乙二醇再生塔操作優(yōu)化

第13卷第4期重慶科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)2011年8月乙二醇再生塔操作優(yōu)化賀江波孫曉飛徐樂(lè )樂(lè )趙鵬羅梓洲(中國石油塔里木油田分公司,庫爾勒8410000摘要:在乙二醇再生過(guò)程中,分離效果和能量消耗是兩個(gè)互相制約的因素。分析影響再生塔氣液平衡過(guò)程中的主要因素,研究在滿(mǎn)足分離要求、滿(mǎn)足生產(chǎn)的條件下,降低能耗、節約能源的新措施。關(guān)鍵詞:乙二醇;再生塔;回流量;貧液濃度中圖分類(lèi)號:TQ223文獻標識碼:A文章編號:1673-1980(2011)04-0094-04乙二醇再生塔在乙二醇再生過(guò)程中起著(zhù)重要的部,從重沸器底部出來(lái)的貧液(85%,wt)經(jīng)MEG貧富作用,關(guān)系著(zhù)乙二醇的再生質(zhì)量和損耗,也決定脫水液換熱器換熱后進(jìn)入MEG貧液冷卻器冷卻,冷卻后脫烴裝置能否正常運行。再生塔的操作是一個(gè)復雜MEG貧液由貧液泵送人MEG貧液緩沖罐。緩沖罐內的過(guò)程,受到眾多因素的影響,每一個(gè)因素的改變都的貧液經(jīng)MEG貧液注入泵分別注入脫水脫烴裝置。會(huì )導致再生塔的操作發(fā)生變化。此外,再生塔還是個(gè)能耗巨大的裝置,任何操作上的變動(dòng)都會(huì )引三D冷卻器起能耗的變化。因此,本文的目的就是研究怎樣在滿(mǎn)足分離要求滿(mǎn)足生產(chǎn)的條件下,降低能耗,節約能源?；亓鞅?乙二醇再生塔使用概況MEG再生塔富液緩沖罐克拉2氣田中央處理廠(chǎng)采用J-T閥節流膨脹制冷工藝進(jìn)行天然氣脫水處理。通過(guò)節流降壓,控制適,重沸器當的溫度,從而獲得水烴露點(diǎn)均滿(mǎn)足外輸要求的天然氣。但是,在經(jīng)過(guò)J-T閥節流制冷后,天然氣的溫度圖1MEG再生裝置流程示意圖急劇下降(可達-30℃),為了防止含有飽和水的天2MEG再生塔的控制目標然氣隨溫度的降低而形成水合物,在天然氣預冷前須注入水合物抑制劑,中央處理廠(chǎng)選用乙二醇為了對MEG再生塔進(jìn)行有效控制,實(shí)現最優(yōu)化(MEG)作為抑制劑,循環(huán)利用。操作,必須先了解再生塔的控制目標。對于本裝置來(lái)圖1為MEG再生裝置流程示意圖。從脫水脫烴說(shuō),再生塔的控制日標就是在滿(mǎn)足MEG貧液質(zhì)量的裝置分離出來(lái)的MEG富液(75%,wt)經(jīng)系統匯集后前提下,使總的收益最大或總的成本最小。也就是進(jìn)入MEG富液緩沖罐,依次經(jīng)MEG富液機械過(guò)濾說(shuō),再生塔的控制要求,應該從MEG貧液質(zhì)量、產(chǎn)量器活性炭過(guò)濾器過(guò)濾以除去雜質(zhì)及降解產(chǎn)物。過(guò)和整個(gè)塔的能量消耗三個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮。濾后的宮液經(jīng)MEG貧富液換熱器換熱后進(jìn)入MEGMEG再生塔的塔底產(chǎn)品(MEG貧液)的設計要再生塔,塔頂出來(lái)的蒸氣經(jīng)塔頂冷凝冷卻器冷卻后求是MEC含量大于等于85%(wt),在再生塔的操作進(jìn)人再生塔頂回流罐,經(jīng)回流泵部分回流至塔頂;塔過(guò)程中,應該使貧液的濃度剛好滿(mǎn)足這個(gè)要求,即處底溶液進(jìn)入塔底重沸器,沸騰后的蒸氣回到塔的下于“卡邊”生產(chǎn)。如果貧液中MEG的濃度遠遠超過(guò)設計值,它和防凍性不一定增強,只能降低中國煤化工收稿日期:2011-01-19CNMHG作者簡(jiǎn)介:賀江波(1980-),男,工程師,主要從事天然氣開(kāi)發(fā)、凈化的管理工作賀江波,孫曉飛,徐樂(lè )樂(lè ),趙鵬,羅梓洲:乙二醇再生塔操作優(yōu)化貧液產(chǎn)量,增大能耗。對于精餾塔來(lái)說(shuō),產(chǎn)品的質(zhì)液濃度x。