東坪集輸站天然氣三相分離工藝分析及優化

何振濤 車海龍 田方舟(中國石油青海油田分公司采氣三廠, 甘肅 敦煌 736202)

東坪集輸站天然氣三相分離工藝分析及優化

何振濤 車海龍 田方舟(中國石油青海油田分公司采氣三廠, 甘肅 敦煌 736202)

天然氣脫水脫烴、脫除雜質是天然氣處理工藝中的一個重要環節。本文針對現有的分離情況進行分析，尋求更為有效的分離方式。

旋風分離器;預脫水器;三級凈化技術;分離效率

東坪集輸站自2015年擴站投運后，要求外輸氣水露點低于最低環境溫度約5℃左右，烴露點低于環境溫度。其處理流程見圖1。

圖1 400萬方天然氣處理裝置流程簡圖

1 設備運行期間出現的問題

(1)繞管換熱器凍堵頻繁，換熱器的換熱效果變差，導致節流后溫度升高，干氣外輸烴、水露點較高。之后檢查發現注醇霧化器堵塞嚴重，注醇量不足導致凍堵，而在換熱器集液包中取樣發現黑色雜質較多。

(2)在乙二醇再生撬的注醇管線內，發現大量淡黃色鹽結晶，同時精餾塔出現腐蝕現象，緩沖罐中有大量泥沙。

針對以上問題對東坪1井區地層水進行水樣化驗后，發現K+/Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO、HCO含 量 都 比 較 高，極 易 形成碳酸鈣、硫酸鈣垢等沉積物，從而結垢導致管道堵塞，而Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO、HCO3

-為溶解的無機鹽類，這些溶解無機鹽類會形成溶解氣，一般溶解氣為O2、H2S、CO2，這些溶解物質都有較強的腐蝕性，會對我們的管道和設備造成一定的腐蝕。

以上現象表明上游分離器分離效果差，天然氣處理撬預脫水器未發揮分離效果(投產運行以來無液位建立)，導致機械雜質、鹽水、重烴進入下游。機械雜質對設備管線等零部件產生沖蝕；鹽水在乙二醇再生撬再沸器高溫處理下，析出鹽結晶，附著于管線濾網等；重烴和乙二醇結合產生膠狀物，造成醇烴分離效果差(下游乙二醇富液經蒸餾后乙二醇貧液含油量達到20%左右)，導致下游乙二醇污染嚴重，循環再生困難。

2 東坪集輸站分離裝置的改進優化建議

針對東坪集輸站出現的問題，考慮采用三級凈化技術路線。即在立式重力分離器的基礎之上，加設一級旋風分離器，同時對預脫水器進行改造，使其具有高效過濾的作用。

(1)分離器的選用 東坪集輸站的重力分離器可以脫除來氣中大于100μm的砂石、鐵銹等固體雜質及大直徑游離水。

為去除天然氣中直徑大于40μm以上固體雜質及液滴，以保證天然氣的氣質、管道上閥門的密封及流量計的測量精度等，可以加設旋風分離器。旋風分離器具有以下優點：①結構簡單，分離效率高，制造、安裝投資少；②屬靜設備，維護操作工作量小；③性能穩定，操作彈性大；④不受氣體種類、氣體中固體顆粒濃度以及溫度、壓力的限制,應用范圍非常廣。

(2)預脫水器的改進 預脫水器投運后由于設計尺寸過小，結構簡單，氣體流速過快，沒有充足有效的沉降時間，故始終無液位建立。為使其得到有效利用，依照HGSD高效氣體過濾的原理，將其改造為三層過濾箱體，箱體內填裝具有強吸附能力的特制SRI系列中空纖維作為濾料，由上至下按密度逐步從緊密到疏松排列。1#箱體與2#箱體、2#箱體與3#箱體之間各裝有中間毛氈1片。較大的塵粒等雜質在下層的較粗濾料中得到截留，而較小的塵粒等雜質由于較輕會隨天然氣上行，在上層的較密的濾料中得到捕集，即粉塵在多層濾料中呈立體分布(見圖2)。

圖2 改進后預脫水器示意圖

3 實際運行效果分析

長慶油田第一凈化廠原有過濾分離系統由臥式重力分離器及臥式過濾分離器構成。由于分離效果不佳，造成換熱器管束堵塞、管殼內污物沉積，下游設備結垢嚴重，多處附著有軟性污物。為解決這些問題，于2011年采用HGSD/170k原料氣精細過濾器作為天然氣凈化裝置原料氣的分離過濾器。在正常生產過程中，較改造前過濾器排污量明顯增多，過濾效率較好,。

結合東坪生產實際，可以對改進后工藝做出以下效果評價：(1)凈化效率高：總效率將達 99% 以上，能夠捕集微米級和亞微米級的粉塵顆粒。改進后工藝過濾精度可以調節，備有40余種濾料，最高過濾精度可達0.1μm(高性能膜濾料)，并且可以根據需要調整組合。(2)耐受性好：特制的中空纖維濾料具有很大的彈性，改進后工藝的耐受性遠好于濾芯式過濾器。(3)適應性強：當含有大量粉塵等雜質的天然氣進入天然氣凈化裝置時，作為預處理的高效旋風分離器作用尤為明顯，可適用于極端惡劣的工況條件。(5)經濟效益可觀：利用原有的預脫水器，僅在改變內部結構，購置濾料產生費用。

[1]李新宇,李春亮.HGSD/170k原料氣精細過濾器在天然氣凈化裝置中的應用[J].石油技師，2014.