麗水36-1氣田三甘醇脫水裝置調試存在問題及處理

(長江大學 湖北 武漢 430100)

為防止外輸過程中產生水合物，同時降低外輸管線中的腐蝕情況，天然氣在進入外輸管線之前必須進行脫水。在麗水36-1氣田，設置了一套三甘醇脫水裝置，處理能力為120×104Sm3/d。天然氣脫水系統主要由濕氣過濾分離器、三甘醇接觸塔和干氣/貧三甘醇換熱器組成。天然氣脫水系統的脫水方法采用溶劑吸收法，吸收溶劑為三甘醇，脫水后的干氣的水露點需低于-20℃(在4700kPaG到7450kPaG范圍內)。三甘醇用以吸收天然氣中的水份，使其達到要求的露點后外輸。

一、三甘醇脫水工藝流程概述

三甘醇脫水裝置流程如下：氣井生產的井流物經過氣嘴節流降壓后，進入生產分離器進行三相分離，從生產分離器出來的天然氣經過天然氣冷卻器冷卻后，進入天然氣過濾分離器除去一些液滴和固體雜質，然后再進入三甘醇接觸塔底部，由下向上與貧三甘醇溶液逆向接觸，使天然氣中的飽和水被三甘醇溶液所吸收。接觸塔塔頂出來的干氣，經過干氣/貧三甘醇換熱器與貧三甘醇換熱后出三甘醇脫水裝置。出裝置后干氣與來自凝析油脫水系統脫水后的凝析油混合，通過一條12的海底管道輸至陸上終端。

經干氣/貧三甘醇換熱器冷卻后的貧三甘醇溶液進入接觸塔頂部，在吸收了天然氣中的飽和水后成為三甘醇富液，三甘醇富液從接觸塔底部流出送至三甘醇再生系統進行再生。

三甘醇再生系統流程：從接觸塔底部流出的富TEG進入三甘醇再生橇進行再生。富TEG首先經過TEG回流冷凝器換熱，而后再與來自再沸器的被加熱的貧甘醇在預熱換熱器換熱，而后進入TEG閃蒸罐，將少量在吸收塔內溶解于TEG中的天然氣閃蒸出來并排放至低壓火炬系統。閃蒸罐為臥式分離器，內部設置了一個油槽，定期觀察油槽上設置的液位計來判斷是否需排液，排液時打開油管線出口的手動閥將油排放到閉排管匯。

從閃蒸罐出來的富TEG首先經過固體過濾器和活性炭過濾器，過濾掉夾帶的雜質顆粒、烴類物質和降解產物后，進入貧TEG/富TEG換熱器與貧TEG換熱，富TEG被加熱后進入再沸器。再沸器內部的蒸餾塔為填料式，加熱后的氣體及水蒸汽在蒸餾塔頂冷卻后，水汽在塔頂排出，夾帶的TEG流向塔底。通過回流冷凝器的作用，上部蒸汽部分冷凝產生回流液體，從而在塔的填料口上端建立起溫度梯度。再沸器為的操作壓力為15kPaG，其內設有電加熱器。再沸器的操作溫度為200℃，再生后的三甘醇濃度可達到99.5%。為提高TEG的再生純度，再沸器內設有汽提柱，采用低壓燃料氣作為汽提氣，再生后的三甘醇濃度可達到99.9%，汽提氣的用量一般為36m3/h。

再生提純后的貧TEG進入貧TEG/富TEG換熱器，冷卻后再經TEG循環泵泵入吸收塔。TEG循環泵為一用一備，排量為1.14m3/h。

二、影響脫水裝置調試的客觀因素

1.原料氣流量低。在三甘醇脫水裝置調試初期，平臺只開了一口氣井生產，上游來氣量小(原料氣流量約15000m3/h)，未達到接觸塔的設計處理量55000m3/h。根據脫水裝置廠家意見，如果氣量低于30000m3/h，認為不會達到裝置的設計性能，無法保證在小氣量的情況下水露點合格。

