天然气脱水生产中三甘醇的使用情况
收稿日期:2004-12-04;修回日期:2005-03-20
作者简介:李明国(1978-),助理工程师,毕业于大庆石油学院石油工程专业,从事采输技术研究工作。地址:(40021)重庆市江北区大石坝大庆村,电话:(023)67311908。
生产线上
天然气脱水生产中三甘醇的使用情况
李明国1,徐 立1,张艳玲1,樊 军1,杜 燕1,蒲永松2
(1中国石油西南油气田分公司重庆气矿 2四川石油局钻采院)
摘 要:在天然气脱水生产过程中采取有效措施保护好三甘醇,可以保证脱水装置的长期稳定运行,降低装置故障机率,节约天然气脱水的操作成本,通过现场的生产情况提出了一些保护三甘醇的有效措施,有利于延长三甘醇的使用寿命,降低天然气脱水操作成本。
关键词:三甘醇;天然气脱水;甘醇浓度;改进措施
中图分类号:TE 644 文献标识码:B 文章编号:1006-768X(2005)03-0107-02
甘醇消耗在脱水生产成本中占较大的比例,一般一套80@104m 3/d 处理装置一年的甘醇消耗要花费5万元左右,如果由于天然气中污物或甘醇变质引起整套装置的甘醇污染,甘醇的消耗成本将增加、装置的故障机率增大,因此三甘醇的保护是天然气脱水生产中的一个重要课题。
一、三甘醇的损失途径及目前
所采取的保护措施
11天然气的携带损失
尽管三甘醇的蒸气压很低,但出塔的天然气仍要带走一定的甘醇,特别是在吸收塔背压波动范围大、气流速度过快或气量不稳定的情况下,甘醇的携带损失更大。因此要保证吸收塔压力在设定值很小的范围内(?011M Pa)波动,在加减气量时要缓慢操作,升压速度不能过快,另外吸收塔应在设计处理范围内工作。21盐污染、高温降解损失
天然气中携带的盐类会直接污染甘醇,而且在重沸器中,当温度升高,盐在甘醇溶液中的溶解下降。当甘醇中盐含量达到200~300mg/L 时就开始在火管上沉积,达到600~700mg/L 时,盐的沉积速度加快,在火管上逐渐形成盐垢,盐垢不但会加速设备的腐蚀而且会引起局部的温度升高导致甘醇降解,通过精馏柱出来的蒸气有烧焦气味或甘醇的颜色变深很快可以判断火管上有盐垢产生。
增强天然气进吸收塔之前过滤分离器的过滤分离效果,对分离除尘设备及时排污、清洗,及时更换失效滤芯;甘醇机械过滤器、活性碳过滤器的压差接近100kPa 时立即对滤芯进行清洗或更换;控制好重沸器的温度,将甘醇的再生温度控制在200e 以内,波动范围在?3e 内。遇到临时停车对甘醇循环系统清洗,保持甘醇循环系统及重沸器火管的干净。
31甘醇的氧化分解
甘醇的p H 值下降常伴有固体颗粒和焦质烃类的沉积,形成一种黑色粘稠的具有腐蚀作用的胶质物质,降低甘醇品质。回收、加注过程中减少甘醇与空气的接触,防止氧气进入甘醇系统。停车后甘醇全部回收进干净的容器用天然气或氮气覆盖保护;经常检查泵盘根的密封性,防止氧气随泵柱塞进入循环系统。维持p H 值在710~715之间,p H 值过低时加三乙醇胺调节。41甘醇发泡
甘醇发泡会使甘醇和天然气接触不充分,降低脱水效果,当吸收塔塔盘上形成稳定的泡沫后,干气就会从吸收塔顶带走一定的甘醇;闪蒸罐内形成大量的泡沫后,甘醇会通过闪蒸气管线进入到灼烧炉燃烧掉。引起甘醇发泡的物质有液态烃、气田缓蚀剂、化排剂、盐类、细粒分散固体。另外在调节甘醇p H 值时加入的三乙醇胺过快或量过大时也会引起甘醇的发泡。
二、脱水装置检修中发现的问题
11甘醇循环系统设备内部腐蚀严重
巴营站两套装置,缓冲罐内换热盘管外表腐蚀严重,局部地方出现较深的腐蚀坑点,重沸器焰火管外壁也有严重腐蚀。自2002年9月以来先后有黄金、檀木、马家、巴营等脱水站的精馏柱盘管出现腐蚀穿孔,大竹脱水站缓冲罐内盘管穿孔导致甘醇无法正常循环,贫甘醇浓度达不到要求,这些站的运行时间均在两年左右。这些都是由于甘醇中的酸性物质引起的,因些防止酸性物质进入甘醇及甘醇自身的降解酸化不容忽视。
21重沸器、缓冲罐底部有一层厚厚的淤积物
在重沸器、缓冲罐的底部有厚厚的一层呈黑色的粘稠的沉淀物,像黑色的淤泥,有铁腐蚀产物、有焦质碳黑,还能闻到降解甘醇的特征气味)甜的芳香味,这些沉积物对甘醇品
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质的影响是很大的,在生产过程中,它不但难以清出,而且会对新添加的甘醇产生污染。
31精馏柱易被焦结物填塞
精馏柱填料几乎完全被焦结物填塞,不锈钢鲍尔环多数为铁腐蚀产物及焦结物质填实,有的是几个被粘结在一起。这种状况下,重沸器内蒸发出的水蒸汽不能畅通地排出,重新冷凝落入重沸器,这加重了重沸器工作负荷,而且,在甘醇富液流量过大时还可能由于精馏柱堵塞使甘醇冲入灼烧炉,甘醇是可燃物,大量甘醇进入灼烧炉会酿成火灾。
