王娟娟 趙泉安

(長慶油田第一采油廠杏河集輸大隊(duì)杏河輕烴站,陜西延安 716000)

杏河輕烴站分子篩脫水裝置使用及優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)介紹

王娟娟 趙泉安

(長慶油田第一采油廠杏河集輸大隊(duì)杏河輕烴站,陜西延安 716000)

分子篩脫水裝置主要用于輕烴生產(chǎn)中原料氣脫出水分,避免發(fā)生凍堵及提升產(chǎn)品質(zhì)量,為關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備。輕烴回收系統(tǒng)主要利用負(fù)壓抽氣壓縮機(jī)回收大罐揮發(fā)氣、原油穩(wěn)定氣及井場(chǎng)原油伴生氣,將這些氣體回收后,通過加壓、冷卻的方式,使氣體在高壓、低溫狀態(tài)下分離成液化石油氣和穩(wěn)定輕烴,整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),最低溫度可以達(dá)到零下30℃,這就對(duì)氣體中水分要求極其苛刻,所以分子篩脫水裝置對(duì)于輕烴生產(chǎn)來說非常關(guān)鍵。

分子篩 脫水 低溫 凍堵 優(yōu)化

1 分子篩脫水裝置原理簡(jiǎn)介

分子篩撬有兩臺(tái)干燥塔,一個(gè)塔在進(jìn)行吸附脫水時(shí)另一塔進(jìn)行再生。兩塔功能每隔8h切換一次。

吸附操作：原料氣經(jīng)過原料氣壓縮機(jī)二級(jí)入口分離器冷卻至35℃以下,進(jìn)分子篩脫水裝置。在分子篩脫水裝置內(nèi),吸附氣經(jīng)過前置過濾器過濾分離掉固體雜質(zhì)及少量凝液,在吸附塔內(nèi)干燥脫除水分,經(jīng)過后置過濾器過濾分離掉固體粉塵后進(jìn)原料氣壓縮機(jī)二級(jí)入口,吸附8h后對(duì)該干燥塔進(jìn)行再生操作。

再生操作：再生氣進(jìn)入再生氣壓縮機(jī)增壓后,經(jīng)換熱器換熱,電加熱器加熱至180～200℃,進(jìn)再生塔,在再生塔內(nèi)熱氣流使水脫附并被帶出,再生塔出口溫度到130～135℃,加熱結(jié)束。之后對(duì)再生塔進(jìn)行冷卻,先切斷電加熱器電源,再生氣壓縮機(jī)出口氣通過換熱器和電加熱器副線進(jìn)再生塔,將塔內(nèi)熱量帶出,再生塔出口溫度到50℃,冷卻結(jié)束。

2 分子篩脫水裝置在杏河輕烴站的應(yīng)用及優(yōu)化改造

2.1 初次安裝

實(shí)際運(yùn)行中存在的問題有以下幾點(diǎn)：(1)分子篩脫水裝置為全自動(dòng)控制系統(tǒng),由于排污管線在冬季運(yùn)行過程中經(jīng)常發(fā)生凍堵,造成自動(dòng)控制系統(tǒng)報(bào)警。站內(nèi)員工對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)、自動(dòng)控制閥門認(rèn)識(shí)少,學(xué)習(xí)、理解程度不夠,造成系統(tǒng)故障后維修困難。(2)杏河區(qū)塊原料氣中硫化氫濃度高,高含硫氣體進(jìn)入分子篩脫水裝置以后,很快會(huì)腐蝕閥門、管線,造成閥門內(nèi)漏,關(guān)閉不嚴(yán)。且板翅式換熱器內(nèi)部流道面積小,含硫雜質(zhì)進(jìn)入后很容易造成換熱器內(nèi)部堵塞,流道面積減小,使再生氣壓縮機(jī)出口憋壓。(3)輕烴處理系統(tǒng)生產(chǎn)出的干氣,從干氣外輸管線處接一條流程至分子篩脫水裝置,作為再生氣氣源。由于杏河輕烴站原料氣氣源較富,分子篩脫水裝置正常投運(yùn)后,系統(tǒng)生產(chǎn)的干氣量只有50m3/h左右,不能滿足分子篩再生氣量要求,使得再生不徹底。且再生氣從分子篩再生塔出來后直接接入放空管線,容易造成管線凍堵。

在分析了以上造成分子篩脫水裝置不能正常工作的原因后,對(duì)整撬進(jìn)行了更換,并在工藝流程上做了相應(yīng)調(diào)整。

2.2 第一次改造

(1)將利用系統(tǒng)生產(chǎn)的干氣進(jìn)入分子篩再生流程改為用分子篩吸附塔出來的干燥氣體進(jìn)行再生,保證再生氣氣量充足;(2)廢棄原有自動(dòng)控制系統(tǒng),兩塔互相切換過程的電磁氣動(dòng)球閥全部改為球閥,球閥易維修、更換,可以保證分子篩脫水裝置連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),且員工在操作過程中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中存在的問題,降低事故的發(fā)生頻率;(3)原有流程中,再生氣體直接進(jìn)放空系統(tǒng),冬季運(yùn)行過程中經(jīng)常造成放空管線冰堵,給生產(chǎn)帶來很大困難。改造后,再生氣體進(jìn)入一級(jí)空氣冷卻器冷卻、二級(jí)分離器分離掉水分后,進(jìn)入分子篩脫水裝置吸附塔循環(huán)利用,解決了冬季運(yùn)行放空管線凍堵的問題;(4)吸附和再生兩個(gè)塔及前置過濾器、后置過濾器、再生氣壓縮機(jī)進(jìn)口過濾器排污全部改為手動(dòng)操作,由員工定時(shí)將凝液放空,確保塔器內(nèi)不存積液,可以延長分子篩使用壽命。

