向紅一 張長(zhǎng)寶 楊鵬飛 常秀琴（大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

薩南深冷裝置問(wèn)題分析及改造建議

向紅一 張長(zhǎng)寶 楊鵬飛 常秀琴（大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

大慶油田薩南深冷裝置自1987年投產(chǎn)以來(lái)，部分輔助系統(tǒng)停用，裝置故障停機(jī)率增大，制冷負(fù)溫升高，輕烴收率降低。分析了制約裝置生產(chǎn)的瓶頸問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的整改措施，為提高裝置的開(kāi)工率、輕烴收率和安全平穩(wěn)運(yùn)行提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。通過(guò)項(xiàng)目改造和工藝參數(shù)調(diào)整，裝置運(yùn)行平穩(wěn)性提高，制冷負(fù)溫可由原來(lái)的-68℃降至－80℃，年增產(chǎn)輕烴約2700 t。

深冷裝置 輕烴收率 制冷負(fù)溫 措施

1 裝置現(xiàn)狀

薩南深冷裝置是向大慶石化公司提供化工原料的主要產(chǎn)能裝置之一，位于大慶薩南油田采油二廠二礦。該裝置由原西德林德公司設(shè)計(jì)，于1987年12月建成投產(chǎn)。裝置采用燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)原料氣壓縮機(jī)增壓，雙級(jí)膨脹無(wú)輔助制冷工藝，設(shè)計(jì)處理量60×104m3/d，操作彈性80%～120%，塔頂溫度-97℃，日產(chǎn)輕烴239 t[1]。

薩南深冷裝置自投產(chǎn)以來(lái)，沒(méi)有全面系統(tǒng)的維修改造，設(shè)備老化、效率低等問(wèn)題突出，其表現(xiàn)如下：裝置故障率高，開(kāi)工率低；制冷溫度高，輕烴收率低，等等。為提高裝置平穩(wěn)運(yùn)行性和生產(chǎn)能力，減少投資和縮短改造時(shí)間，提出保留原雙級(jí)膨脹制冷工藝，僅對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行整改，維持正常運(yùn)行。

2 裝置存在的問(wèn)題及改造措施

改造原則：保留原雙級(jí)膨脹制冷工藝流程，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行改造，使裝置運(yùn)行參數(shù)盡量接近設(shè)計(jì)值。

改造內(nèi)容包括壓縮系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、冷凍系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)[2-3]。

2.1 壓縮系統(tǒng)

2.1.1 存在問(wèn)題

（1）除油器分離效果差。薩南深冷4臺(tái)除油器是2008年檢修期間更換，內(nèi)只有一球面擋板，對(duì)原料氣中攜帶的固體和液體無(wú)阻擋作用，氣體直接走短路到出口。

（2）原料氣分離器分離效果差。來(lái)氣中雜質(zhì)含量增多，污水?dāng)y帶大量雜質(zhì)返回到入口分離器，影響分離效果，造成排污線(xiàn)、液位計(jì)引壓管、液位調(diào)節(jié)閥經(jīng)常堵塞，只能常開(kāi)旁通閥進(jìn)行排污，導(dǎo)致高壓氣體回流。

2.1.2 改造措施

（1）對(duì)2臺(tái)除油器進(jìn)行設(shè)計(jì)、改造，內(nèi)部加裝折流板和捕霧網(wǎng)。

（2）將入口分離器更換為2臺(tái)中空纖維過(guò)濾器，從源頭解決來(lái)氣雜質(zhì)多帶來(lái)的堵塞問(wèn)題。

2.2 干燥系統(tǒng)

2.2.1 存在問(wèn)題

（1）分子篩粉化。原設(shè)計(jì)的分子篩4對(duì)主切換閥門(mén)壓差聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)已損壞，閥切換時(shí)，突變的高壓氣流對(duì)分子篩床層產(chǎn)生沖擊，會(huì)加速分子篩粉化；同時(shí)分子篩入口分離器捕霧網(wǎng)分離效果差，液態(tài)水進(jìn)入分子篩，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致分子篩爆碎。

（2）過(guò)濾器S0201過(guò)濾精度低。原料氣粉塵過(guò)濾器S0201過(guò)濾精度低，分子篩粉塵堵塞冷箱，冷箱運(yùn)行3個(gè)月后壓差已達(dá)最大值。冷箱堵塞增大了系統(tǒng)壓降，降低了換熱效率，使原料氣預(yù)冷溫度升高，影響制冷負(fù)溫。

2.2.2 改造措施

（1）恢復(fù)主切換閥門(mén)壓差聯(lián)鎖，更換4個(gè)壓差開(kāi)關(guān)、配套儀表箱及電纜。

（2）分子篩入口分離器更換為中空纖維過(guò)濾器，避免腐蝕物堵塞分子篩孔隙，影響分子篩脫水效果，同時(shí)防止液態(tài)水進(jìn)入分子篩，導(dǎo)致分子篩爆碎。

（3）新增2臺(tái)原料氣粉塵過(guò)濾器，采用金屬燒結(jié)濾芯，過(guò)濾精度為5 μm，運(yùn)行方式為1開(kāi)1備，具備在線(xiàn)反吹功能。

2.3 冷凍系統(tǒng)

