低处理量乙二醇再生工艺改进

石油与天然气化工第11卷第2期 CHEMICAL ENGINEERING OF OIL GAS183低处理量乙二醇再生工艺改进蒋洪郑贤(西南石油大学摘要分析了乙二醇再生工艺存在的醇烃分离不彻底、乙二醇溶液盐富集引起再生设备结垢堵塞、乙二醇发泡等问题,并提出了解决措施。新疆克拉美丽气田原乙二醇再生装置处理量低、设计过于简单,导致再生系统无法正常工作,出现了塔内结焦、再生设备堵塞、贫液温度过高等问题,再生后的乙二醇不合格。为保障克拉美丽气田乙二醇再生装置的平稳高效运行,在对其存在问题进行分析的基础上,对克拉美丽气田乙二醇再生装置进行了模拟分析,优化了工艺参数,选用了高效设备,并提出了有效的改进方案。关键词乙二醇再生工艺低处理量醇烃分离结垢改进方案doI:10.3969/j.iss.1007-3426.2012.02.011气田采集气管道的防冻和天然气低温分离多采耗量增大等问题。影响醇烃分离效果的因素主要包用乙二醇作为水合物抑制剂目前国内主要采用精括分离器的设计参数、进料温度、停留时间等。研究馏法对乙二醇进行再生,但在实际运行过程中该工表明:醇烃分离器中温度过低或波动较大都会影响艺存在一系列问题新疆克拉美丽气田部分气井采醇烃分离效果。乙二醇富液与凝析油粘度随温度的用井口注乙二醇工艺防止水合物的生成,同时天然变化见图1当温度小于15℃时,由于乙二醇粘度气低温分离的过程中选用乙二醇作为防冻剂,其乙较高且乙二醇处于乳化区域内醇烃分离效果差、易二醇再生处理量为0.55mh处理量较小克拉乳化。当温度大于40℃后,乙二醇粘度降低,且较美丽气田乙二醇再生装置在运行过程中再生工艺高温度有助于破乳使醇烃易于分离。设计过于简单,出现了乙二醇再生不合格,换热器堵塞、再生塔内结焦等问题。为此,针对低处理量乙二第一个分离点: 40XMEG (w)醇富液再生问题,通过对其再生工艺进行分析模拟,优化工艺参数,对乙二醇再生系统进行设计优化,选乳化区分效果好度:40℃用合理设备,提出了低处理量乙二醇再生工艺的改进方案。100102030405060701乙二醇再生工艺存在问题及解决措施温度/℃图1乙二醇富液和凝析油粘温变化曲线1.1醇烃分离效果差天然气低温分离后,乙二醇、凝析油、水由低温图2为不同温度下醇烃分离的停留时间对比。分离器出来,进入三相分离器。在分离过程中,醇烃根据对比结果,温度较高时(50),醇烃能在2min分离不彻底,易造成凝析油稳定装置结垢、乙二醇消内完全分离,而温度较低时(24℃),分离时间较长。作者简介:蒋洪(1965),男,副教授,1986年7月毕业于西南石油大学油气储运本科专业,1992年3月获油气储运专业硕士学位,现在从事教学和科研工作,地址:(60500)四川省成都市新都区新都大道8号西南石油大学石油工程学院油气储运研究所。电话:13880578669e-mail: jihos163.com184蒋洪等低处理量乙二醇再生工艺改进2012由此看出操作温度和停留时间都会影响醇烃等进行清洗除垢。对于易结垢的情况,建议填料采分离效果。为解决乙二醇富液烃类含量高的问题,用散装填料,以利于定期清洗。除合理设计三相分离器尺寸外,建议将分离温度控1.3乙二醇发泡制在50℃左右,并控制好在分离器中的停留时间乙二醇受到污染时容易发泡。天然气中含有的(15min~30min),以达到较好的分离效果。烃液、盐类、固体炭及容器内壁腐蚀的杂质等进入乙24℃二醇溶液后,形成活性物质而造成乙二醇发泡。防止乙二醇发泡的措施有:定期清除乙二醇富液储罐内积累的凝析油层;对贫液储罐进行定期检50℃查和注入破乳剂;系统增加过滤器或使用并联过滤系统,过滤掉液体中含有的杂质,并定期更换活性炭过滤器、使用过滤膜和助滤剂。 