2.進接觸塔的來氣溫度過低。在三甘醇脫水裝置調試的過程中，上游來氣溫度最高才上升到16℃，遠未達到設計操作溫度35℃，導致接觸塔內三甘醇粘度增大，脫水效率降低，且三甘醇的損耗量將增大，并導致三甘醇再生加熱爐加熱負荷過大。

3.原料氣中CO2含量在30%～35%之間，含量較高。CO2的存在，降低了三甘醇脫水裝置的露點降，同時CO2分壓大于0.021MPa的濕天然氣，還會引起設備的腐蝕。因此，CO2的存在對三甘醇脫水系統的影響是一個不容忽視的問題。

三、脫水裝置調試中存在問題

由于上述客觀因素的影響，三甘醇脫水裝置在調試過程中出現以下一些問題：

1.三甘醇再生加熱爐未達到設定溫度200℃。加熱爐的輸出功率已達到100%，但三甘醇再生溫度上升很慢，其原因是天然氣進接觸塔溫度太低，過低的來氣溫度像是一個冷源，超過了加熱爐的加熱負荷。但相信來氣條件達到設計要求后，加熱爐的溫度會達到設定溫度200℃。

2.三甘醇預熱換熱器及貧/富三甘醇換熱器換熱效果差，導致三甘醇循環泵入口高溫。經過再生的貧三甘醇從再沸器里流出，經過預熱換熱器及貧/富三甘醇換熱器兩級換熱冷卻以后，溫度僅僅下降了40℃，以此同時，富三甘醇經過兩級換熱加熱以后溫度僅僅升高了40℃。換熱器換熱效果差，直接導致三甘醇循環泵入口高溫，且加重了再沸器的熱負荷，在加熱爐輸出功率恒定的情況下，導致三甘醇再生溫度無法達到200℃。

3.三甘醇循環泵入口出現負壓，發生氣蝕現象。循環三甘醇時，三甘醇外輸流量計顯示其循環量為1.2m3/h(泵的額定排量為1.14m3/h)，也就是說甘醇泵以額定排量進行循環，發現兩級換熱器之間貧甘醇壓力表顯示為負數，泵入口壓力表讀數為零，泵入口形成負壓，泵出現異常噪音，振動較大。

4.回流冷凝器溫度達不到設計操作溫度。在三甘醇脫水裝置調試過程中，即使再沸器溫度達到了200℃，回流冷凝器的溫度最高只能達到91℃，達不到操作溫度(98～102℃)。為了避免回流冷凝器的溫度進一步降低，接觸塔出來的富甘醇全部走回流冷凝器的旁通。回流冷凝器溫度過低，直接導致更多的水蒸氣被冷凝回流，增加了再沸器的工作負荷，甚至影響三甘醇的再生純度。

5.在線露點儀無法測試水露點。取樣管是一寸管線，未保溫，從頂層平臺接觸塔頂部直到第二層平臺含水分析儀所在位置，長度大約為30米。在檢查系統后，發現取樣管線中有冷凝液，分析儀凍堵。

6.三甘醇損耗量大，存在發泡現象，且三甘醇顏色發生變化，由白色透明變黃褐色。

四、調試存在問題的思考及處理

針對調試過程中出現的問題，在廠家工程師及平臺生產人員的共同努力下，問題基本得予解決。

1.保證來料氣入口溫度在設計溫度范圍內。隨著上游來氣溫度的升高，整個生產系統溫度逐漸上升，加熱爐溫度已達到設定溫度200℃，故調試初期加熱爐溫度無法達到設定溫度的直接原因就是來料氣溫度低。

2.泵出口增加回流管線，適當降低三甘醇循環量。經過對三甘醇循環泵的實際排量進行標定，發現泵的真實排量為2.2m3/h，遠大于設計排量1.14m3/h，且泵出口的流量計存在偏差。對泵出口流量卡進行重新標定，且在兩臺泵出口增加回流管線，通過回流管線上針閥與截止閥將循環量調節到1.0m3/h左右，此時兩個換熱器之間貧甘醇壓力表顯示20KPa左右，三甘醇循環泵入口壓力顯示10KPa左右，三甘醇泵氣蝕現象消失，運行正常，且兩級換熱器換熱效果得到明顯改善，富三甘醇進精餾柱溫度達到了160℃左右，貧三甘醇進循環泵入口的溫度降至50℃左右。若將回流關閉泵滿排量運行，泵入口溫度迅速上升，且很快就產生氣蝕現象。通過試驗，說明泵的選型有問題，泵排量偏大，通過增加回流管線、調小三甘醇循環量，問題得予解決。