2.3.1 存在問(wèn)題

膨脹機(jī)組制冷能力下降，是裝置制冷溫度偏高的主要原因。

（1）增壓端增壓能力下降。低壓膨脹機(jī)增壓端增壓0.7 MPa，高壓膨脹機(jī)增壓端增壓0.5 MPa，都低于設(shè)計(jì)值；系統(tǒng)最高壓力為4.0 MPa，低于原設(shè)計(jì)值（5.0 MPa），導(dǎo)致膨脹機(jī)入口壓力低，膨脹比下降。

（2）膨脹端膨脹能力降低。設(shè)計(jì)高壓膨脹機(jī)的入、出口溫降為40.5℃，如按現(xiàn)組分運(yùn)行，經(jīng)計(jì)算，入出口溫降可達(dá)到49℃，而實(shí)際膨脹機(jī)溫降為32℃，比原設(shè)計(jì)值低17℃。

主要原因是：

◇低壓增壓機(jī)流道腐蝕，效率降低；

◇入口濾網(wǎng)堵塞，壓降增大；

◇單流閥反向泄漏，壓損較大；

◇膨脹機(jī)跨線(xiàn)節(jié)流閥泄漏量大，膨脹效率降低等。

2.3.2 改造措施

（1）對(duì)低壓增壓機(jī)入口管線(xiàn)增加電伴熱，使氣體升溫0.5～1.5℃，稍高于空冷器出口溫度，避免凝析水與酸性氣體形成腐蝕環(huán)境，防止壓縮機(jī)流道腐蝕。

（2）低壓增壓機(jī)入口過(guò)濾器之前增加兩個(gè)并聯(lián)的過(guò)濾器，適當(dāng)提高過(guò)濾精度，一開(kāi)一備。濾網(wǎng)堵塞時(shí)可實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)切換、清洗。

2.4 儀表系統(tǒng)

2.4.1 存在問(wèn)題

（1）振動(dòng)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)老化。深冷膨脹機(jī)振動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)是本特利7200型振動(dòng)監(jiān)控盤(pán)裝表，該盤(pán)裝表投產(chǎn)至今從未更換，已超過(guò)電子元件運(yùn)行壽命10×104h，電子元件老化，表盤(pán)上經(jīng)常不顯示膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速值，振動(dòng)探頭的間隙電壓指示值比現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量值低。

（2）膨脹機(jī)控制儀表無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。氣動(dòng)差壓變送器老化，信號(hào)傳輸不穩(wěn)定，氣動(dòng)調(diào)節(jié)器自動(dòng)控制無(wú)法投用，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥線(xiàn)性不好，閥開(kāi)度與控制信號(hào)不匹配，不能根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行調(diào)節(jié)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。

2.4.2 改造措施

（1）將現(xiàn)場(chǎng)一次表和膨脹機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)盤(pán)裝表升級(jí)為3300系列，將燃機(jī)殼體振動(dòng)引入3500振動(dòng)系統(tǒng)中，增加加速度模塊（42M），升級(jí)上位機(jī)軟件、硬件。

（2）將現(xiàn)場(chǎng)氣動(dòng)儀表更換為電動(dòng)儀表，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳控制。

3 改造預(yù)期效果

3.1 運(yùn)行平穩(wěn)性提高

以上改造項(xiàng)目實(shí)施后，制約裝置平穩(wěn)運(yùn)行的燃機(jī)、堵塞、輔助系統(tǒng)的問(wèn)題能夠得到有效的解決，裝置運(yùn)行平穩(wěn)性提高。

3.2 生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)

3.2.1 計(jì)算條件

（1）處理規(guī)模為60×104m3/d。

（2）深冷原料氣組成見(jiàn)表1。

表1 深冷原料氣組分單位為體積分?jǐn)?shù)，%

（3）改造后系統(tǒng)壓力可提高0.4 MPa，其中：

◇原料氣粉塵過(guò)濾器改造可減少冷箱壓降0.07 MPa；◇增壓機(jī)入口濾網(wǎng)改造可減少壓降0.1 MPa；◇更換高、低壓膨脹機(jī)單流閥可使同軸增壓機(jī)增壓能力提高0.2 MPa；

◇更換低壓膨脹機(jī)跨線(xiàn)節(jié)流閥可使氣體全部經(jīng)膨脹機(jī)膨脹，同軸增壓機(jī)增壓能力提高0.03 MPa。

3.2.2 計(jì)算結(jié)果

通過(guò)PROII軟件模擬，得到以下結(jié)果：

◇制冷溫度降低5℃；

◇平均日產(chǎn)輕烴由156 t增加到164.2 t。

通過(guò)項(xiàng)目改造和工藝參數(shù)調(diào)整，裝置運(yùn)行平穩(wěn)性提高，制冷負(fù)溫可由原來(lái)的-68℃降至－80℃，年增產(chǎn)輕烴約2700 t。

［1］羅光熹，周安.天然氣加工過(guò)程原理與技術(shù)[M].哈爾濱：黑龍江科技出版社，1996.

［2］王遇冬.天然氣處理與加工工藝[M].北京：石油工業(yè)出版社，2002.

［3］李福成，劉立軍.天然氣深冷裝置操作手冊(cè)[M].哈爾濱:黑龍江科技出版社,1990.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.05.012

向紅一，1997年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院，高級(jí)工程師，從事天然氣油氣初加工自控儀表專(zhuān)業(yè)技術(shù)研究工作，E-mail：xianghy1@petrochina.com.cn，地址：大慶市讓區(qū)天然氣分公司工程技術(shù)大隊(duì)，163457。

2011-05-20)