牛寶玉，梁進倉，王希奮

（伊犁新天煤化工有限責任公司，新疆伊寧 835000）

伊犁新天煤化工有限責任公司20×108m3／a煤制天然氣項目，采用雙系列送氣，設計單系列天然氣 （SNG）產能3000km3／d，SNG干燥裝置采用成都賽普瑞興科技有限公司的三甘醇脫水技術。

1 三甘醇脫水原理

三甘醇別名三乙二醇，分子式為C6H14O4，屬無色無臭有吸濕性的粘稠液體，沸點288℃，熔點－4.30℃，折射率1.46，閃點165.85℃，粘度49mPa·s，自燃點371.10℃，蒸氣壓＜1.33Pa；可燃、低毒，相對密度1.127，與水、乙醇混溶，微溶于乙醚，幾乎不溶于石油醚。三甘醇具有脫水效率高、脫水后水露點低、工藝操作簡單、運行費用低等優(yōu)點，廣泛應用于國內煤制天然氣生產中。

三甘醇脫水的基本原理：利用三甘醇對天然氣、烴類的溶解度低而對水的溶解度高和水汽吸收能力強的特點，使天然氣中的水汽及液態(tài)水被溶解和吸收，然后再將含水三甘醇溶液與天然氣分離，三甘醇富液則經再生除水后返回系統(tǒng)中循環(huán)使用。

天然氣的水露點是指在一定的壓力條件下，天然氣中開始出現(xiàn)第一滴水珠時的溫度，也就是在該壓力條件下與飽和水汽含量對應的溫度。在《天然氣》 （GB17820—1999）中，水露點是衡量商品天然氣氣質的一個指標。

水是商品天然氣中有害無益的組分，因為天然氣中水的存在會降低天然氣的熱值和輸氣管道的輸送能力，當溫度降低或壓力增加時，天然氣中析出的液態(tài)水會在管道和設備中形成積液，不僅增加流動阻力，甚至形成段塞流，還會加速天然氣中酸性組分對管道和設備的腐蝕；此外，液態(tài)水不僅在冰點時會結冰，而且即使是天然氣的溫度高于水的冰點，液態(tài)水還是會與天然氣中的一些氣體組分生成水合物，嚴重時會堵塞閥門、管道和設備，影響輸氣管道的平穩(wěn)供氣和生產裝置的正常運行。

2 SNG干燥工藝流程簡述

SNG干燥裝置主要分為SNG脫水系統(tǒng)和三甘醇循環(huán)再生系統(tǒng)。

2.1 SNG脫水系統(tǒng)

來自甲烷化合成單元的濕天然氣 （40℃、2.28MPa），進入原料氣過濾分離器，在濾芯的作用下除去原料氣中的游離水、固體顆粒、烷烴液和烴類重組分；過濾后的氣體由脫水吸收塔下部進入塔內，向上流動，在填料層內與三甘醇逆向接觸，脫除天然氣中的水分；出脫水吸收塔的干燥天然氣進入產品氣分離器，分離掉攜帶的少量三甘醇后進入天然氣壓縮系統(tǒng)，分離出來的三甘醇則送入三甘醇補充罐。

2.2 三甘醇循環(huán)再生系統(tǒng)

當三甘醇緩沖罐建立起一定的液位，三甘醇貧液經貧液冷卻器降溫后，通過三甘醇循環(huán)泵控制流量將三甘醇貧液 （45℃、2.53MPa）送入脫水吸收塔 （填料塔）頂部噴淋而下，在填料表面與濕天然氣逆向接觸，吸收其中的水分后從塔底排出；吸收塔底部出來的富三甘醇溶液（43.20℃、2.28MPa）經塔底液位調節(jié)閥送入精餾柱頂部換熱器的殼程內，冷卻精餾柱中上升的蒸氣后，三甘醇富液 （49.60℃、0.40MPa）進入三甘醇閃蒸罐減壓閃蒸，閃蒸出的閃蒸氣由閃蒸罐壓力調節(jié)閥控制壓力在0.40MPa后送往火炬總管，閃蒸罐內的液體則由閃蒸罐液位調節(jié)閥控制分別流經1＃機械過濾器、活性炭過濾器、2＃機械過濾器，過濾后的富液再經貧富液換熱器換熱后 （160℃、0.29MPa）進入精餾柱的中上部，其中的重組分向下移動流入蒸汽重沸器，蒸汽重沸器中的釜液通過中壓蒸汽加熱至185～203℃而汽化，利用混合液中各組分沸點的不同將水分脫出，釜液則溢流進入氮氣汽提柱，汽提出的輕組分從柱頂排入蒸汽重沸器，液相則從氮氣汽提柱底部排出，經貧富液換熱器冷卻后送入三甘醇緩沖罐循環(huán)利用。

