某裝置處理能力持續下降的原因分析

朱洪林（中國石油西南油氣田公司川中油氣礦，四川 遂寧 629000）

0 引言

天然氣凈化裝置的設計壓力和處理能力由集氣、輸氣系統總工藝流程確定，裝置的操作彈性為設計負荷的50%～100%[1]。但在凈化裝置實際生產中卻會因各種原因，造成處理能力偏離設計的操作范圍。影響裝置處理能力的原因可能是單一因素引起，也可能多種因素綜合作用的結果；可能是原料氣氣質（酸性組分、固液雜質）、氣量變化造成的影響，也可能是裝置設備設施故障、溶液質量下降或操作參數偏離規定的范圍造成[2]。文章通過收集相關故障現象，還原故障經過，梳理出引發故障的本質原因，制定恰當的措施恢復裝置正常生產，為同類裝置處理類似問題提供借鑒。

1 故障現象

1.1 裝置概述

某天然氣凈化裝置設計處理含硫天然氣50×104m3/d，含硫天然氣主要成分除甲烷外，還含有2%的H2S，0.5%的CO2，裝置采用濃度為45%的MDEA水溶液作為脫硫溶劑，溶液循環量7～13 m3/h，再生塔頂溫度95～105 ℃，再生塔酸氣壓力80～100 kPa。脫硫裝置流程圖如圖1 所示。

圖1 脫硫裝置流程示意圖

1.2 現象描述

8月8日上午裝置生產正常，處理量在50×104m3/d左右，當日下午15:15 裝置處理量下降到48.54×104m3/d，隨后再下降兩次，處理量下降到44.28×104m3/d。之后的連續一周，裝置處理量繼續下降，最終下降到18.75×104m3/d。裝置處理量變化情況如表1 所示。

表1 裝置處理量的變化情況

2 原因分析

2.1 原料氣氣質變化

查看8 月9 日、8 月11 日原料氣分析數據，原料氣硫化氫含量為25.81 mg/m3、25.16 mg/m3，原料氣二氧化碳含量為0.87%、0.79%，與7 月份裝置原料氣硫化氫平均含量25 mg/m3左右、二氧化碳含量0.8%左右比較，原料氣酸性組分含量無明顯變化。查看裝置原料氣重力分離器、過濾器，設備液位、差壓無明顯變化，查看溶液過濾器差壓和溶液顏色，均無明顯變化，說明原料氣氣質穩定，無固液雜質夾帶情況發生。

2.2 胺液質量

8 月11 日取裝置貧液樣品，肉眼觀察系統溶液清澈透明，呈淡黃色，無沉淀，溶液胺含量45.5%。為進一步了解裝置溶液質量，取裝置貧液樣品送有資質的檢測機構進行組分全分析，分析結果如表2 所示。

表2 裝置脫硫貧液分析報告單

從表2 可以看出，裝置系統溶液中有乙酸根、硫酸根這兩個指標偏高，且硫酸根近2 倍，說明裝置溶液發生了部分降解，貧液中熱穩定鹽的累積，降低了有效胺的濃度，造成胺液脫除能力和效率下降[3]。

2.3 脫硫裝置其他參數變化

據了解，裝置8 月8 日上午生產正常，當時再生塔再生蒸汽用量為2.08 t，塔頂溫度102.2 ℃。下午技術人員下達指令要求裝置再生塔溫度控制在102 ℃以內。于是操作人員在15:00 開始將再生蒸汽用量降為1.98 t，隨即再生塔頂溫度從102.2 ℃降為100.3 ℃，同時產品氣硫化氫含量、裝置處理量也相應發生了改變，表3 是裝置14 點到19 點的蒸汽用量、塔頂溫度、凈化度和處理量等參數的變化情況，圖2 為上述參數變化的趨勢圖。

