天然气处理系统轻烃回收工艺改进
时间：2021-02-09 16:03:53 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
[摘 要]天然气处理主要包括天然气凝析油处理、天然气集输等工作，为满足天然气安全输送要求，需要在系统内进行天然气的烃露点控制，通常采用冷凝低温分离，经常导致预冷器出现冻堵管线情况，为此设计了一种安装在工艺流程上的特殊加注装置，通过注甲醇伴随生产，可有效防止和减少冻堵流程管线。经在xx天然气综合处理站实际应用，效果明显，并对提高轻烃收率，有效利用能量，降低能耗有着关键的作用。
[关键词]天然气；冷凝；冻堵；注醇；解堵
中图分类号：TS303 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）32-0318-01
xx天然氣综合处理站设计规模为50×104m3/d，、产品存储、装车、及配套的辅助系统。生产装置包括进站加热、三相分离器及凝析油稳定、分子筛干燥脱水、预冷器冷热交换、天然气凝液浅冷分离、凝液储运等设施。凝液分离工艺采用丙烷压缩机制冷与低温分离相结合的工艺，通过主预冷器实现物料冷热交换，配置加注甲醇伴随工艺，充分利用冷量。由于工艺设计与实际生产情况存在差异，当出现预冷器或管道内壁挂冰现象时，将出现天然气通道变窄节流形成较大压差，严重时导致主预冷器经常出现冻堵现象，单靠加注甲醇伴随生产，有时天然气只能勉强通过冻堵点，而且每天还要消耗大量甲醇，致使生产成本过高，一旦甲醇停注很快又会出现冻堵节流，无法从根本上解决冻堵问题。因此，工艺改进成为必要。
1.伴甲醇生产防堵工艺原理、注甲醇装置结构及注入方法
在天然气生产输送过程中，当天然气水露点高于运行温度时，会出现个冻堵节流现象，为确保天然气输送的连续性，在天然气管道及站场设计时，多选配柱塞式计量泵向关键节点加注甲醇的方式进行建设，当天然气生产和输送过程中某个位置出现工艺设备冻堵时，可通过柱塞式计量泵将甲醇随气流注入天然气管道或工艺设备，利用甲醇易溶于水和露点低的特点，对冻堵点的冰或水合物进行快速溶解，已达到解除冻堵的目的。其特点是注醇瞬时量小，可不停产实现连续不间断地伴随天然气进行加注，如果出现冻堵点接近封喉时，这种加注方式能够实现不会因封喉而堵死。
2.现场工艺介绍及工艺改进应用
2.1 xx天然气综合处理站流程及工作情况介绍，需要解决的问题
（1）轻烃回收工艺介绍.轻烃回收是将天然气中相对甲烷或乙烷更重的组分以液态形式进行回收的过程。其目的是为了控制天然气的烃露点，以满足天然气输送要求。回收下来的液态烃类产品可以作为优质燃料或化工原料，具有可观的经济效益。国内外轻烃回收的工艺方法有吸附法、油吸收法及冷凝分离法。目前，普遍采用冷凝分离法，或以冷凝法为主的多种辅冷方法，天然气经过低温回收液烃，工艺过程主要由原料气脱水、预冷、制冷、低温凝液回收和复热等部分组成。预冷是天然气凝液回收过程中对系统效率和经济效益影响较大的关键环节，脱水效果的好坏直接影响天然气的水露点，水露点是决定工艺设备能否正常运转的重要指标和参数，这些过程的效果对提高轻烃收率，有效利用能量，降低能耗起着关键的作用。
（2）天然气凝液回收单元介绍.Xx站天然气处理能力为50×104m3/d，进站压力：2.0～3.5MPa，进站温度：30℃Xx站所产天然气组分属于较富的天然气，如果对C2、C3及其以下的重组分不进行分离处理，会对天然气的输送和使用造成较大影响，存在事故隐患，且导致企业效益受损。
2.2 板翅式换热器优缺点分析及存在的问题
