調壓閥在天然氣處理系統改造中的應用

王軍奇

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司東方終端,海南東方 572600)

調壓閥在天然氣處理系統改造中的應用

王軍奇

(中海石油(中國)有限公司湛江分公司東方終端,海南東方 572600)

中海石油(中國)有限公司湛江分公司東方終端擔負著東方1-1氣田、樂東22-1氣田和樂東15-1氣田天然氣的處理工作,處理合格的天然氣外輸到下游各個用戶。本文通過在天然氣處理系統中增加一個調壓閥的方法解決了東方終端天然氣處理系統中存在的問題,使整個工藝流程更加優化、穩定和便于操作。

調壓閥 天然氣處理 工藝 優化

1 引言

在石油化工行業中天然氣處理系統工藝流程已經比較成熟了，但是每個處理裝置在現場實際生產過程中總會遇到各種問題，這些問題往往給整個生產系統平穩運行和外輸質量控制上帶來諸多困擾。本文對東方終端天然氣處理系統中存在的問題進行了闡述并通過一個小改造解決了該問題。

2 東方終端天然氣處理系統簡介

中海石油(中國)有限公司湛江分公司東方終端(以下簡稱終端)位于海南省羅帶鄉，是中海油湛江分公司東方1-1、樂東15-1及樂東22-1三個氣田的陸上天然氣處理終端。東方1-1氣田天然氣由東方天然氣處理裝置處理，樂東氣田(包含樂東22-1和樂東15-1兩個氣田)天然氣由樂東天然氣處理裝置處理，處理后的天然氣外輸給下游各用戶。

終端天然氣處理流程簡圖如圖1：

海上平臺來天然氣上岸后進入段塞流捕集器進行初步的氣液兩相分離，分離后的天然氣再進入過濾分離器進一步過濾和分離，過濾分離后的天然氣分兩路，一路直接供給化學公司(二氧化碳含量較高，需要脫碳后的天然氣進行配比)，另一路進入烴露點控制單元，經過烴露點控制單元后進入MDEA脫碳系統脫除天然氣中所含的二氧化碳，然后進入硅膠脫水系統脫除天然氣中的水份，處理合格的天然氣一部分用于化學公司用戶一路的配氣，使外輸天然氣組分滿足合同要求；另一部分經過天然氣透平壓縮機增壓后外輸給管輸公司；外輸給甲醇用戶的天然氣有來自東方段塞流捕集器后壓力調節閥前的配氣流程。

3 天然氣處理系統中存在的問題

東方和樂東海上來氣天然氣氣量比例和組份對比(如表1)：

由于東方和樂東海上來天然氣二氧化碳含量較高且來氣組分差別很大，而下游用戶中化學公司和甲醇用戶對接收天然氣的組份和壓力都有一定要求， 一旦供氣壓力和組份的變化速率超過了下游裝置的調節彈性時，將會引起下游裝置設備聯鎖關停。

在實際天然氣生產處理中遇到了以下兩個問題：

(1)由于樂東平臺至終端海管管線較長且產液量較大，需要定期利用清管球對海管進行清管作業，在終端收球過程中清管球即將到達終端時由于海管積液較多，在清管球的前方有一段純液體，該段液體進入裝置的表現為天然氣氣量逐漸減少，直至無流量一段時間后再瞬間增大超過正常值，然后逐漸恢復到正常氣量，由于樂東和東方天然氣是互相配比和使用的，如果出現上述情況將會導致終端整個天然氣系統的壓力和組份產生很大的波動，一旦外輸天然氣組份波動過大，就會導致下游用戶關停，這是我們生產過程中不允許出現的。

(2)樂東天然氣經過脫碳、脫水后和東方脫碳、脫水后的天然氣混合后進入天然氣壓縮機進口壓縮外輸，由于下游用氣量的不穩定和壓縮機負荷調整等諸多因素的影響，壓縮機進口壓力是不穩定的，樂東裝置系統壓力是通過上岸段塞流捕集器前的壓力控制閥控制的，正常情況下其系統壓力保持穩定，如果壓縮機進口壓力高低變化時那么進入脫碳系統的氣量就會波動，從而引起脫碳系統超負荷或欠負荷運行，這對脫碳系統正常運轉和外輸組份的穩定都會產生影響。

這兩個問題嚴重影響了終端天然氣處理的穩定性和下游用戶用氣的安全性，急需合理有效的方法解決。

圖1

4 解決方法

針對以上問題，我們對天然氣處理系統進行了如下工藝流程改造(如圖2)。

在樂東丙烷蒸發器和天然氣分離器之間增加一個壓力調節閥。

通過新增壓力控制閥建立天然氣處理系統的壓力梯度，即海管壓力高于上岸壓力調節閥和丙烷蒸發器之間的壓力，丙烷蒸發器之前的壓力高于新增壓力調節閥后至天然氣壓縮機進口的壓力。

圖2

表1

5 改造后效果

(1)在清管球即將進站前將上岸壓力調節閥和新增壓力調節閥之間的壓力提高(由于段塞流捕集器的設計壓力高于脫碳系統的設計壓力，所以沒加調壓閥前不能把上岸壓力調節閥設點調的太高，否則會導致脫碳系統超壓)，提高這段容器和管線之間的儲氣量，那么當清管球進站時短時間內造成的氣量少和無氣量時可以通過上岸調壓閥和新增調壓閥之間儲存的氣量作為補充，保證了系統氣量的穩定，使下游用戶的組份和壓力波動降到最小。

(2)利用新增壓力調節閥可以在中控室很方便的控制脫碳系統前后的壓差，從而控制進入脫碳、脫水系統的氣量穩定，保證了脫碳后氣體的組份穩定。

(3)經過丙烷蒸發器冷卻后的天然氣再通過新增壓力控制閥的減壓作用進一步節流降溫，控制天然氣烴露點在一個更低的溫度，保證進三甘醇脫水的天然氣不攜帶油和輕烴，避免三甘醇溶液污染，增強了三甘醇脫水系統的穩定性和經濟性。

(4)節流降溫后溫度更低的天然氣和進料的天然氣在天然氣預冷器中進行換熱，使換熱后的進料天然氣溫度較改造前更低，減少了丙烷蒸發器中丙烷的循環量，從而降低了丙烷壓縮機的負荷，節約了電能。

6 結語

通過新增一個壓力調節閥的小改造解決了天然氣處理過程中遇到的問題，使天然氣處理系統流程更加優化、平穩和易于操作。該改造投資費用少、改造方便，在后期的使用過程中取得了良好的效果。