淺談輕烴回收裝置運行系統的優化改造

于云龍（大慶油田有限責任公司天然氣分公司油氣加工三大隊，黑龍江 大慶 163453）

淺談輕烴回收裝置運行系統的優化改造

于云龍（大慶油田有限責任公司天然氣分公司油氣加工三大隊，黑龍江 大慶 163453）

油田的不斷深入勘探開發導致輕烴回收裝置原料氣氣質、進口壓力和氣量變化等工藝運行條件隨之改變，特別是老區伴生氣氣質的不斷下降極大地影響了現有工藝裝置的產品質量和效益，同時新區塊的不斷投產又給現有工藝裝置提出了新的生產要求，而現行工藝運行系統存在的不足使其對新的生產要求適應性差從而導致裝置運行不穩定、輕烴收率降低，因此本文以A輕烴回收裝置為例，分析其現行工藝運行系統存在的問題并提出優化改造方案，旨在為改造輕烴裝置提升輕烴收率提供參考。

輕烴回收；循環水；振動

A輕烴回收工藝裝置投產于2005年6月，原料氣經透平膨脹機工藝制冷后經填料塔分離獲得輕烴產品，目前年運轉8016小時，天然氣處理量為29.2×104m3/d，日產輕烴約2.853噸，輕烴收率可達80%以上。但在隨著近年來工藝運行條件的變化，該裝置輕烴收率有所下降，逐步趨近于輕烴收率設計值80%，需要對輕烴回收裝置主體的運行現狀進行分析，對存在問題加以改造。

1 預處理單元的運行狀況及優化改造

1.1 運行狀況及存在問題

A輕烴回收裝置預處理單元工藝流程采用順流再生流程，通過脫水干燥塔和粉塵過濾器等設備對原料氣實施除雜質、脫油和脫水干燥等工藝處理，進而使原料氣能夠按照規定的水露點進入輕烴回收單元。目前，隨著工藝運行條件的變化，該預處理單元運行狀況與設計理想狀況的偏離值日益增大，主要出現如下問題：

一是冰堵現象頻繁發生，2015年四季度因冰堵被迫停車四次。經事故分析，其原因是順流再生效果下降導致原料氣在脫水干燥塔內脫水不充分，致使預處理單元流程后端發生冰堵迫使換熱器前段壓力過高而停車。

二是諸如因冰堵等原因導致管網壓力過高甚至緊急停車時，利用原料氣補氣增加外輸氣壓力效果不佳，緊急停車情況下不能為壓縮機運行提供有效保障。分析其原因，是由于當前該輕烴回收裝置在臨時停車發生時原料氣和外輸氣管線采用手動補氣而非通過連鎖閥根據壓差的變化自動補氣，不僅人為操作的時效性較連鎖閥差，而且補多少氣量才能實現壓力平衡主要靠人為經驗調節，準確性遠低于連鎖閥控制，實現壓力平衡的操作難度大大增加。

1.2 改造方案

以解決A輕烴回收裝置冰堵導致原料氣脫水不充分被迫停車的問題，考慮對現有的預處理單元工藝流程進行改進。由于目前預處理單元工藝流程原料氣與再生氣均自上而下進入干燥塔，在原料氣通過干燥塔被脫水吸附后到達塔底出口，而分子篩塔也是自上而下吸附再生氣的水蒸氣，倘若此時熱吹未達到要求則會導致脫水后的原料氣又吸收了積聚在分子篩下部的水分，造成原料氣未能按照規定的水露點進入膨脹機降溫，發生冰堵。

相比較，采用逆流再生流程則是再生氣從干燥塔底部向上吸附脫水，原料氣脫水后到達塔底出口接觸的分子篩與順流再生相反，剛好是最先達到再生合格的分子篩，因此逆流再生流程脫水干燥的穩定性要優于順流再生流程。基于此，采用將A輕烴回收裝置預處理單元工藝流程改造為逆流再生流程的方案。同時，在原料氣和外輸氣之間安裝連鎖閥，為冰堵被迫臨時停車時裝置的壓力平衡提供有效保障。

1.3 改造效果

通過檢修期將預處理單元工藝流程由順流再生改造為逆流再生后，有效解決了冬季冰堵頻發發生問題，提高了A輕烴回收裝置全年生產時間，由年運轉8016小時上升至8165.27小時，開工率提升1.86%，達到95.36%。

2 輕烴回收單元的運行狀況及優化改造

2.1 運行狀況及存在問題

A輕烴回收裝置輕烴回收單元采用膨脹機制冷工藝，將通過預處理單元脫水干燥后的原料氣進入由板翅式換熱器、增壓透平膨脹機、低溫分離器、脫甲烷塔、活塞式壓縮機等設備組成的輕烴回收單元處理獲取穩定輕烴（C5+）產品。目前運行存在的問題主要是脫甲烷塔底溫波動大且難以精確控制，直接影響裝置精餾水平，降低了C4+、C5+組份的收率，最終導致裝置產量達不到設計要求。

2.2 改造方案

對脫甲烷塔工藝流程分析后發現，目前脫甲烷塔底溫完全通過連鎖閥自動調節泠凝水的排量和進入換熱器給脫甲烷塔底加熱的蒸汽量，而由于蒸汽加熱具有滯后效應的特點，連鎖閥自動控制也相對滯后，特別是對于瞬時冷凝水的排量調節精度不佳，致使塔底底溫波動較大，瞬時底溫甚至高達70℃ ，隨之影響脫甲烷塔塔頂溫度，降低輕烴收率。此外，目前脫甲烷塔底升溫的介質采用的是直接從鍋爐輸送的高壓蒸汽，壓力約為0.65MPa，而通常脫甲烷塔底部加熱僅需0.3MPa左右的蒸汽就可滿足，而目前蒸汽進入換熱器壓力過高則會導致瞬時冷凝水排出量過多，進一步加大了連鎖閥精確控制底溫的難度，塔底溫度急劇上升。

基于此，對輕烴回收單元工藝流程優化改造可采取兩個方案：一是提高底溫控制閥控制精度，將過去“完全自動”控制模式改為“自動+手動”控制模式，以連鎖閥自動調節溫度為主，配合手動控制瞬時冷凝水的排出量和速度，經實際操作反復探索，目前將底溫控制閥手閥開度控制在4%～7%效果較好；二是在裝置鍋爐出口加裝高、低壓分離設備，降低脫甲烷塔加熱蒸汽的壓力，或者適度控制蒸汽出口閥壓力，適度減少加熱蒸汽的流量，已保持脫甲烷塔塔底平穩升溫。

2.3 改造效果

通過上述改造，脫甲烷塔塔底升溫平穩，急劇升溫情況鮮有發生，杜絕了嚴重超溫超壓情況的發生，輕烴收率約提升2.3%。

[1]張東華，賀瑞萱.輕烴回收工藝技術發展現狀[M].2014,42 (8):22-25.

[2]張東華.輕烴回收工藝技術發展現狀[J].廣東化工，2014 (04).