0min Imin 2 min 3min 5min图2不同温度下醇烃分离的停留时间对比图2克拉美丽气田乙二醇再生工艺现状2.1乙二醇再生工艺流程1.2乙二醇装置结垢克拉美丽气田部分气井采用注乙二醇防止水合乙二醇中所含的杂质、盐类等在乙二醇装置上物工艺,同时在低温分离过程中注入乙二醇防冻。沉淀,引发结垢问题,常见的结垢问题主要有:原乙二醇再生装置再生处理量为550L/h,乙二醇(1)重沸器上硫化铁沉积。一般出现在含硫天富液质量浓度为40%~60%,再生后乙二醇贫液质然气处理系统中,目前还没有较好的防止措施,只能量浓度为80%~85%。工艺流程见图3:从凝析油定期人工清除沉积的硫化铁。(2)碳酸盐沉淀导致设备结垢。这主要出现在二级闪蒸分离器及液烃三相分离器来的乙二醇富液,进入乙二醇富液缓冲罐,在缓冲罐内经计量泵提气田地层水量较大的情况下。主要的结垢部位在管升进入乙二醇再生装置。乙二醇贫富液换热器采用道、过滤器、贫富液换热器、再生塔填料和重沸器管套管式换热器,乙二醇再生装置塔底重沸器热源为束等。碳酸盐和碳酸氢盐沉淀是常见的盐类结垢现导热油,再生塔操作参数见表1。由于处理量较小,象,结垢不仅会影响重沸器、换热器的换热效果,造装置设计过于简单,气田乙二醇处理装置在试产过成乙二醇污染,还会附着在填料表面,影响填料的工程中出现了乙二醇再生不合格、再生设备结垢及再作性能,并增大塔顶产物乙二醇携带量。贫富液换生塔结焦等问题,导致装置无法正常运行。热器结垢一般出现在贫液进出口,精馏塔结垢一般出现在塔底,重沸器结垢主要沉积在重沸器壁和管去天然气压缩机去污水处理束之间。醇水混合物三相分离器解决再生设备结垢的方法主要有以下几种:去凝析油DMEC贫富液换热器处理系统(1)贫富液换热器防垢。在操作稳定的条件下离塔导热油来增加流量,使用阻垢剂,并选用易于清洗的板式换热富液缓冲罐沸器乙二醇贫液乙二醇贫液泵导热油回(2)填料塔防垢。优化进料分布,定期清洗填图3原乙二醇再生工艺流程料。表1原乙二醇再生塔操作参数通常乙二醇再生系统进口需设富液过滤器。阻项目塔顶温度塔底温度再生塔压力塔顶气量塔底贫液量垢剂方面,有文献提出注入胺类抑制剂来防止结垢, kPa 10* m'/d但抑制剂的注入可能会引发乙二醇乳化和发泡,不工1.1251100.77.5参数建议采用。目前常规的方法是定期对换热器、填料石油与天然气化工第11第2期 CHEMICAL ENGINEERING OF OIL GAS1852.2乙二醇再生装置在运行中存在的问题部为精馏塔。乙二醇富液首先进入机械过滤器和活对乙二醇再生工艺和再生设备的选择进行了分性炭过滤器,除去富液中杂质和降解产物。之后进析,认为现有气田再生系统在设计上存在以下问题:入再生塔塔顶,经塔顶立式列管换热器换热后由乙(1)由于处理量较小,工艺流程设计过于简单,二醇再生塔中部进料。再生后的乙二醇贫液由塔底再生塔进料前未设置富液过滤器,乙二醇富液从三出来换热后进入循环系统相分离器出来后直接进入贫富液换热器致使乙二去污水处理醇富液中的杂质进入贫富液换热器和再生塔,降低醇、、水混合物机械换空器MEC贫液了换热效果,增大了进人再生塔的凝析油量。相器(2)原工艺醇烃混合液从低温分离器出来后,去凝析油活性炭处理系统过滤器导热与凝析油稳定塔出来的热凝析油进行换热换热效二级闪蒸分离器来料果随凝析油量的变化而变化,不利于醇烃分离器的MEC高液缓冲罐重导热油稳定运行,致使醇烃混合液进入三相分离器的温度图4乙二醇再生工艺改进流程过低。三相分离器设计分离温度为30℃,醇烃分离效果差,导致部分凝析油进入乙二醇再生塔,引起乙二醇再生工艺主要参数二醇发泡、再生塔结垢结焦等一系列问题。项目工艺项目工艺参数参数(3)气田水量高于预测值且含盐量高,盐类在再生塔处理量m3)0.55塔底操作温度/℃129乙二醇溶液中富集,引起装置结垢结焦,再生设备结w(富液)/%40~60重沸器温度/℃140垢堵塞,再生后的乙二醇贫液呈黑色,严重影响乙二w(贫液)/%80贫液空冷后温度/℃60富液换热前温度/℃40塔顶蒸汽换热后温度/℃100醇的防冻效果。