三、改进措施
11改进设备
改进天然气进脱水装置前过滤)分离设备,提高其滤芯的过滤级别及捕雾网的捕集能力。吸收塔前端使用的过滤)分离器能够有效地除去天然气中的盐类物质、烃类物质,目前过滤)分离器使用的滤芯(5L m级)为经过特殊处理不被水分湿润的纤维,从讲治站过滤分离器的检测结果看,除尘效果一般。需要注意的是装滤芯时要保证滤芯两端的绝对密封,不能形成短路,在生产过程中要加强排污,而且在生产过程中要监控过滤段和分离段两端的压差,压差超过允许值或变化很快时要对其除尘效果进行检测,滤芯失效后要及时清洗或更换。
21提高甘醇过滤系统的过滤效果
从巴营站2002年的检修中看出活性碳的过滤效果不好,重沸器、缓冲罐内沉积着较多的油泥物质及碳黑等焦质物质,由于活性碳滤芯从出厂到使用经过多次搬运、中转,活性碳由于剧烈振动引起碳粒破碎、填充不好从而影响过滤效果或细粒碳粉被带入甘醇反而污染甘醇。巴营站检修后使用的新的活性碳滤芯为国产滤芯,过滤器的压差在一周左右就超过操作允许值(100kPa),将滤芯取出反向冲洗后,两三天内又如此,而且有碳黑漏出。因此要用更好的活性碳滤芯有效地过滤腐蚀产物、甘醇降解产物及烃类物质。
31改变富液的换热次序
改变出塔富液的换热次序,保证从重沸器蒸发出的水蒸汽有效地排入灼烧炉及进入闪蒸罐的富液有合适的工作温度。国产装置及引进PRO PA K装置的甘醇富液从吸收塔出来直接进入精馏柱顶部盘管换热,由于富液温度较低且从重沸器蒸发出的水汽为常压,温度稍高于100e,因此换热后水蒸汽温度降低,部分冷凝后落入重沸器加重其工作负荷,尤其是在冬季,而且富液得到的升温幅度也很小,使得后端的闪蒸效果不理想,因此出塔富液可先进入缓冲罐进行第一次换热,经过闪蒸、过滤后再进入精馏柱顶部换热,最后再进入缓冲罐进行最后一次换热,可有效解决换热不足的问题。
41重沸器、缓冲罐底部加开一取样排污口(D N50以上),并加控制阀
检修中看到重沸器的底部均有一层浓稠、颜色很深的物质,这些污物在生产中是无法排出的,而且沉积物主要是变质甘醇、未被过滤掉的杂质及高温下甘醇携带成分同甘醇反应的产物等极易对新加的甘醇产生污染的脏物,在重沸器底部开口并加一阀门,可以在生产过程中对沉积物进行取样分析,以便采取相应的应对措施,而且在遇到临时停车时,可通过该口排出沉积污物;在清洗过程中还可通过此处排出的水检查清洗效果。
51整改甘醇冷却系统,降低甘醇的入泵、入塔温度
如果甘醇进泵温度太高,则甘醇的入塔温度无法保证,因此不能将有效散热装置全部改为水冷式散热装置(目前大部分脱水装置的散热系统已改成水冷式),既有助于调节甘醇的入塔温度,又能对泵起到保护作用(泵的最佳工作温度为65e左右)。贫甘醇的入塔温度对天然气的露点降有很大的影响,应保持最佳温度以达到最佳脱水效果,但应高于天然气的入口温度5e,以防烃类在塔内冷凝引起甘醇发泡,贫甘醇温度太高会造成甘醇损失增大和脱水不深。在夏季由于天然气的入塔温度较高,甘醇脱水负荷较重,更应控制好甘醇入塔温度。
61定期对循环系统各部位甘醇取样进行全面分析
(1)水含量。贫液中的水含量应低于1%,富甘醇中的水含量一般不超过5%~6%,水含量超标则需要调节重沸器的温度或改变循环量;一般贫甘醇的浓度在98%~9915%之间,富甘醇在93%~97%之间,如果贫富液的浓度相差在015%~115%之间,表明甘醇循环速度太快,贫富液相差在4%~5%之间,表明甘醇循环速度太低。有些装置在进出泵的管线加装了旁通阀,可调节甘醇的循环量,还有的装置加了变频器,能更有效地调节流量。
(2)pH值。p H值应保持在710~715之间,p H值过低需加中和剂,并要进行实验确定出合适的添加量,如p H值过高,则甘醇会发泡,增大损失。
(3)烃含量。确定甘醇中的油、石蜡或凝析烃的含量以及最大的允许值。
(4)盐含量。确定甘醇中的盐的含量或氯含量,一般盐的含量(重量百分比)应低于1%。
(5)固体含量。确定甘醇中悬浮固体含量,如果固体杂质的量达到400~500mg/L,就应检查过滤装置。
(6)铁含量。该值显示出脱水装置中腐蚀状况,一般铁的含量低于5mg/L认为无腐蚀发生,如果达到10~15mg/L 表明甘醇液中有铁的腐蚀产物(如氧化铁、硫化铁),铁的含量最高不应超过100mg/L。
(7)甘醇的类型及含量。如果三甘醇中的其它甘醇增多,则说明甘醇发生了降解,则要检查重沸器的温度、甘醇循环量等及重沸器的结垢及火焰燃烧情况。
(编辑:黄晓川)
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钻采工艺
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2005年5月
May,2005