乙二醇循环系统的工艺运行分析

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CHEMICALENGINEERINGOFOIL&GAS　　　　　　　　　　　　　　2007　

乙二醇循环系统的工艺运行分析

晁宏洲　王赤宇　马亚琴　赵建彬　董　萍

(中国石油塔里木油田公司天然气事业部)

　　摘　要　克拉2气田中央处理厂天然气处理工艺的重点是天然气的脱水脱烃,而保障脱水脱烃工艺安全运行的关键是乙二醇循环系统的正常操作。在乙二醇循环系统中,重点是乙二醇的再生问题。乙二醇再生效果的好坏,直接关系到脱水脱烃工艺是否能够正常运行和产品气的质量。本文就乙二醇循环系统的有关问题进行分析,并提出建议,以利于系统的优化运行。

关键词　乙二醇再生　优化运行　天然气　脱水

　　天然气中水的存在是一个令人困扰的问题,水可以与天然气生成固体水合物而堵塞管线,还会增加设备、管线的腐蚀性;冷凝水和杂质水的局部聚集会降低管线的输气量;水的存在也会增加不必要的动力消耗。因此,克拉2气田的天然气处理工艺的重点是进行脱水处理,使之达到规定的含水量指标。可以用于天然气脱水的方法有很多种,如溶剂吸收法、固体吸收法、直接冷却法和化学反应法。在克拉2气田地面工程设计时根据具体的工况,对各种方

中,基本上都使用乙二醇作为防冻剂,防止水合物的形成,从而保证脱水脱烃过程的顺利进行。

乙二醇循环系统包括再生与注醇两部分。再生部分采用了塔底重沸器加热、塔顶冷回流的精馏方法,提浓乙二醇富液。再生塔采用高效波纹板填料及新型喷淋装置,提高了效率。注醇部分选用9台计量泵作为注醇泵,分为3组,2用1备,最高注醇压力可达到16MPa。由于采用计量泵,注醇量可根据实际工况进行调节,增加了装置操作的灵活性。

法进行了技术经济评价后,选取了最优的J-T阀节流制冷脱水脱烃工艺。该工艺是利用焦耳-汤姆逊效应,当原料气天然气通过J-T阀作等焓膨胀时,温度降低,在新的平衡条件下,天然气中的饱和水和重烃就会部分冷凝析出。通过节流降压,控制适当的温度,就能获得水露点和烃露点均满足外输要求的天然气。

由于含有饱和水的天然气随温度的降低会形成固态水合物。因此,在原料天然气预冷前须注入水合物抑制剂,其实质就是在气流中加入吸水性极强的抑制剂后,抑制剂与水蒸气结合形成冰点很低的溶液,使天然气中的水蒸气含量减少,降低了天然气的露点,使气流在较低温度(-30℃～-50℃)下不生成水合物。抑制剂的种类很多,有甲醇、乙二醇、二甘醇、氯化钙水溶液等,但是由于乙二醇挥发性低,易于与所吸收的水分离,只要流程中有再生和循环的部分,都可以循环使用,所以在天然气浅冷装置

图1为连续精馏流程示意图。原料从塔中部适当位置进塔分为两段,上段为精馏段,不含进料板,下段为提馏段,含进料板,冷凝器从塔顶提供液相的回流,重沸器从塔底提供气相回流。气、液相回流是精馏的重要特点。

在精馏段,气相在上升的过程中,轻组分得到精制,在气相中不断地增浓,在塔顶获得轻组分产品。

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精馏过程与其它蒸馏过程最大的区别是前者可在塔两端同时提供纯度较高的液相和气相回流,为精馏过程提供了传质的必要条件。提供高纯度的回流,使得在相同填料量的条件下,能始终保证一定的传质推动力。理论上,只要填料量足够多,回流量足够大,就可以在塔顶得到高纯度的轻组分产品,而在塔底获得高纯度的重组分产品。

大气。

装置内还设置了MEG补充罐,用于收集装置检修时系统排出的MEG液。

2　乙二醇再生系统常见问题分析

2.1　问题描述

克拉2气田乙二醇再生及加注系统自2004年12月1日投产主要有以下问题:

(1)乙二醇消耗量偏大。处理站自投运至2005

1　乙二醇再生及注醇工艺流程

为了防止天然气在低温时生成水合物,须在天然气节流前注入乙二醇。本系统保证了注醇的连续性及乙二醇的循环使用。装置的处理能力为5252～15750kg/h(6套脱水脱烃装置的MEG贫液)。