天然气凝液回收装置中，热量传递是主要工艺环节之一，天然气凝液收率取决于整个工艺过程的每一个环节，产品气复热和原料气预冷是在主预冷器内实现的，所以主预冷器工况好坏是保证产品收率的关键。在浅冷工艺技术应用中，铝合金板翅式换热器具有纯逆流换热，热端换热温差小（4℃～6℃），单位体积和单位质量传热面积大，换热效率高，性能价格比高等优点。缺点是天然气水露点必须低于主预冷器的运行温度，否则一旦出现水露点升高极易出现凝冻造成气流不畅或冻堵。xx站采用的是铝合金板翅式换热器，通过内部结构设计分别为原料气预冷、产品气复热、再生气降温、天然气凝液复热，工艺过程比较复杂，这相当于多个单项热交换器汇集在一起的多功能体，由于水露点的变化和日积月累，主预冷器内原料气预冷和再生气降温两路时常会出现压差升高或冻堵现象，在实际运行过程中，单靠伴随式注醇方式无法彻底解决和消除冻堵问题。
2.3 现场快速解冻堵工艺的改进设计安装与甲醇注入操作
（1）改进方法一。保持原注甲醇工艺流程不变，对现场配备的容积为1m？的正压甲醇储罐进行密闭改造，配备整定压力为0.2MPa、通径为32mm的安全阀，在装置区内就近取压力高于0.2MPa的天然气，作为甲醇储罐向外压送甲醇液体的动力源。
在容易出现冻堵点的每个工艺管段或设备的进出口端找到控制阀门（如果没有阀门控制可以考虑加装，必要时可根据需要加设旁通），保持每个容易出现冻堵的点能够切换到独立状态，在每个独立的冻堵点的低位加装甲醇主入口，并在高位加装DN15的排空阀，以备加注甲醇时进行排空。
操作时按需要切换流程，打开冻堵部位的旁通，关闭冻堵部位的进出口阀，打开高位排空阀对冻堵管段进行放空，导通甲醇罐出口与冻堵部位甲醇主入口流程，缓慢开启甲醇储罐向外压送甲醇液体的动力源（气源），随着压力的升高，观察放空口，甲醇将很快注满冻堵部位，放空口出现甲醇液后，立即关闭相关阀门，保持静止状态，根据冻堵部位容积的大小确定稳定时间，一般1至2小时就足够。最后关闭放空阀，缓慢打开冻堵点进出口阀，关闭旁通阀，解冻堵结束。
（2）改进方法二。保持原注甲醇工艺流程不变，在甲醇储罐出口单向阀的出口端增设一个DN15mm的三通并加装阀门，在阀门上安装快速接头，作为甲醇的供液口，然后配备200升大桶专用的输液泵。本文介绍所选购的是深圳泰格瑞生产的200升大桶专用的TGR36094型气动润滑油泵，该泵的动力源为装置区内压力为0.6至0.8MPa的仪表风。由于甲醇具有一定的腐蚀性且润滑效果较差的特点，通过与厂方协商，将内部的橡胶密封件更换为聚四氟乙烯密封件，注醇量每分钟可达12升。
其它改进和操作方法均与方法一相同，在此不再重复叙述。
3.效果分析
在xx站天然气处理系统轻烃回收工艺出现的六次较严重冻堵现象时，前五次都是在伴甲醇解堵法失灵的情况下，靠停运设备装置24小时以上实现自然解冻的，不仅造成轻烃的大量损失，还对外供天然气的质量造成一定影响。
第六次出现冻堵时，采取改进方法二对预冷器实施了分段足量注醇，根据冻堵部位的容积，甲醇注满后仅消耗甲醇200升，经过50分钟的稳定时间，彻底解冻堵成功。
4.结论与认识
（1）通过在xx站天然气处理系统实施分段足量注醇法后，在后续生产运行停止了伴甲醇的注入，直到两年后才出现因冻堵导致压差升高现象，采取同样方法快速消除了冻堵现象，实践证明，分段足量注醇法不仅减少甲醇消耗、解堵速度快，而且解堵彻底。
（2）设计的装置“简单、易行、操作简单，成本低廉”，解决了xx站天然气处理系统轻烃回收工艺频繁出现的冻堵问题。
（3）天然气作为清洁能源，在工业生产、民用、商用、科技等行业被广泛应用，同时也促进了环保事业的发展，在天然气生产、加工、储运和销售等环节，分段足量注醇法的应用，对确保安全生产、提高产品质量降低运行成本等方面具有积极地意义。
参考文献
[1] 《油田油气集输设计规范》GB50350-2015。
[2] 《天然气管道运行规范》YS/T5922-2012。
作者简介
郭旭东，男，1963年生，技术员，毕业于华北石油财经学校企业物资管理专业，现从事石油天然气开采、天然气净化、天然气综合处理站运行、生产现场技术实施及新技术应用等工作。