界外來的低壓氮氣，經氮氣加熱器升溫后進入汽提柱，以降低柱內水分的分壓，利于水分的脫除，氮氣加熱器熱源為蒸汽重沸器出來的中壓蒸汽冷凝液。

三甘醇在循環(huán)利用的過程中會有少量損失，可通過三甘醇補充泵從三甘醇補充罐向三甘醇緩沖罐補液。富液精餾柱頂部排出的氣體主要為氮氣、水蒸氣及少量烴類氣體，未冷凝部分水蒸氣從頂部逸出后進入廢液收集罐，氣體就地放空，液體去污水總管。

2.3 SNG干燥工藝流程 （圖1）

圖1 SNG干燥工藝流程框圖

3 SNG干燥后水露點高事故經過

2017年6月9日16：00，操作人員發(fā)現(xiàn)外送前手動分析SNG水露點偏高，達－52℃ （常壓），車間管理人員立即通知化驗人員連續(xù)取樣復檢，結果分別為－53℃、－54℃ （常壓），而正常情況下出干燥系統(tǒng)溫度42℃以下的SNG水露點≤－10℃ （12MPa）、烴露點≤－10℃（12MPa）；操作人員立即調整系統(tǒng)工況，6月10日16：00SNG水露點降至－57℃ （常壓）左右；之后經過系統(tǒng)加大汽提氮氣量、提高循環(huán)量、提高再生系統(tǒng)溫度等操作調控措施，SNG水露點基本維持在－53℃ （常壓）左右；后經車間技術人員攻關，6月24日以后SNG水露點基本維持在－60℃ （常壓）左右。

冬、夏季溫度不同，不同壓力SNG的水露點也不同，常用壓力下SNG水露點合格指標見表1。

表1 常用壓力下SNG水露點合格指標

3.1 事故的危害

（1）進入壓縮機系統(tǒng)的SNG含水量大，壓縮機能耗增加，壓縮機級間和級后脫水量增大，壓縮機使用壽命縮短。

（2）外送天然氣水露點偏高，中石油切氣。

3.2 事故處理過程

經過優(yōu)化操作、技術排查和對三甘醇貧液進行化驗分析，最終將問題鎖定在三甘醇貧液冷卻器和氮氣加熱器上?；灧治鋈蚀钾氁旱募兌?，其純度由99.6%降至98.1%左右 （正常值≥99%），含水由0.4%升至1.8%；對三甘醇貧液冷卻器前、后進行取樣分析，其純度、含水穩(wěn)定。氮氣加熱器采用的熱源是中壓蒸汽加熱蒸汽重沸器釜液后的蒸汽冷凝液，迅速切除氮氣加熱器的熱源，三甘醇貧液純度升高，趨于穩(wěn)定，6月24日后外送SNG水露點基本維持在－60℃（常壓）左右，趨于正常。

3.3 事故原因分析

基于切除氮氣加熱器熱源后系統(tǒng)的變化情況，對系統(tǒng)進行停車檢修，拆檢發(fā)現(xiàn)氮氣加熱器有少量漏點。由此可以得出如下結論：由于中壓蒸汽 （4.9MPa、445℃）加熱蒸汽重沸器釜液后的冷凝液壓力高于低壓氮氣的壓力 （0.4 MPa、20℃），氮氣加熱器泄漏造成三甘醇貧液水含量高、純度低，進而導致干燥后的SNG水露點偏高。

4 脫水產品氣水露點高的常見原因及應對措施

4.1 三甘醇循環(huán)量偏低

三甘醇循環(huán)量偏低，可通過三甘醇貧液流量示數(shù)直接讀取，也可通過三甘醇的濃度來判定。當富三甘醇的濃度低于97%時，即可判定三甘醇循環(huán)量偏低，此時三甘醇吸收水分的速度及能力將明顯下降。