年4月底,共消耗乙二醇量为134.3t,在此期间系统内有约100t,实际消耗量34.3t。乙二醇设计消耗量27.3t。比设计多消耗7t。

(2)乙二醇再生塔测塔底温度的测温仪现在的

安装位置在乙二醇贫富液换热器的贫液入口处(如图3所示),离重沸器很远(6m),这样就不能真实地反映出塔底的温度。

(3)根据乙二醇化验单贫液浓度大概在87%～89%(重量)左右,贫液的浓度高于设计值(85%)。

六套脱水脱烃装置的MEG富液在系统中汇集后进入MEG富液缓冲罐,为了防止MEG富液缓冲罐内压力过低,设置从燃料气系统来的补气管线及MEG富液泵。从缓冲罐出来的MEG富液调压后依

次进入MEG富液机械过滤器和MEG富液活性炭过滤器,依次除去MEG富液中可能存在的降解产物及杂质。过滤后的富液经MEG贫富液换热器换热后进入MEG再生塔中部。塔顶出来的蒸气经再生塔顶冷凝冷却器冷凝到45℃进入再生塔顶回流罐,经再生塔顶回流泵部分回流至塔顶。塔底溶液进入再生塔底重沸器换热后,再进入MEG贫液冷却器冷却到45℃,经MEG贫液泵送至MEG贫液缓冲罐。缓冲罐内的贫液再经MEG贫液注入泵注入脱水脱烃装置。

再生塔顶回流罐排出的不凝气体主要为水蒸气、CO2以及少量MEG及烃类,直接排放对环境有污染。因此在装置内设置了灼烧炉,经灼烧后排入

2.2　原因分析

(1)克拉2气田乙二醇消耗量偏大的原因:

①三相分离器雷达液位计由于安装不合格,使得雷达液位计不能测量界面,导致醇腔和混合界面控制不稳定,乙二醇从混合腔进入油腔,从而进入凝

3

析油系统(从凝析油罐回收约有25m)。

②回流泵运行不正常(2005年3月15日停运),塔顶温度控制不稳定,少量乙二醇在回流罐排走。

③液位计排污时,少量乙二醇被排出(每次排污至少排出乙二醇1kg)。

④从贫液化验结果看,再生后的乙二醇贫液浓度过高,导致乙二醇总液量减少。

石油与天然气化工　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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(2)乙二醇再生塔测塔底温度的测温仪安装位

置不适合的原因,可能是设计人员没有考虑到测温仪离重沸器太远不能获得塔底的真实温度,造成测量值不准确。

(3)乙二醇贫液的浓度高于设计值(85%)的原

因分析:在理论上贫液的浓度越高,吸水汽的效果越好。对于乙二醇,建议使用75%～80%(重量)的浓度更为有利,因为这个浓度范围是乙二醇的非结晶区。但是克拉2气田乙二醇贫液的浓度高达89%,在乙二醇的结晶范围内,工艺操作要设法适当地降低贫液的浓度,因为乙二醇是用于作防冻剂而不是吸水剂。乙二醇与水任意比例混合,混合后由于改变了冷却水的蒸气压,冰点显著降低。其降低的程度在一定范围内随乙二醇的含量增加而下降。当乙二醇的含量为68%时,冰点可降低至-68℃,超过这个极限时,冰点反而要上升。所以适当地降低贫液的浓度不会影响乙二醇的防冻效果的,而且适当地降低贫液浓度还有利于降低操作成本。2.3　具体整改措施

3　乙二醇循环系统常规问题分析在乙二醇再生与加注系统运行过程中,还发现一些出现频率比较高的常规问题,主要有:

(1)乙二醇发泡。其原因是:

①乙二醇受到污染时容易发泡,由于天然气中含有的烃液、盐类、固体炭及容器内壁腐蚀的杂质等被乙二醇吸收后,形成活性物质而造成乙二醇发泡;

②在三相分离器中轻烃和乙二醇分离时由于分离时间短和操作温度低,造成分离效果不好而发泡。

(2)乙二醇浓度低。其原因是:

针对系统运行中出现的问题,从方便装置操作,对装置运行的优化管理提出以下几点建议:

(1)乙二醇的消耗量过高可以从以下几个方面

①再生塔底温度低,水不能有效地蒸发出来,造成提浓效果不好;

②乙二醇喷注量过大,造成乙二醇再生塔负荷大,影响再生效果,造成浓度低。

(3)乙二醇再生塔带压,甚至发生冲塔事故,

改善:

①仪表自动化维护人员,加强液位计排污,确保液位指示准确。

②投运回流泵,便于塔顶温度的控制。③加密取样化验,便于及时调控参数(再生塔的温度调整)。

(2)乙二醇再生塔测量塔底温度的测温仪离重

其原因是:

①乙二醇塔顶温度过低,水蒸发不出去,再次冷凝下来,淹泛塔的填料,使再生塔内充满液体,造成乙二醇再生塔带压,从而把乙二醇从塔顶随水蒸气带出,严重时造成喷塔;

②三相分离器乙二醇液位低,大量轻烃随乙二醇一起进入再生塔,造成喷塔;

③乙二醇闪蒸效果不好,大量轻烃闪蒸不出去,造成再生塔进料中轻烃含量高而带压,严重时喷塔。

沸器液相出口6m,使得再生塔底的测量温度与实际温度有一定误差,从而影响了再生塔内的温度梯度、塔顶的温度和回流量控制,对再生塔的提浓效果有影响,建议将乙二醇再生塔测量塔底温度的温度计安装位置进行改造,应该安装在塔底重沸器液相出口处,以确保测量值的准确性(如图4所示)。

(3)再生后的乙二醇的浓度在87%～89%(w)

左右,高于设计的浓度(85%),建议适当地降低。可以通过适当的降低乙二醇再生塔底的操作温度,改变再生塔内的温度梯度来实现。

4　结论和建议

乙二醇再生与加注系统的操作,从节能和平稳运行角度讲需做到如下几点:

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(1)适当地降低乙二醇贫液的浓度,使乙二醇

度,否则会影响再生塔提浓效果;严格控制好再生塔底温度,否则会影响再生塔顶的温度;严格控制好再生塔顶回流罐的流量和液位,否则会影响再生塔的温度梯度;控制好再生塔的进料,使其流量尽量平稳,进而保证再生塔的平稳运行。

的性能最优且使得乙二醇始终保持其在非结晶区。

(2)乙二醇塔底测温仪的位置距再生塔底重沸

器的气相出口有6m多,现在天然气装置没有按设计处理量满负荷运行,所以乙二醇的注入量也做了相应的降低,还有克拉2气田的环境温度变化很大,这些因素都导致了乙二醇再生塔底温度不能被准确测量,从而不能正地的指导生产,建议改变塔底测温仪的安装位置。

(3)严格控制操作参数:在生产中要严格控制作者简介晁宏洲:男,1972年生,工程师,毕业于西安石油学院化学工

程系,现在塔里木油田从事地面工程项目管理工作。地址:

(841000)新疆库尔勒市塔里木油田公司天然气事业部。

好三相分离器混合腔液位,否则其油腔将携带走大量的乙二醇,造成耗量增大;严格控制好再生塔顶温莉收稿日期:2006-11-27;收修改稿:2006-12-21;编辑:康　

(上接第96页)

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变分子筛载体酸性中心上的酸强度,因此这些都不会造成催化剂结焦失活,即不会对催化剂的稳定性有较大的影响。

3　结　论

Pd/HY催化剂具有双功能性,在正常的反应条

件下能使正己烷有较高的加氢异构化转化率,但同时也伴随着较强的裂化反应。在Pd/HY催化剂中加入适量的金属Zn,低温下催化剂活性有所降低,但高温下,由于Zn的加入能使正碳离子中间体迅速从酸性位上转移下来,减少裂化反应的发生,所以能较大程度地提高催化剂的异构化产物收率,特别是单甲基产物的收率,同时也提高了液收率。

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作者简介

崔　敏:女,1979年生,硕士,现在中国石油大学(华东)化学

化工学院化学系从事教学和科研工作。

收稿日期:2006-12-11

收修改稿:2007-01-08

编　辑:康　莉

2　　　　　　　　　　　　CHEMICALENGINEERINGOFOIL&GAS　　　　　　　　　Apr.2007,Vol.36,No.2

frigerationprocessatthesamerefrigerationtempera2ture.Toincreasetheabsorptiontowerpressureappro2priatelywasgoodtoimprovethepropanerecoveryrate.However,thechoiceofpressuremusttakethepressureofthefeednaturalgasandproductgasintoaccountto2gether.Theflowrateofabsorbenthadgreateffectonpropanerecoveryrateandtowerheatload.Thepro2panerecoveryratewouldbecomegreaterandgreaterwiththeincreaseofabsorbentflowrate.But,whenthecirculatingflowrateofabsorbentincreasedtoacertainvalue,theimprovementofpropanerecoveryratewillbeslowdown.Atthesametime,heatloadofthede2ethanizer,condenserandreboilerwouldincreasedras2tically.