富液进塔压力/kPa150重沸器负荷/kW222(4)再生流程中再生塔无回流。气田乙二醇再富液进塔温度/C70~85塔顶换热器最大负荷/kW27生工艺采用的是塔中部进料,无回流,仅靠塔内蒸汽塔顶操作温度/104在上升到塔顶过程中空冷回流,塔顶设置捕雾器该工艺的缺点是富液进塔后直接汽化,携带大量的乙二醇再生工艺流程在设计中采用了成熟可靠乙二醇出塔,乙二醇损失量大。根据乙二醇再生流的工艺技术,简化了流程,其工艺特点如下:程的模拟结果,乙二醇损失量为5kg/h(1)将三相分离器前的轻烃复热换热器改为加(5)贫富液换热效果差,乙二醇贫液温度过高热器,将导热油作为热源对醇烃混合液加热将醇烃贫富液换热器采用的是与塔底连接的套管换热器,分离器内温度由30℃提高到50℃,提高了醇烃分换热效果差。同时流程未设贫液冷却器,造成贫液离效果减少了凝析油中乙二醇的携带损失量(2)在富液进塔前增设了机械过滤器和活性炭温度过高,影响乙二醇循环泵的工作寿命。(6)再生系统尾气排放不符合标准。由于再生过滤器除去乙二醇富液中的杂质及少量凝析油,减装置尾气量小,气田未设尾气处理装置,从而直接排凝析油携带量防止系统设备堵塞(3)与传统乙二醇再生工艺相比,塔顶采用立放到大气中,造成了环境污染。式列管换热器作为贫富液换热器,富液进塔后首先3乙二醇再生系统改进方案与塔顶水蒸气换热到一定温度后进入再生塔再生。克拉美丽气田对产水量高的气井改用井口加热塔顶水蒸气与乙二醇富液接触换热后,冷凝回流,并工艺解决了乙二醇再生装置处理量增大产出水中通过自动控制系统控制富液流量与换热温度。该工盐分引起乙二醇再生装置结垢结焦问题。同时对乙艺既解决了克拉美丽气田乙二醇再生工艺无回流问二醇再生工艺流程进行了改进改进后的乙二醇再题,降低了乙二醇携带损失量,又避免了单独设置塔生工艺流程如图4所示,流程模拟参数见表2。乙顶回流罐和贫富液换热器,简化了流程。通过模拟二醇再生塔分为两部分,上部为立式列管换热器,下计算,改进后乙二醇损失量降低为0.04kg/h186蒋洪等低处理量乙二醇再生工艺改进20124结论[2]宏洲,王赤字乙二醇循环系统的工艺运行分析]石油与天然气化工,2007,36(2):110-113.(1)乙二醇再生系统醇烃分离不彻底易引起塔3]赵德芬乙二醇再生系统的优化运行[]油气田地面工程内结焦、结垢等。可通过提高醇烃分离器温度和优200423(647-48.化分离器设计来提高分离效果。一般醇烃分离温度[4]刘廷昌,赵波,陈磊,等新型乙二醇再生塔的研发门石油化工设备2010,39(1):14-16.应控制在50℃左右,并在进塔前设置富液过滤器] Kerry van Son Chatlie(2)通过增加乙二醇富液过滤器,提高贫富液 glycols used for hydrate inhibition [C]. The 12th Annual Deep换热温度,增加回流等措施,解决了克拉美丽气田原 Offshore Technology Conference and Exhibition. New Orleans. LA. USA.2000.乙二醇再生装置存在的结垢、结焦和乙二醇损失量 [6] Nazzer C A, Prime Services Ltd. Keogh J, Petreco Intl. Ad-大等问题。 vances in glycol reclarmation technology[C]. Offshore Technolo-(3)乙二醇再生塔塔顶设立式列管换热器,采 gy Conference1may4may20, Houston Texas用富液冷凝塔顶蒸汽回流,取消了塔顶回流罐,简化 Khorrami Karimkhani Finding the best alternative f plugging problem in MEG regeneration unit using AHP method了流程,适用于小处理量的乙二醇再生工艺流程。 