2.3 第二次改造

針對(duì)以上問題,對(duì)分子篩脫水裝置進(jìn)行改造,主要的改造內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：(1)將侯市反供干氣作為再生氣氣源,再生氣在進(jìn)入再生氣壓縮機(jī)之前利用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥將壓力控制在0.15MPa,從再生氣壓縮機(jī)出來的壓力為0.2MPa,這些氣體進(jìn)入再生塔進(jìn)行再生,因再生塔運(yùn)行壓力低于吸附塔壓力(再生塔0.2MPa左右,吸附塔0.45MPa左右),所以即使閥門發(fā)生內(nèi)漏,再生塔內(nèi)的高溫氣體也不能進(jìn)入吸附塔內(nèi),不會(huì)造成原料氣壓縮機(jī)進(jìn)氣超溫;(2)將再生氣壓縮機(jī)與分子篩脫水裝置分開,再生氣壓縮機(jī)出口與分子篩脫水裝置相連管線中間增加一段軟連接;(3)拆除板翅式換熱器,再生氣從再生氣壓縮機(jī)出來后直接進(jìn)電加熱器加熱后進(jìn)再生塔;(4)單獨(dú)安裝一套冷卻、分離裝置,再生塔出來的氣體進(jìn)入冷卻裝置冷卻、脫水后,進(jìn)入再生氣壓縮機(jī)循環(huán)使用。(5)將分子篩脫水裝置上所有的閥門更換為不銹鋼高溫閥門。

經(jīng)上述改造以后,在實(shí)際運(yùn)行過程中,存在以下問題：(1)閥門依舊頻繁內(nèi)漏;(2)再生氣從再生塔出來后的溫度上升,壓力增大,為保證再生壓力穩(wěn)定,一部分氣體從管線放空處排空,導(dǎo)致進(jìn)再生塔的氣體流量不能滿足再生要求,再生效果不理想,分子篩脫水裝置不能完全將原料氣中水分脫除;(3)新增的冷卻風(fēng)機(jī)及分離器需每隔半個(gè)小時(shí)進(jìn)行一次排污,以防止帶有水分的氣體進(jìn)入再生塔進(jìn)行再生,降低再生效果。(4)整橇為手動(dòng)操作,排污頻繁,員工勞動(dòng)量太大。

2.4 第三次改造

(1)吸附塔塔頂出來的干氣作為再生氣氣源,再生氣進(jìn)再生塔的流量通過氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行監(jiān)控,保證流量在130m3/h左右。從再生塔出來的濕氣直接進(jìn)入一級(jí)分離器供整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)使用,由于吸收塔運(yùn)行壓力高于一級(jí)分離器壓力,所以不需要再生氣壓縮機(jī)提供氣體流動(dòng)的動(dòng)力。(2)兩塔切換、加熱、冷卻的溫度控制、冷卻風(fēng)機(jī)啟?？刂迫坎捎米詣?dòng)控制。(3)去掉板翅式換熱器。(4)用兩個(gè)四通球閥控制兩塔切換,球閥采用不銹鋼材質(zhì),降低閥門故障頻率。

經(jīng)這次改造后,整個(gè)脫水裝置運(yùn)行效果良好,完全實(shí)現(xiàn)了連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。綜合上述改造經(jīng)驗(yàn),得出以下結(jié)論：

(1)高含硫氣體進(jìn)行干燥脫水時(shí)需考慮換熱器流道面積,若確實(shí)需要利用換熱器進(jìn)行換熱時(shí),可考慮整個(gè)裝置的管線、閥門、設(shè)備全部采用不銹鋼材質(zhì),這樣可以延長設(shè)備的使用壽命;(2)分子篩脫水裝置再生氣流量必須保證在130m3/h以上,才能保證再生完全,達(dá)到徹底脫除水分的目的;(3)再生氣在冷卻脫水后可以循環(huán)使用以降低氣體的使用量;(4)可以利用輕烴處理整個(gè)大系統(tǒng)作為循環(huán),將系統(tǒng)生產(chǎn)出來的一部分干氣作為再生氣氣源對(duì)分子篩脫水裝置進(jìn)行再生。這樣既可以去掉再生氣壓縮機(jī),保證再生氣量穩(wěn)定,又可以保證分子篩再生塔出來的濕氣不會(huì)因?yàn)槊撍桓蓛舳鴥龆鹿芫€。

[1]中國石油天然氣集團(tuán)公司人事服務(wù)中心.輕烴裝置操作工[上][下],2004,石油工業(yè)出版社.

[2]中華人民共和國化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).4A分子篩HG/T 2524-2010.