東坪集輸站天然氣三相分離工藝分析及優(yōu)化

何振濤 車海龍 田方舟(中國石油青海油田分公司采氣三廠, 甘肅 敦煌 736202)

東坪集輸站天然氣三相分離工藝分析及優(yōu)化

何振濤 車海龍 田方舟(中國石油青海油田分公司采氣三廠, 甘肅 敦煌 736202)

天然氣脫水脫烴、脫除雜質(zhì)是天然氣處理工藝中的一個重要環(huán)節(jié)。本文針對現(xiàn)有的分離情況進(jìn)行分析，尋求更為有效的分離方式。

旋風(fēng)分離器;預(yù)脫水器;三級凈化技術(shù);分離效率

東坪集輸站自2015年擴(kuò)站投運(yùn)后，要求外輸氣水露點低于最低環(huán)境溫度約5℃左右，烴露點低于環(huán)境溫度。其處理流程見圖1。

圖1 400萬方天然氣處理裝置流程簡圖

1 設(shè)備運(yùn)行期間出現(xiàn)的問題

(1)繞管換熱器凍堵頻繁，換熱器的換熱效果變差，導(dǎo)致節(jié)流后溫度升高，干氣外輸烴、水露點較高。之后檢查發(fā)現(xiàn)注醇霧化器堵塞嚴(yán)重，注醇量不足導(dǎo)致凍堵，而在換熱器集液包中取樣發(fā)現(xiàn)黑色雜質(zhì)較多。

(2)在乙二醇再生撬的注醇管線內(nèi)，發(fā)現(xiàn)大量淡黃色鹽結(jié)晶，同時精餾塔出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，緩沖罐中有大量泥沙。

針對以上問題對東坪1井區(qū)地層水進(jìn)行水樣化驗后，發(fā)現(xiàn)K+/Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO、HCO含 量 都 比 較 高，極 易 形成碳酸鈣、硫酸鈣垢等沉積物，從而結(jié)垢導(dǎo)致管道堵塞，而Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO、HCO3

-為溶解的無機(jī)鹽類，這些溶解無機(jī)鹽類會形成溶解氣，一般溶解氣為O2、H2S、CO2，這些溶解物質(zhì)都有較強(qiáng)的腐蝕性，會對我們的管道和設(shè)備造成一定的腐蝕。

以上現(xiàn)象表明上游分離器分離效果差，天然氣處理撬預(yù)脫水器未發(fā)揮分離效果(投產(chǎn)運(yùn)行以來無液位建立)，導(dǎo)致機(jī)械雜質(zhì)、鹽水、重?zé)N進(jìn)入下游。機(jī)械雜質(zhì)對設(shè)備管線等零部件產(chǎn)生沖蝕；鹽水在乙二醇再生撬再沸器高溫處理下，析出鹽結(jié)晶，附著于管線濾網(wǎng)等；重?zé)N和乙二醇結(jié)合產(chǎn)生膠狀物，造成醇烴分離效果差(下游乙二醇富液經(jīng)蒸餾后乙二醇貧液含油量達(dá)到20%左右)，導(dǎo)致下游乙二醇污染嚴(yán)重，循環(huán)再生困難。

2 東坪集輸站分離裝置的改進(jìn)優(yōu)化建議

針對東坪集輸站出現(xiàn)的問題，考慮采用三級凈化技術(shù)路線。即在立式重力分離器的基礎(chǔ)之上，加設(shè)一級旋風(fēng)分離器，同時對預(yù)脫水器進(jìn)行改造，使其具有高效過濾的作用。

(1)分離器的選用 東坪集輸站的重力分離器可以脫除來氣中大于100μm的砂石、鐵銹等固體雜質(zhì)及大直徑游離水。

為去除天然氣中直徑大于40μm以上固體雜質(zhì)及液滴，以保證天然氣的氣質(zhì)、管道上閥門的密封及流量計的測量精度等，可以加設(shè)旋風(fēng)分離器。旋風(fēng)分離器具有以下優(yōu)點：①結(jié)構(gòu)簡單，分離效率高，制造、安裝投資少；②屬靜設(shè)備，維護(hù)操作工作量??；③性能穩(wěn)定，操作彈性大；④不受氣體種類、氣體中固體顆粒濃度以及溫度、壓力的限制,應(yīng)用范圍非常廣。

(2)預(yù)脫水器的改進(jìn) 預(yù)脫水器投運(yùn)后由于設(shè)計尺寸過小，結(jié)構(gòu)簡單，氣體流速過快，沒有充足有效的沉降時間，故始終無液位建立。為使其得到有效利用，依照HGSD高效氣體過濾的原理，將其改造為三層過濾箱體，箱體內(nèi)填裝具有強(qiáng)吸附能力的特制SRI系列中空纖維作為濾料，由上至下按密度逐步從緊密到疏松排列。1#箱體與2#箱體、2#箱體與3#箱體之間各裝有中間毛氈1片。較大的塵粒等雜質(zhì)在下層的較粗濾料中得到截留，而較小的塵粒等雜質(zhì)由于較輕會隨天然氣上行，在上層的較密的濾料中得到捕集，即粉塵在多層濾料中呈立體分布(見圖2)。

圖2 改進(jìn)后預(yù)脫水器示意圖

3 實際運(yùn)行效果分析

長慶油田第一凈化廠原有過濾分離系統(tǒng)由臥式重力分離器及臥式過濾分離器構(gòu)成。由于分離效果不佳，造成換熱器管束堵塞、管殼內(nèi)污物沉積，下游設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重，多處附著有軟性污物。為解決這些問題，于2011年采用HGSD/170k原料氣精細(xì)過濾器作為天然氣凈化裝置原料氣的分離過濾器。在正常生產(chǎn)過程中，較改造前過濾器排污量明顯增多，過濾效率較好,。

結(jié)合東坪生產(chǎn)實際，可以對改進(jìn)后工藝做出以下效果評價：(1)凈化效率高：總效率將達(dá) 99% 以上，能夠捕集微米級和亞微米級的粉塵顆粒。改進(jìn)后工藝過濾精度可以調(diào)節(jié)，備有40余種濾料，最高過濾精度可達(dá)0.1μm(高性能膜濾料)，并且可以根據(jù)需要調(diào)整組合。(2)耐受性好：特制的中空纖維濾料具有很大的彈性，改進(jìn)后工藝的耐受性遠(yuǎn)好于濾芯式過濾器。(3)適應(yīng)性強(qiáng)：當(dāng)含有大量粉塵等雜質(zhì)的天然氣進(jìn)入天然氣凈化裝置時，作為預(yù)處理的高效旋風(fēng)分離器作用尤為明顯，可適用于極端惡劣的工況條件。(5)經(jīng)濟(jì)效益可觀：利用原有的預(yù)脫水器，僅在改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)，購置濾料產(chǎn)生費(fèi)用。

[1]李新宇,李春亮.HGSD/170k原料氣精細(xì)過濾器在天然氣凈化裝置中的應(yīng)用[J].石油技師，2014.