甲醇回收裝置優化運行分析

甲醇回收裝置優化運行分析

慕 蓉 韓松燕 李 斌 曹軍軍 羅小兵 何勉麗 蘇曉慶

長慶油田第一采氣廠 陜西榆林 718500

摘 要：第一凈化廠甲醇回收裝置采用常壓精餾工藝對靖邊氣田產含醇地層水進行集中處理。隨著氣田不斷開發，含醇地層水回收量逐年增加，同時氣田含醇地層水又具有很強的結垢、腐蝕傾向，影響了甲醇回收裝置的穩定運行。針對上述情況，對甲醇回收裝置運行采取了優化措施并提出進一步優化改造思路，以有效解決生產運行中存在的問題，改善預處理效果，提高甲醇回收裝置運行效率。

關鍵詞：甲醇回收；含醇地層水；預處理；優化；

中圖分類號：TQ223 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-08-00-02

一、概況

第一凈化廠現有甲醇回收裝置2套，設計處理能力分別為100m3/d和50m3/d，主要負責對氣田含醇地層水進行集中回收處理。近年由于含醇地層水回收量增大、管線結垢問題、含醇地層水甲醇含量偏離設計值15-20%（冬季夏季注醇量不同）等原因，使裝置參數正常調節受到影響，運行負荷超過設計值，并且又由于預處理后含醇地層水中的沉降雜質不能及時拉運處理，使裝置運行中設備和管線腐蝕結垢問題依然存在。

（一）工藝簡介

1、預處理工藝

含醇地層水中不僅攜帶有地層水和凝析油，還含有懸浮物，礦化度高，PH值偏低而呈酸性。防止含醇地層水引起甲醇回收裝置設備管線的腐蝕、結垢和堵塞，需要對其進行預處理。

如圖1所示，由集氣站來含醇地層水統一進入卸車池。池內污水經提升泵，通過壓力除油器除去污水中的油污，然后進入反應罐。在反應罐的進口加入pH調節劑、氧化劑反應，以調整污水的PH值至弱堿性，氧化污水的還原性物質；出口加入絮凝劑后進入含醇地層水儲罐，對污水中的懸浮物進行絮凝沉淀。

2、常壓精餾工藝

甲醇回收裝置采用單塔常壓精餾。預處理后的含醇地層水，經進料泵加壓通過原料水過濾器過濾掉部分機械雜質后，再經換熱器換熱，然后進入甲醇精餾塔。原料水在塔盤上進行多次的氣化和冷凝后，達到精餾所必須的氣液兩相平衡，從而完成傳質傳熱的精餾過程。

二、運行現狀及問題分析

（一）含醇地層水量和甲醇濃度變化情況

第一凈化廠含醇地層水量及其甲醇濃度在一年中變化較大。

一般夏季含醇地層水量較小且甲醇濃度較低，冬季含醇地層水量較大且甲醇濃度較高。夏季含醇地層水中甲醇濃度略低于甲醇回收裝置的設計值。進入高峰期后，超出了含醇地層水總設計處理能力，一定程度上增加了甲醇回收裝置回收處理污水的壓力及運行風險。

（二）裝置運行現狀及問題分析

1、甲醇蒸氣冷凝器冷卻效果差

2#甲醇回收裝置產品甲醇換熱器為循環水冷卻器，隨運行時間增長，原有甲醇蒸汽換熱器換熱能力不足，回流溫度40℃左右，導致日常運行中精餾塔塔頂壓力處于持續偏高狀態，使塔頂溫度難控制，產品甲醇合格率降低，嚴重影響裝置正常運行。

2、產品甲醇濃度達不到設計要求

由于含醇地層水甲醇濃度及來水量波動大，遠偏離設計參數15-20%，致使甲醇回收裝置塔頂產品甲醇濃度低于設計要求。且裝置處理量越大，塔頂壓力越高，也是塔頂產品甲醇濃度偏低和塔底污水甲醇濃度偏高的原因之一。

3、含醇地層水預處理效果不理想

對現場運行數據分析可知，經過預處理后的含醇地層水水質雖有所改善，但污水中油份仍然很高，最高達到300mg/L。分析原因主要是現有的壓力除油器除油效果差。

4、含醇地層水回收量增加

進入2012年冬季高峰期后，含醇地層水回收量大幅升高，污水平均日處理量由往年150 m3猛增至 180m3 ，甲醇回收裝置超負荷運轉。

5、預處理超負荷

含純污水量超出了預處理能力，含醇地層水儲罐清污不及時，預處理后的含醇地層水中的懸浮物不能及時排除，導致甲醇回收裝置出現結垢、腐蝕，影響裝置平穩運行。

三、改進措施及效果評價

（一）運行工藝優化

1、更換空冷器

由于塔頂冷凝器冷卻效果差，導致2#裝置運行不平穩。因此，將塔頂冷凝器由水冷改為空冷，一方面可緩解第一凈化廠循環水系統負荷過高的問題，另一方面可避免循環水系統腐蝕結垢影響塔頂冷凝器的冷卻效果。改造后，有效地解決了塔頂壓力不易控制的問題，并節約了能耗。

通過2012秋季空冷器投運后的使用，塔頂溫度控制在65℃，處理量在100方/天穩定運行，產品甲醇濃度平均可達95%以上，塔底水未出現甲醇超標現象。解決了因不易控制塔頂溫度，而造成產品甲醇不合格問題。從根本上避免了因換熱器內漏使含醇地層水進入循環水系統造成循環水污染現象的發生，并且空冷系統操作簡單、運行安全可靠、操作維護量小。夏季運行效果還有待進一步跟蹤。

