大牛地氣田甲醇回收系統阻垢工藝優化改造

摘 要：大牛地氣田氣井產出的含甲醇污水“四高一低”的特點造成甲醇回收系統設備結垢，尤其是給料泵（屏蔽電泵）結垢嚴重。造成裝置進料量降低、工藝管線堵塞、機泵發熱燒毀等事故，嚴重影響正常生產運行。本文理論聯系實際，對二號集氣站內甲醇回收系統緩蝕阻垢工藝進行了優化改造，收到了良好的效果。

關鍵詞：甲醇回收 緩蝕阻垢 工藝改造

中圖分類號：X741 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（c）-0079-01

中石化華北分公司大牛地氣田向氣井注入的水合物抑制劑是甲醇。注入的甲醇一部分蒸發到氣相中，另一部分則溶于水相成為含醇污水。由于在很多氣井井口注醇，甲醇用量很大。為了環境保護，必須從含醇污水中回收甲醇。從多井集氣站計量和生產分離器收集到的含醇污水流入站內的污水罐后，通過罐車拉運到凈化廠第二處理站的甲醇回收裝置集中回收。甲醇回收采用單塔精餾工藝。從甲醇精餾塔塔頂回收的甲醇產品進入產品儲罐后，又通過罐車拉運到氣田各集氣站內循環使用。塔底達標廢水經加藥處理、過濾后統一回注地層。采用這種甲醇回收工藝流程，對含醇污水中的甲醇濃度要求低，甲醇回收率大于99%"，回收的甲醇產品濃度大于90%。通過研究分析，可以將氣田甲醇污水看作甲醇-水兩相系統，采用精餾工藝使甲醇再生。

1 結垢形成原因

（1）含醇污水的特點[1]。大牛地氣田含甲醇污水成分復雜：高濁度、高礦化度、高腐蝕性、高含鐵量、低pH值“四高一低”的特點，自各集氣站拉運來的污水中除含有井口注入的甲醇外，還有凝析油、懸浮物、化學助劑等多種有機物等。如果原料水中大量的鈣、鎂離子，碳酸氫根離子，鐵離子進入甲醇回收裝置，即使緩蝕阻垢劑選型和加藥量都合適，也只能阻止垢樣結塊，并不能阻止碳酸鈣、碳酸鎂等晶體的生成，而碳酸鈣、碳酸鎂等晶體的生成則會堵塞裝置，垢的成分很復雜，因此影響結垢的因素很多。

（2）溫度對結垢的影響。溫度的影響主要是改變易結垢鹽類的溶解度。鹽類垢中以碳酸鹽為主。分析結垢原因為當溫度升高時，分解，產生結垢。

該反應為吸熱反應，溫度升高，平衡向右移動，有利于的析出。

（3）壓力對結垢的影響。結垢有氣體參加反應，壓力對之影響相對較大。壓力降低，式（1）向右進行，可以促進結垢。在管道輸送的過程中，壓力一般都是降低的，因此結垢趨勢都是一直增大。

（4）流速對結垢的影響。在所有各類污垢，污垢增長率隨流體速度增大而減小。這可解釋為，雖然流速增大可以增加污垢沉積率，但與此同時，流速增大所引起的剝蝕率的增大更為顯著，因而造成總的增長率減小。流速降低時，介質中攜帶的固體顆粒和微生物排泄物沉積幾率增大，管道結垢的幾率也明顯增大，特別是在結構突變的部位。

流速的突變也可以解釋為壓力的變化，如果流速突然加大，引起局部脫氣，使CO2分壓降低，式（1）平衡向右移動，引起CaCO3結垢。

（5）pH值對結垢的影響。研究表明，提高溶液的pH值，碳酸鹽溶解將迅速結晶，使漸進污垢熱阻增大，污垢形成的誘導期縮短，促進污垢的生長；但pH值太低，會加大腐蝕，引起腐蝕垢。介質pH值的確定，需要同時考慮這兩方面的為題，選擇合適的pH值。推薦范圍為6.5～8.0為宜。

2 結垢的影響

甲醇回收系統主要有以下幾個部位容易結垢：預處理轉水管線、給料泵、精餾塔盤及裝置區換熱器、重沸器管束。根據對來站水質的跟蹤和檢測得知：水質預處理效果的好壞，將直接對甲醇回收裝置產生影響。大牛地氣田水質變化較大，這給加藥處理增加了難度，造成設備結垢現象明顯，給料泵（屏蔽電泵）泵內結垢更為嚴重，長時間運行，裝置進料量明顯降低，裝置區換熱器管束、精餾塔盤結垢堵塞、管線管徑變小、裝置處理能力下降、能耗增加。結垢嚴重時，甚至會致使泵體燒毀，完全堵死管線，被迫停車檢修，影響正常的生產運行。

3 工藝優化改造措施

針對第二處理站甲醇回收系統結垢的問題，經過大量的現場考察、分析，收集上述問題進行討論研究，對目前的緩蝕阻垢劑加注方法進行工藝改造：在現有的給料泵前的進口管線上增加緩蝕阻垢劑加藥管線，安裝控制閥門，控制藥劑的攝入量，促使原料水在進入給料泵之前就與緩蝕阻垢劑進行混合溶解，經過給料泵之后進入裝置區，降低給料泵吸附鈣鎂離子含量，大大減緩了原料水對給料泵的結垢趨勢，達到了阻垢的目的。改造前后流程示意如圖1。

4 效果與結論

經過現場裝置運行效果分析、觀察和取證證實：經過在給料泵前加注緩蝕阻垢劑工藝優化改造后，裝置結垢問題得到了改善，提高了裝置運行效率，收到了良好經濟效益。

（1）進料量明顯改善。通過一個月的緩蝕阻垢劑加注工藝改造，目前的進料量由原來的4～5.5 m3/h改善為平均6 m3/h左右，有效的提高甲醇回收裝置的處理能力。（2）給料泵的維護周期延長。給料泵改造前需每周對泵內進行一次的清垢處理，維修次數頻繁。經過這次工藝技術改造以后，對給料泵清垢周期延長到兩個月一次，維修次數明顯減少，有效降低了勞動強度和維修成本。（3）甲醇回收裝置精濾濾芯壽命延長。精細過濾器濾芯改造前每周更換一次。采用新工藝加注緩蝕阻垢劑以來，過濾器濾芯兩月更換一次，大大降低了污水處理成本費用。（4）精餾塔盤結垢趨勢周期增長。從現場來看，工藝改進前清塔周期為15 d，最嚴重時清塔周期5 d，改造后清塔周期達到2個月，清塔周期明顯增長，裝置運行效率大大提高。（5）換熱器換熱效果提升。工藝改造后，對換熱器斧頭進行拆卸清洗，發現換熱器結垢現象較以前有很大的減少，結垢周期明顯的增加，同時，換熱器的換熱效果得到明顯的提升。（6）經濟效益明顯。①優化改造前，每年因機泵結垢燒毀屏蔽電泵3臺，每臺成本2萬元，改造后未發生機泵燒毀事故，節約成本6萬元。②優化改造前，每年更換過濾器濾芯成本12萬元，改造后維護周期延長8倍，每年節約成本約10萬元。③優化改造前，每月平均每月清塔2次，每次勞務費用0.5萬元，改造后平均1.5月清塔1次，全年節約成本支出8萬元。

僅以上三項每年節約成本約24萬元，經濟效益明顯。

參考文獻

[1]陸柱.油田水處理技術[M].北京：石油工業出版社，1990.