Socirculatingflowrateratioofabsorbent

shouldbeadjustedbetween0.7and0.75.

Keywords:condensategas,condensaterecover2y,cryogenrefrigeration,oilabsorption,processflowsimulation

PreparationMethodforCompositeCatalystInter2mingledwithPerovskiteOxide

1,211

WuYuehui,LuoLaitao,LiuWei(1.Institute

PreparationofMembrane

TangHuihua,XiaYuanjing,LiuXuewu,etal(R&DInstituteofFluidandPowderEngineering,DalianUniversityofTechnology).CHEMICALENGI2

NEERINGOFOIL&GAS,VOL.36,NO.2,pp106～

109,2007(ISSN1007-3426,INCHINESE)

Abstract:Nowtheapplicationofsupercriticalfluidtechnologyhadattractedmoreandmoreattentioninmanyresearchfields,especiallyinthepreparationofmembrane.Inthispaper,theapplicationanddevel2opmentofsupercriticalcarbondioxidefortheprepara2tionofinorganicandpolymericmembranesandthemodificationofpolymericmembranesweresumma2rized.Andthetypicalprocessflowandexperimentalapparatusforthemembranepreparationofsupercriticalcarbondioxidewereintroducedtoo.

Keywords:supercriticalcarbondioxide,poly2mer,microporousmembrane,preparation,modifica2tion

TheProcessOperationAnalysisofGlycolCircula2tionSystem

ChaoHongzhou,WangChiyu,MaYaqin,etal(TheNaturalGasDepartmentofTarimOilfieldCompa2ny,CNPC).CHEMICALENGINEERINGOFOIL&

GAS,VOL.36,NO.2,pp110～113,2007(ISSN1007

ofAppliedChemistry,NanchangUniversity,JiangxiNanchang;2.NanchangInstituteofAeronauticalTech2nology,JiangxiNanchang).CHEMICALENGINEER2

INGOFOIL&GAS,VOL.36,NO.2,pp101～105,

2007(ISSN1007-3426,INCHINESE)

Abstract:Inthispaper,thetypicalorthorhombiccrystalstructureofperovskiteoxide,whosegeneralfor2mulawasABO3,andthemainmethodstopreparecompositecatalystintermingledwithitwerelisted,in2cludingcombustionsynthesismethod,sol-gelmeth2od,

solid-statereactionmethod,

coprecipitation

method,chemicalvapordepositionmethod,drip-py2rolysismethod,wetchemicalmethodandmicroemul2sionmethod.Theprocess,characteristicandresearchprogressofdifferentmethodsweresummarizedtoo.Andonthebasisofcurrentdevelopment,theresearchprospectiveofpreparationmethodsforcompositecata2lystintermingledwithperovskiteoxidewasexpected.

Keywords:perovskiteoxide,intermingle,prepa2rationmethod,catalyst

ApplicationofSupercriticalCarbonDioxideinthe

-3426,INCHINESE)

Abstract:TheimportantpartsforthecentraltreatingfactoryofKela2gasfieldweredehydrationandeliminationofheavyhydrocarbons.Thecorrectop2erationofglycolcirculationsystemwasthekeypointtoensureproduct’squality.Theregenerationofglycolwasthemostimportantoneinthissystem,andwhethergly2colwasregeneratedwellornotwoulddirectlyeffecttheprocessoperationandthequalityofproductgas.Someproblemsrelatedtoglycolcirculationsystemweredis2cussedinthispaperandthesuggestionswereputfor2wardfortheoptimizationoperation.

Keywords:glycolregeneration,operationoptimi2zation

StudyofProducingBio-dieselfromCookingOilsbySolidAcidCatalyst

ZhangHairong,WuGuoying,LinXiping(Jiang2