2、管束防腐、定期反吹

冬季高峰期時，含純污水處理量大幅升高，甲醇回收換熱器出現結垢、腐蝕，堵塞現象增大，需要不定時停車，對換熱器進行拆洗或補焊，影響裝置平穩運行，降低處理效率。下面是2012年6月份1#甲醇回收裝置原料水換熱器檢修前內部圖片：

鑒于上述情況，今年6月份裝置檢修時，對原料水換熱器及重沸器管束進行防腐，并且預留備用防腐管束，以保證在用管束出現問題時，能夠及時進行更換，不影響裝置正常生產；

針對換熱器運行，易結垢堵塞、處理量下降等問題，經過實踐確定了換熱器最佳的反吹流程，并制定了定期反吹制度，對換熱器每隔10 ～ 15天進行一次反吹。采取上述措施后，效果顯著。先前裝置換熱器2 ～3個月出現腐蝕、結垢、堵塞、停車檢修的現象，采取防腐及反吹措施后，換熱器至今已連續平穩運行5個月未進行檢修，有效緩解了裝置結垢腐蝕及堵塞，同時提高了裝置處理量，大幅降低了裝置的檢修頻率。

（二）操作參數優化

1、調整原料水含醇濃度

針對含醇地層水甲醇濃度波動大及目前精餾塔塔頂產品甲醇濃度低、塔底污水帶醇等問題，對甲醇回收裝置參數進行優化實驗：

在精餾塔操作參數（塔底壓力、溫度）不變的條件下，穩定進料量，調整進料溫度和塔頂溫度進行試驗。實驗中所選用的含醇地層水甲醇濃度分別為7% ～10%，10% ～15%，15% ～20%，和20%以上。得出不同含醇地層水甲醇濃度時塔頂產品甲醇濃度。

由實驗結果可知，在其它操作參數穩定的情況下，塔頂產品甲醇濃度隨著含醇地層水甲醇濃度的升高而明顯增加，當含醇地層水甲醇濃度提高到15%-20%時，塔頂產品甲醇濃度可達到理想數值。

針對上述實驗結果，定期對含醇地層水甲醇濃度及產品甲醇濃度進行化驗，根據化驗結果進行返醇操作，以保證產品回收效率及產品質量：

（1）含醇地層水甲醇濃度低于10%時進行返醇；

（2）產品甲醇濃度低于93%時進行返醇；

通過采取返醇措施，優化提高含醇地層水甲醇濃度后，解決了精餾塔底污水帶甲醇問題，同時裝置精餾塔產品甲醇濃度有了很大的提高。

2、調整加藥量

近年來隨含醇地層水水質以及水量變化，按原加藥制度處理后的含醇地層水水質不能達到預期要求，主要表現在水中機雜有所回升等。因此，針對氣田含醇地層水水質及水量的變化，根據預處理后水樣的pH值、顏色、機雜等情況及時根據實驗對加藥量進行適當調整。

（三）預處理系統運行優化

冬季含醇地層水來水量大幅增加，含醇地層水卸車池現有儲存空間已不能滿足污水回收儲存要求，為了不造成污水車壓車，只能邊啟含醇地層水提升泵進行轉水邊進行卸車操作，同時700m3儲罐也難以達到要求的沉降時間，預處理效果不佳，增加了裝置的運行風險及負擔。

針對上述問題，冬季含醇地層水處理高峰期時，將不含醇地層水卸車池改為含醇地層水卸車池，兩個卸車池一個用于轉水一個用于卸車，不含醇地層水則通過新增臨時卸車口匯入檢修污水進行處理。這樣既緩解了含醇地層水卸車池儲存壓力，增加了污水緩沖沉降時間，又可以同時進行卸車和轉水操作，污水卸車等待時間大幅降低，同時降低了崗位員工勞動時間。

1、進入冬季以來，不斷調整2套處理系統處理量，使2套裝置的處理量增加至180-190m3/d穩定運行，消除罐存壓力，利于含醇地層水車及時拉運。

四、結論及建議

（一）結論

1、在現有工藝設備下，通過更換產品冷卻器、調節進料甲醇濃度等，在確保塔底污水甲醇含量符合回注指標要求的情況下，塔頂產品甲醇濃度由以前的90%基本提高到設計要求。

2、采取防腐及反吹措施后，換熱器至今已連續平穩運行5個月，有效緩解了換熱器管束堵塞問題，同時提高了裝置處理量，大幅降低了員工的勞動強度

3、通過優化加藥量及制定落實加藥管理制度后，污水處理效果明顯得到改善，從進料泵取樣化驗結果分析可知，機雜等明顯減少；減緩了設備、管線的腐蝕、結垢速度， 延長了設備和管線的檢修及更換周期。

（二）建議

1、冬季含醇地層水處理高峰期時，將含醇地層水提升泵轉水量由15m3/h提高到20m3/h。

2、將50 m3/d的小塔裝置更換為100 m3/d裝置，使甲醇回收的額定處理量達到200 m3/d，以適應不斷增長的含醇地層水處理量。

3、更換大排量加藥泵，以適應含醇地層水20m3/h的轉水量，便于根據轉水量變化及時對加藥量作出調整，以穩定加藥濃度，保證預處理效果。原加藥泵及建議更換加藥泵排量如表1所示：

4、冬季對700m3儲罐定時取樣監測，盡量縮短待處理含醇地層水的沉降時間。

5、針對含醇地層水中油份高的問題，需對除油器運行進行優化調試，如果效果不理想，建議更換除油器。

6、注水系統已運行多年，注水泵老化嚴重，并且注水額定流量為10.56m3/h，不能滿足現有的注水量，應更換為20 m3/注水泵。