量—通常用純度表示,產(chǎn)量—通常用回收率這些影響因素中,有些是可以控制的,有些不能表示,它們與能耗三者之間的關(guān)系可以用圖2所示控制。如進(jìn)料量和進(jìn)料濃度,它們是由前面工藝要求曲線(xiàn)反映。所決定,通過(guò)再生塔的控制和操作不能改變。進(jìn)料溫圖2中用V/F表示能耗,其中V表示從塔底重沸度和進(jìn)料熱狀況以及回流量對塔操作影響較大,可器上升的蒸汽量F表示MEG富液進(jìn)料量。從圖中可以進(jìn)行適當調整優(yōu)化塔的操作。塔底貧液濃度是由以看出,在能耗一定的情況下,隨著(zhù)塔底貧液中貧液質(zhì)量要求決定的,塔底溫度改變,會(huì )導致貧液濃MEG濃度的增加,MEG的回收率會(huì )迅速下降,并且度的改變。因此,在一定的分離要求下塔底溫度應濃度越高,這個(gè)下降趨勢越明顯。在產(chǎn)品濃度一定保持恒定。的情況下,能耗越大,回收率越高,但能耗較小時(shí),這3.1進(jìn)料溫度的影響個(gè)效果更加明顯。隨著(zhù)進(jìn)料溫度改變,進(jìn)料的熱狀況參數q也隨之改變,進(jìn)而影響塔的操作。下面就通過(guò)定量的計算來(lái)120討論進(jìn)料溫度改變對塔的影響?，F在的進(jìn)料量F=7000kg/h=18190kmol/h,濃度x=0.535,分離條件不變x=0.378,x=0.965,溫度由77℃增加到85℃,計算求回結果列于表1。從表1中可以看出,提高進(jìn)料溫度對塔的操作影響比較小,主要影響到塔提餾段的操作線(xiàn)和提餾段的氣液流量。提餾段操作線(xiàn)方程斜率增大,操作線(xiàn)向平衡線(xiàn)移動(dòng),單從分離角度來(lái)看,不利于乙二醇的分50809095989999.5998999離;但另一方面,使塔底重沸器內上升的蒸汽量減產(chǎn)品純度%少,從2044kg}h降到1890kgh,可節能7.5%。同時(shí)圖2產(chǎn)品純度、回收率和能耗關(guān)系由于進(jìn)料溫度更加接近泡點(diǎn)溫度,可以增加塔操作3影響再生塔操作的因素分析的穩定性。對于本裝置來(lái)說(shuō),可以利用塔頂部的多余熱量。具體措施就是在塔的頂部增加加熱盤(pán)管,對回再生塔的操作過(guò)程是一個(gè)非常復雜的氣液平乙二醇再生裝置的富液進(jìn)行預熱。這樣操作一方面衡過(guò)程,主要受到以下因素影響:進(jìn)料量F;進(jìn)料可以提高進(jìn)料溫度,減少塔底能量消耗;另一方面,濃度x;進(jìn)料溫度t;熱狀況參數q;回流量L;重沸還可以減輕塔頂冷凝器負荷,對于防止冷凝器的刺器加熱量;冷凝器冷卻量;塔底貧液濃度xw;塔頂漏也有一定作用。表1進(jìn)料溫度對再生塔操作的影響W(kgh)Dkgh)精餾段方程/kghL"(kg·h)6041ym=0.305x+0.3718085=0305x+0671提餾段方程v'f(kg·h)978y-=252lx0.5751379137932回流量的影響目的,又能達到節能的效果。理論上,合適的回流量從前面的分析可以看出,隨著(zhù)回流量的減小,應在141-257kgh之間,比實(shí)際回流量420kg/h小很精餾段操作線(xiàn)方程斜率也減小,精餾段操作線(xiàn)多。所以可適當降低回流量,下面定量計算回流量從更靠近平衡線(xiàn),塔的分離效果變差。相反,提高420kgh下降到0時(shí)對塔極作的影響。計算結回流量,可以增加塔的分離效果,但要消耗更多果如表2所中國煤化工的能量從表2CNMHG作條件下,保持因此,應選取合適的回流量,既可以達到分離的其他參數不變,使回流量從420kgh下降到300kg/95·賀江波,孫曉飛,徐樂(lè )樂(lè ),趙鵬,羅梓洲:乙二醇再生塔操作優(yōu)化可以減少塔底重沸器的蒸汽量(約59%)以及塔頂冷凝器的凝液量(約87%),達到節能目的表2回流量減小對再生塔操作的影回流量(kg·h-)W/kg.h)D/(kg.h-")精餾段方程L/kg.h)L'N(kg.h)60419598085959n=0.238x+0.7357965提餾段方程v/(kg·h)v/( kg.h")2.521x0.5751379204497.8=2636xn0.6191924相反,如果控制目標需增大xn,減少乙二醇的損第二種情況,保持重沸器上升的蒸汽量V不變失,則可以增加回流比來(lái)達到目的。