C]. SPE Russian Oil and Gas Conference and Exhibition, 26-参考文献 28 October 2010, Moscow, Russia[1]马全天,王玉牙哈气田凝析气处理装置乙二醇系统工艺优化.天然气工业2006,2(1):141-142收稿日期:2011-11-04修回日期:2011-11-25编辑:康莉(上接第178页)2]胡晓晨,高婷,林文胜,带压液化天然气流程中二氧化碳晶体析出现象初探[低温与超导,2009,37(6)15-18.4结论 [a] ZareNeahad B. Eggeman T. Application of Peng-Rabinson e-采用不同的方法对CH4-CO2二元系中CO2 quation of state for CO2 freezing prediction of hydrocarbon mix- tures at cryogenic conditions of gas plants[]. Cryogenics,的结霜温度进行了预测,得出以下结论:2006.46:840-845.(1)在三相区内,CO2的结霜温度随着工作压4]易希朗天然气深冷分高装中CO2的冻结计算天然气力的增加而升高,随着CO2含量的增加而升高。工业1988,8(3):74-76.(2)PR状态方程法、 HYSYS模拟法和查图法[]桑田天然气中cO2在深冷分离过程生成固体CO2的条件讨论[]天然气工业19888(2):90-95.对CH4-CO2二元系中CO2结霜温度的预测偏差6]徐文洲长安天然气利用手册[M]北京:中国石化出版均很小,平均绝对偏差仅为0.43K、0.97K、社20011.17在近三相区及CO2含量高时, HYSYS软7]顾安惠工业气体集输新技术[M].北京:化学工业出版社2006.件模拟法的偏差最小;在远离三相区且O2含量不高时,PR状态方程法的偏差最小。 [M]. 12th Edition. Tulsa. USA, 2004(3)根据实验数据拟合了一个计算Ch4-co2 Pikar. study of phase equilibria in hydrocarbon--co二元系中CO2结霜温度的函数,在远离三相区且 systems, in department of chemical engineering. LondonCO2摩尔分数在1%~20%时,拟合函数计算的平1 0 Donnelly Katz Phase equilibria in the carbon dioxide均绝对偏差仅为1.11K,平均相对偏差仅为 -methane system []. Industrial Engineering Chemistry.0.61%,可供粗略估算时使用。1954,46(3)511-517[1] Davis, Newell. Fred. Solid-liquid-vap-- phase be-参考文献 havior of the methane-carbon dioxide system []. AIChE [1] Hlavinka. Hernande: V N. Proper interpretation of freez Journal. 1982, 8(4): 537-539. ing and hydrate prediction results from process simulation[]. In: The 85th GPA Annual Convention Proceedings, Grapevine,usa,2006.收稿日期:2011-10-03;编辑:康