應對措施：調節(jié)三甘醇循環(huán)泵轉速 （變頻調速），增加三甘醇循環(huán)量。

4.2 貧三甘醇濃度偏低

貧三甘醇濃度偏低，將使同樣三甘醇循量下三甘醇脫水量下降，并直接影響三甘醇對SNG的脫水深度。

應對措施：增加中壓加熱蒸汽用量，增加汽提氮氣量，對貧三甘醇進行汽提，并根據不同的濃度確定不同的汽提量，確保三甘醇重沸溫度達到185～203℃，

4.3 SNG入塔溫度過高或過低

本SNG脫水系統(tǒng)中，要使外輸產品天然氣水露點在－10℃ （12MPa）以下，則入塔SNG溫度應低于40℃。因此，應通過甲烷化合成工段調節(jié)產品氣冷卻器負荷，以盡量保證SNG入塔溫度低于40℃；但若SNG入塔溫度過低 （＜15℃），又會使三甘醇因溫度過低、粘度增大而降低其吸水能力，造成外輸產品氣水露點偏高。

應對措施：如果出現(xiàn)這種情況 （在冬季），應聯(lián)系甲烷化合成崗位控制好出甲烷化合成系統(tǒng)SNG的溫度在正常范圍內，使SNG入塔溫度在15℃以上。

4.4 吸收塔內三甘醇發(fā)泡

三甘醇發(fā)泡，將嚴重影響三甘醇對水分的吸收，使外輸產品氣水露點超標。

應對措施：當出現(xiàn)吸收塔內三甘醇發(fā)泡時，應降低生產負荷，加入消泡劑，控制設備內液位平穩(wěn)，盡快消除發(fā)泡。

4.5 脫水吸收塔運行壓力降低

裝置運行時，如果其他參數(shù)不變而脫水吸收塔壓力下降，一方面會明顯增加入吸收塔SNG的含水量，此刻若不相應調節(jié)其他參數(shù)，如三甘醇循環(huán)量、貧三甘醇濃度等，則將引起外輸產品氣水露點升高；另一方面，在SNG流量很大時，脫水吸收塔內壓力下降，會使吸收塔內氣體流速超過容許最大空塔氣速而造成液泛，直接影響外輸產品氣的水露點。

應對措施：對脫水吸收塔壓力進行調節(jié)。

5 SNG干燥系統(tǒng)開車操作注意事項

（1）進氣之前一定要保持三甘醇循環(huán)量的穩(wěn)定，確保三甘醇的純度合格，三甘醇的pH在7～8之間，三甘醇再生系統(tǒng)的各項工藝指標穩(wěn)定在許可范圍內。

（2）打開原料氣入口閥時一定要緩慢，以免原料氣將三甘醇溶液吹出塔盤，引起攔液或大量三甘醇溶液被帶出裝置。

（3）三甘醇循環(huán)量的確定，通常應保持在原料氣中1kg水對應25～30L的三甘醇；裝置建立三甘醇循環(huán)過程中，溶液換熱器及過濾器需進行高點排氣。

（4）三甘醇易被空氣氧化，開車過程中應盡量避免三甘醇與空氣接觸；三甘醇緩沖罐補液時，要微開充氮閥，置換并隔離空氣。

（5）蒸汽重沸器必須在三甘醇正常建立循環(huán)后才能通入中壓蒸汽，且應控制重沸器升溫速率在30～50℃／h。

（6）三甘醇的熱裂解溫度為206.7℃，重沸器操作時應避免接近此溫度，控制重沸器內三甘醇溫度在185～203℃。

（7）調整中壓蒸氣溫控閥 （TV-1010）時切忌幅度過大，必要時切換為手動方式緩慢調節(jié)，以防局部超溫。

（8）三甘醇循環(huán)泵的設計使用溫度最高為60℃，任何情況下均不允許三甘醇循環(huán)泵入口三甘醇溫度超過60℃。

6 結束語

水是商品天然中的有害組分，為減少SNG在管道輸送過程中液態(tài)水的析出，在SNG出廠前必須進行深度脫水，而SNG水露點高，其水汽含量必然高。因此，降低SNG水露點，無論是對于管道輸送還是符合商品天然氣氣質要求等方面均具有重要的意義。只要我們對生產過程中脫水產品氣水露點高的常見原因及應對措施了然于心，系統(tǒng)開車時注意操作事項，就能確保SNG水露點達標。

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