇溶液中富集,引起裝置結垢結焦,再生設備結w(富液)/%40~60重沸器溫度/℃140垢堵塞,再生后的乙二醇貧液呈黑色,嚴重影響乙二w(貧液)/%80貧液空冷后溫度/℃60富液換熱前溫度/℃40塔頂蒸汽換熱后溫度/℃100醇的防凍效果。富液進(jìn)塔壓力/kPa150重沸器負荷/kW222(4)再生流程中再生塔無(wú)回流。氣田乙二醇再富液進(jìn)塔溫度/C70~85塔頂換熱器最大負荷/kW27生工藝采用的是塔中部進(jìn)料,無(wú)回流,僅靠塔內蒸汽塔頂操作溫度/104在上升到塔頂過(guò)程中空冷回流,塔頂設置捕霧器該工藝的缺點(diǎn)是富液進(jìn)塔后直接汽化,攜帶大量的乙二醇再生工藝流程在設計中采用了成熟可靠乙二醇出塔,乙二醇損失量大。根據乙二醇再生流的工藝技術(shù),簡(jiǎn)化了流程,其工藝特點(diǎn)如下:程的模擬結果,乙二醇損失量為5kg/h(1)將三相分離器前的輕烴復熱換熱器改為加(5)貧富液換熱效果差,乙二醇貧液溫度過(guò)高熱器,將導熱油作為熱源對醇烴混合液加熱將醇烴貧富液換熱器采用的是與塔底連接的套管換熱器,分離器內溫度由30℃提高到50℃,提高了醇烴分換熱效果差。同時(shí)流程未設貧液冷卻器,造成貧液離效果減少了凝析油中乙二醇的攜帶損失量(2)在富液進(jìn)塔前增設了機械過(guò)濾器和活性炭溫度過(guò)高,影響乙二醇循環(huán)泵的工作壽命。(6)再生系統尾氣排放不符合標準。由于再生過(guò)濾器除去乙二醇富液中的雜質(zhì)及少量凝析油,減裝置尾氣量小,氣田未設尾氣處理裝置,從而直接排凝析油攜帶量防止系統設備堵塞(3)與傳統乙二醇再生工藝相比,塔頂采用立放到大氣中,造成了環(huán)境污染。式列管換熱器作為貧富液換熱器,富液進(jìn)塔后首先3乙二醇再生系統改進(jìn)方案與塔頂水蒸氣換熱到一定溫度后進(jìn)入再生塔再生?？死利悮馓飳Ξa(chǎn)水量高的氣井改用井口加熱塔頂水蒸氣與乙二醇富液接觸換熱后,冷凝回流,并工藝解決了乙二醇再生裝置處理量增大產(chǎn)出水中通過(guò)自動(dòng)控制系統控制富液流量與換熱溫度。該工鹽分引起乙二醇再生裝置結垢結焦問(wèn)題。同時(shí)對乙藝既解決了克拉美麗氣田乙二醇再生工藝無(wú)回流問(wèn)二醇再生工藝流程進(jìn)行了改進(jìn)改進(jìn)后的乙二醇再題,降低了乙二醇攜帶損失量,又避免了單獨設置塔生工藝流程如圖4所示,流程模擬參數見(jiàn)表2。乙頂回流罐和貧富液換熱器,簡(jiǎn)化了流程。通過(guò)模擬二醇再生塔分為兩部分,上部為立式列管換熱器,下計算,改進(jìn)后乙二醇損失量降低為0.04kg/h186蔣洪等低處理量乙二醇再生工藝改進(jìn)20124結論[2]宏洲,王赤字乙二醇循環(huán)系統的工藝運行分析]石油與天然氣化工,2007,36(2):110-113.(1)乙二醇再生系統醇烴分離不徹底易引起塔3]趙德芬乙二醇再生系統的優(yōu)化運行[]油氣田地面工程內結焦、結垢等?？赏ㄟ^(guò)提高醇烴分離器溫度和優(yōu)200423(647-48.化分離器設計來(lái)提高分離效果。一般醇烴分離溫度[4]劉廷昌,趙波,陳磊,等新型乙二醇再生塔的研發(fā)門(mén)石油化工設備2010,39(1):14-16.應控制在50℃左右,并在進(jìn)塔前設置富液過(guò)濾器] Kerry van Son Chatlie(2)通過(guò)增加乙二醇富液過(guò)濾器,提高貧富液 glycols used for hydrate inhibition [C]. The 12th Annual Deep換熱溫度,增加回流等措施,解決了克拉美麗氣田原 Offshore Technology Conference and Exhibition. New Orleans. LA. USA.2000.乙二醇再生裝置存在的結垢、結焦和乙二醇損失量 [6] Nazzer C A, Prime Services Ltd. Keogh J, Petreco Intl. Ad-大等問(wèn)題。 vances in glycol reclarmation technology[C]. Offshore Technolo-(3)乙二醇再生塔塔頂設立式列管換熱器,采 gy Conference1may4may20, Houston Texas用富液冷凝塔頂蒸汽回流,取消了塔頂回流罐,簡(jiǎn)化 Khorrami Karimkhani Finding the best alternative f plugging problem in MEG regeneration unit using AHP method了流程,適用于小處理量的乙二醇再生工藝流程。 C]. SPE Russian Oil and Gas Conference and Exhibition, 26-參考文獻 28 October 2010, Moscow, Russia[1]馬全天,王玉牙哈氣田凝析氣處理裝置乙二醇系統工藝優(yōu)化.天然氣工業(yè)2006,2(1):141-142收稿日期:2011-11-04修回日期:2011-11-25編輯:康莉(上接第178頁(yè))2]胡曉晨,高婷,林文勝,帶壓液化天然氣流程中二氧化碳晶體析出現象初探[低溫與超導,2009,37(6)15-18.4結論 [a] ZareNeahad B. Eggeman T. Application of Peng-Rabinson e-采用不同的方法對CH4-CO2二元系中CO2 quation of state for CO2 freezing prediction of hydrocarbon mix- tures at cryogenic conditions of gas plants[]. 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