表3 8 月8 日裝置部分參數統計表

圖2 8 月8 日裝置部分參數趨勢圖

2.4 綜合分析

從上述生產數據、分析數據及生產記錄進行事故經過還原，開展綜合分析發現，裝置的各項參數變化是由調整蒸汽量開始的。8 月8 日技術人員發現再生塔頂溫度偏高，安排將再生塔頂溫度控制在102 ℃以內，15:00 操作人員將裝置再生蒸汽用量降低0.1 t/h，大約10 min 以后再生塔頂溫度緩慢降低2 ℃，隨后產品氣中硫化氫含量持續增加，到16:50 硫化氫含量增加到5.85 mg/m3，接近產品質量上限，于是操作人員降低原料氣處理量到46.32×104m3/d，凈化氣中硫化氫含量降低到5.61 mg/m3，裝置正常運行。運行一段時間后，再生塔頂溫度再次上漲超過102 ℃，于是操作人員再次降低再生蒸汽用量，再生塔頂溫度回落到102 ℃以下，之后凈化氣硫化氫含量開始上漲接近上限，操作人員不得已再次降低裝置原料氣處理量。這個循環持續下去后，再生蒸汽用量不斷下降，裝置原料氣處理量也不斷下降。

3 經驗和教訓

本次裝置處理量下降的原因是不當生產參數調整引起的。首先在發出操作調整前，對本次調整的影響估計不足，重視度不夠，未能對參數調整可能引發的風險進行充分論證，其次在調整過程中裝置的生產參數變化的采取了不正確的應對措施，再有裝置運行異常后，未能及時與當前的參數調整結合分析，導致不良影響不斷擴大。

3.1 根據生產實際，確定適宜的再生塔頂溫度

裝置設計處理壓力4.0 MPa，硫化氫含量2%，二氧化碳含量0.5% 的原料氣50×104m3/d，設計循環量15 m3/h，再生塔頂溫度核定為（100±2）℃。但裝置在安裝過程中，再生塔出現標高錯誤，導致再生塔的操作壓力由60 kPa 上升到了90 kPa，由此再生塔頂溫度的操作溫度也從（100±2）℃上升到了（103±2）℃。操作指令的下達者在不了解裝置的實際情況的條件下，下達了錯誤的操作指令。

3.2 指令的執行過程中，缺乏有效的糾錯措施

在操作層面，員工面對降低再生塔頂溫度控制在102 ℃以下的操作指令，僅僅是降低了0.1 t/h 蒸汽的操作，反應在操作參數的變化上就是再生塔頂溫度降到100.3 ℃，滿足指令要求，卻對該操作帶來的其他影響沒有多想。

在管理層面，技術人員下達指令后，操作人員的操作從現象上來說，達到了要求。技術人員明白該操作可能帶來的風險，安排分析人員對貧液中硫化氫含量進行了分析，分析結果顯示，貧液硫化氫含量為0.13 g/L，該含量滿足裝置對貧液中硫化氫含量的要求（<0.30 g/L），但比正常生產中的硫化氫含量（0.06 g/L）略高，但技術人員未對貧液硫化氫含量比正常生產時略高這一現象做進一步的分析分析，并采取適當的糾偏措施。

在技術層面，貧液硫化氫含量低于工藝要求，卻出現了凈化氣中硫化氫含量偏高，分析這一現象表明裝置溶液活性不足。從裝置溶液的各項分析數據中發現有兩項指標超標，其他各項指標與參考指標相比，其值也偏大，接近參考值上限（見表2），表明系統溶液質量較差，活性不高。技術人員在裝置后續異常情況的處置中，未能將凈化氣中硫化氫含量升高與溶液活性不高相聯系，造成處理問題方向性錯誤，延誤了異常情況的處置進度。

4 結語

（1） 胺液質量是天然氣凈化裝置的關鍵控制因素，溶液質量的變化，特別是活性降低，會改變裝置其他控制參數的控制范圍，在制定裝置關鍵參數控制范圍時應考慮這一因素的影響。

（2）在對裝置進行參數調整時，不僅要危害因素辨識的基礎上制定風險控制措施，還要隨時監控過程的變化情況，分析相關參數的變化是否偏離通常狀況，研究偏離發生的原因并采取糾正措施，讓整個調整過程受控。