下面分兩種情即重沸器所需導熱油量不變,塔底溫度略微下降況對此定性分析:那么D將減小,x、x都將增大,乙二醇的損耗也會(huì )第一種情況,保持D的量不變,要增大回流量則降低。必須增加塔底重沸器的蒸汽量v′,即重沸器所需的第一種情況以多耗能為代價(jià),第二種情況以降導熱油量增加,塔底溫度略微升高,那么塔底貧液低貧液中乙二醇濃度為代價(jià),而x的值還和xv的值含水xw就會(huì )減小,而x將會(huì )增大,可降低乙二醇的(也即塔底溫度)有關(guān)。為了直觀(guān)地表現其相互影響,損耗先假定xv的值再進(jìn)行計算,結果如表3表3回流量減小對再生塔操作的影響U/( kg.h) F/( kg.h-) W//(kgh) D/kg h) xw(kg. h) o(kg. h) L(kg.h-y' v(kg.h) V'N(kg. h) n/%60410.1580851379204497.8700060411499.02#550700061710.160.9209115204498.73.3塔底貧液濃度的影響(wt),其大致對應關(guān)系可表示為溫度升高4℃含水升對于再生塔,塔底貧液濃度是需要控制的參數,高1%。按照塔的設計要求,貧液含水應低于15%,即也是再生塔在操作控制過(guò)程中的目標參數,其設計貧液中乙二醇含量應高于85%。在實(shí)際操作中,這個(gè)值為塔底貧液含水濃度應小于15%(wt)。塔底貧液值并不一定合適,可以適當降低塔底溫度,減少貧液濃度的影響因素有兩個(gè):塔底溫度和塔的操作壓力。中乙二醇的含量,從而達到節能目的。由于現在的塔而本再生塔回流緩沖罐為常壓,塔的操作壓力比較底操作溫度已經(jīng)很低,只有106℃左右,離可降低到穩定,因此,塔底貧液濃度主要受到塔底溫度的影的極限溫度100℃(水的沸點(diǎn))僅差6℃,是一個(gè)比較響,塔底溫度升高,貧液含水就減少,反之,貧液濃度理想的操作溫度。因此,從這方面著(zhù)手節能的潛力不含水就增加。從圖1中可以看出,當塔底貧液含水為大,在此只做定性分析而不做定量計算。15%(wt),摩爾比為0.378時(shí),理論上塔底溫度應控制在125℃;但在實(shí)際操作過(guò)程中發(fā)現,塔底溫度控制155在110℃左右時(shí),就能滿(mǎn)足分離要求。這是由于在理論計算中采用了恒摩爾流假定以及把乙二醇水溶液視為理想溶液造成的。近段時(shí)間,塔底操作溫度進(jìn)步降低到106℃左右,通過(guò)統計塔底在106℃和110℃左右操作時(shí)貧液含水濃度的變化,可以看出在實(shí)際操作過(guò)程中塔底溫度對貧液含水的影響,其結果如圖3所示。105106107108109110111112圖3中,橫坐標為塔底溫度,縱坐標表示塔底貧溫度鬥C液含水量。通過(guò)圖3可以看出,在實(shí)際操作中,當塔圖3塔底實(shí)際操作溫度對貧液含水量的影響底溫度由10℃左右降到1065℃左右時(shí),貧液中的4結M凵中國煤化工含水量有明顯的上升趨勢,從14.5%(w)升到155%CNMHG乙二醇再生塔的操作是一個(gè)復雜的過(guò)程,受到96賀江波,孫曉飛,徐樂(lè )樂(lè ),趙鵬,羅梓洲:乙二醇再生塔操作優(yōu)化眾多因素的影響,每一個(gè)因素的改變都會(huì )導致再生可節能約8.7%;提高回流罐的高度,讓回流液依靠塔的操作發(fā)生變化。由理論分析可知,本裝置對乙重力進(jìn)行回流,節約回流泵的操作、維護費用二醇的分離要求并不高,很容易達到分離要求,因(3)降低塔底溫度,從而減小塔底貧液中乙二醇此,對塔的操作控制較容易。然而,乙二醇再生為的濃度達到節能目的。但現在的塔底操作溫度為精餾過(guò)程,能量消耗巨大。在乙二醇再生過(guò)程中,分106℃,最多只能再降低6℃,并且操作溫度越低,再離效果和能量消耗是兩個(gè)互相制約的因素,分離效降低塔底溫度對塔的影響越大。因此,這種方法的可果總是以能量消耗為代價(jià),能量消耗越多,分離效行性不大。果越好;反之,能量消耗越少,分離效果越差。通過(guò)理論分析計算,有以下方案可選擇:參考文獻(1)在塔的頂部增加加熱盤(pán)管,對回乙二醇再生曾志強張育芳天然氣集輸工程[M]北京:石油工業(yè)出版裝置的富液進(jìn)行預熱。