3.投用汽提氣，在回流冷凝器內建立起溫度梯度。小氣量調試三甘醇脫水裝置時，由于氣量小，貧三甘醇吸收的水量少，在再沸器內加熱再生后蒸發出來的水蒸氣量少，由于未投用汽提氣，導致回流冷凝器溫度達不到設計操作溫度。在再沸器內蒸發出的水蒸氣量少的情況下，必須通過高溫汽提氣在回流冷凝器內建立起溫度梯度(汽提氣在進入汽提柱之前在再沸器內進行預熱過)。

4.對在線露點儀取樣管線進行改造。在線露點儀無法測量露點的關鍵在于取樣管線過長，容積過大，因此管線中產生冷凝液，使分析儀誤讀。將分析儀移到頂層甲板的脫水塔取樣點附近，這樣避免取樣管線過長，而且不需要管線伴熱和保溫。

5.三甘醇發泡問題。引起三甘醇發泡的因素有地層水、凝析油、表面活性物質、化學藥劑及固體雜質。要避免三甘醇變質發泡主要是上游生產分離器和濕氣過濾分離器要充分發揮作用，避免污染物的進入。另外，在對三甘醇加熱時，如果甘醇溫度低則應使用較小功率先給三甘醇預熱，然后就可以邊循環邊給三甘醇加熱，將加熱絲的熱量帶走可以避免局部過熱使三甘醇焦化變質。當三甘醇起泡可以加入消泡劑，如果三甘醇變質顏色發生變化，由白色透明變黃變褐，可以讓部分循環的三甘醇進活性炭過濾器，三甘醇在活性炭過濾器中停留15～20分鐘才會有比較好的效果。活性炭過濾器可按0.3m3來算，當滿排量循環時，20%以下的循環量進活性炭過濾器會取得比較好的效果。

6.三甘醇損耗問題。三甘醇的損失主要原因是三甘醇發泡時大量三甘醇隨天然氣被帶出接觸塔。如果三甘醇中含有凝析油的話，在再沸爐中加熱后，三甘醇會隨著凝析油從精餾柱被帶出，出現這種狀況應該在閃蒸罐進行撇烴。富三甘醇溫度達到65℃以上停留時間在20分鐘左右時閃蒸罐閃蒸和撇烴的效果比較好。三甘醇的蒸發損失取決于回流冷凝器的溫度，當回流冷凝器溫度超過100℃需控制回流冷凝器的旁通將回流冷凝器的溫度控制在95～100℃，但回流冷凝器溫度最好不要低于80℃，因為溫度太低，過多的水蒸汽被冷凝回流增加再沸爐的負荷從而影響再生純度。

五、總結

小氣量調試三甘醇脫水裝置時，由于氣量小、來料氣溫度低以及對新脫水裝置性能的不了解，在調試過程中會出現許多問題。三甘醇脫水裝置調試是一項既精細又復雜的工作，做到三甘醇脫水裝置科學合理投產地前提是把三甘醇脫水工藝流程、工作原理熟悉掌握，另外在調試過程中應嚴格執行各個裝置的操作參數。

另外，由于調試時間較短，CO2含量對脫水效果的影響還未顯現，建議使用三甘醇脫水裝置處理高含CO2天然氣時，要加強對生產參數指標的控制，提高工藝指標符合率，如原料氣入口溫度、三甘醇流率、再沸器溫度、汽提氣流率；要精細操作，加強巡回檢查，降低溶液起泡、三甘醇損耗量大等現象的出現；定期化驗溶液的PH值，采取措施，降低設備腐蝕。