一方面提高進(jìn)料溫度,減少社,2001塔底能量消耗;另一方面減輕塔頂冷凝器負荷。如2]王遇冬天然氣處理與加工工藝M北京:石油工業(yè)出版把進(jìn)料溫度由77℃提高到85℃C,可節能約75%。社,1999[3]何潮洪,馮霄化工原理[M]北京:科學(xué)出版社,200(2)適當減小回流量,把回流量從420kg/h下降1金以慧過(guò)程控制DM]北京:清華大學(xué)出版社,199到300kgh,塔底重沸器可節能約59%,塔頂冷凝器Operation Optimization of Ethylene Glycol Regenerating ColumnHE Jiang-bo SUN Xiao-fei XU Le-le ZHAO Peng LUO Zhi-zhou(Tarim Oilfield, Kuerle 841000)Abstract The regeneration tower of glycol plays an important role in glycol reprocessing, affecting the glycolreprocessing quality and waste. How to operate the regeneration tower is very complex, because many factors canaffect it. Besides, this installation consumes enormous energy and operation may cause the change in energyconsumption. The purpose of this article is to study how to save energy consumption with meeting the regenerationrequirements and actual production conditionsKey words: glycol; regenerating column; operation optimization(上接第21頁(yè))[2]羅平亞儲集層保護技術(shù)M北京:石油工業(yè)出版社,1999Drilling-induced Formation Damage[G]. SPE 38182, 1997[3] Paul Francis Dominating Effects Controlling the Extent of[4]張一偉陸相油藏描述[M].北京:石油工業(yè)出版社,1997On the Sensitivity Evaluation of Luda 5-2 Oilfield ReservoirLIU Lu(Southwest Petroleum University, Chengdu 610500)Abstract: The main producing layer of Luda 5-2 oilfield is the second part of Dongying formation, which is ofhigh porosity and permeability, low clay mineral absolute content. The author researches reservoir potentialdamage factors by the core sensitivity experiments. Results show that the speed sensitivity is from zero toweakness, the water sensitivity extent is from weakness to medium strong. There is no acid sensitivity, andalkali sensitivity extent is from weakness to moderate weakness.Key words: Luda 5-2 oilfield; reservoir sensitivity; speed sensitivity; watYH中國煤化工iyCNMHG