薩南淺冷裝置乙二醇系統(tǒng)優(yōu)化

丁建成 黃學(xué)慶 魏廣敏 （大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

薩南淺冷裝置乙二醇系統(tǒng)優(yōu)化

丁建成 黃學(xué)慶 魏廣敏 （大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

薩南淺冷裝置由氨制冷改為丙烷制冷后，制冷溫度由原來的-25℃下降到目前的-35℃，裝置運(yùn)行時(shí)頻繁發(fā)生凍堵。通過對(duì)凍堵位置和凍堵現(xiàn)象進(jìn)行分析，找到產(chǎn)生凍堵的原因，對(duì)乙二醇加注量、乙二醇再生塔溫度控制系統(tǒng)和二級(jí)三相分離器液位控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，避免裝置凍堵，每年節(jié)省電加熱器能源消耗16×104kWh。

淺冷裝置；乙二醇；優(yōu)化；防凍堵；節(jié)能

薩南淺冷裝置由氨制冷改為丙烷制冷后，制冷溫度由原來的-25℃下降到目前的-35℃，乙二醇脫水系統(tǒng)運(yùn)行不平穩(wěn)，烴-氣換熱器和二級(jí)三相分離器頻繁發(fā)生凍堵。2012年，乙二醇系統(tǒng)故障導(dǎo)致裝置停機(jī)10.25 h、丙烷機(jī)減載53.75 h，影響輕烴生產(chǎn)約176 t。

1 現(xiàn)狀及凍堵原因分析

1.1乙二醇加入量

薩南淺冷裝置采用噴注乙二醇的方法防止裝置凍堵[1]，乙二醇噴注量過多，將會(huì)增加裝置乙二醇泵和乙二醇再生裝置的能源消耗；如果乙二醇噴注量過少，將會(huì)凍堵裝置工藝管線，影響裝置平穩(wěn)運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)將造成裝置停機(jī)。

影響乙二醇加入量的因素很多，除了貧、富乙二醇的濃度外，還與裝置的負(fù)荷、原料氣壓力和溫度、制冷溫度等因素有關(guān)，不同壓力、溫度下的飽和水含量需要人工查圖（Mcketta-Wehe圖）獲得[2]，不僅耗時(shí)，而且存在一定誤差。這些因素使乙二醇加注量的計(jì)算耗時(shí)較長，計(jì)算過程比較復(fù)雜。因此，淺冷裝置運(yùn)行時(shí)，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整乙二醇加注量。

1.2乙二醇濃度控制

乙二醇再生塔控制系統(tǒng)中的加熱裝置分為2組，每組各有40 kW和20 kW的加熱部件。乙二醇再生塔加熱方式只有60 kW和120 kW 2種方式，乙二醇再生塔溫度控制不平穩(wěn)，造成再生后的貧乙二醇濃度波動(dòng)較大，影響防凍效果。

1.3二級(jí)三相分離器液位控制

薩南淺冷裝置二級(jí)三相分離器液位不準(zhǔn)，經(jīng)常顯示虛假液位，影響輕烴和水相的液位控制，使輕烴和水的沉降時(shí)間不夠，烴水的分離效果不好，烴中含水較多，嚴(yán)重時(shí)凍堵輕烴管線。

2 乙二醇加入量控制優(yōu)化

天然氣飽和水含量的多少取決于溫度、壓力和氣體組成。確定天然氣飽和水含量的方法有3類：圖解法、實(shí)驗(yàn)法和狀態(tài)方程法。其中以圖表法最為簡捷方便，適用范圍廣。人工查圖有一定的誤差，而且不方便，很難用于軟件計(jì)算。

針對(duì)最常用的天然氣飽和含水量圖（Mcketta-Wehe圖）進(jìn)行了數(shù)學(xué)模擬，模擬系統(tǒng)由關(guān)聯(lián)函數(shù)和函數(shù)間插值2部分構(gòu)成，最終以簡單的程序完成圖表所反映的復(fù)雜過程。

飽和水含量計(jì)算公式：

式中：W0——天然氣含水量，kg/103m3；

a0、a1、a2——不同壓力下曲線函數(shù)式系數(shù)；T——絕對(duì)溫度，K。

計(jì)算結(jié)果與查圖值的對(duì)比見圖1。從圖1可以看出，采用的天然氣含水量圖數(shù)學(xué)模擬方法與查圖法吻合得很好，用本方法計(jì)算天然氣含水量準(zhǔn)確可靠。

圖1 水含量的計(jì)算值與查圖值的對(duì)比

2.1乙二醇加注量計(jì)算

根據(jù)飽和水含量的計(jì)算公式，編制了乙二醇加注量計(jì)算軟件（圖2）。通過輸入裝置處理氣量、后冷器的溫度和壓力、丙烷機(jī)冷卻后溫度壓力、貧、富乙二醇的比重，可以計(jì)算并顯示貧、富乙二醇的濃度。當(dāng)濃度超過合理的范圍時(shí)，顏色由綠色變?yōu)榧t色并報(bào)警；根據(jù)裝置的負(fù)荷和乙二醇的濃度計(jì)算出乙二醇的加注量，結(jié)合乙二醇計(jì)量泵的參數(shù)，顯示乙二醇計(jì)量泵的沖程，使調(diào)節(jié)更加方便。

圖2 薩南淺冷乙二醇加入量計(jì)算軟件界面

在相同的操作參數(shù)下，將該軟件的計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)[3]的計(jì)算結(jié)果對(duì)比，文獻(xiàn)乙二醇噴注量為150 kg/h，軟件計(jì)算結(jié)果為155 kg/h，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。

3 乙二醇再生溫度控制優(yōu)化

原乙二醇再生塔溫度控制系統(tǒng)中的加熱裝置分為2組（圖3），每組各有40 kW和20 kW的加熱部件。乙二醇再生塔加熱方式只有60 kW和120 kW2種方式，乙二醇再生塔溫度控制不平穩(wěn)，也不利于節(jié)能。

改進(jìn)后的控制方案增加了2個(gè)控制器（圖4紅色部分），優(yōu)化了相應(yīng)的溫度控制方案，可以采用20、40、60、80、100、120 kW等多種控制方式，增加了溫度控制的靈活性，使溫度調(diào)節(jié)更加精準(zhǔn)，溫度控制更加平穩(wěn)，從而更好地控制乙二醇濃度；同時(shí)，也可以有效節(jié)能。

圖3 原乙二醇再生塔加熱系統(tǒng)示意圖

圖4 優(yōu)化后乙二醇再生塔加熱系統(tǒng)示意圖

優(yōu)化控制后，乙二醇再生塔塔底溫度控制平穩(wěn)（圖5），保證了貧二醇再生質(zhì)量，防止乙二醇系統(tǒng)凍堵。

圖5 改造前、后乙二醇再生塔塔底溫度對(duì)比

4 二級(jí)三相分離器液位控制優(yōu)化

采用MHYE磁效應(yīng)液位計(jì)優(yōu)化二級(jí)三相分離器的液位控制。MHYE磁效應(yīng)液位計(jì)主要由磁浮球、傳感器、變送器3部分組成。當(dāng)磁浮球隨被測介質(zhì)液位變化而上下浮動(dòng)時(shí)，浮球內(nèi)磁組件吸合傳感器內(nèi)某一相應(yīng)位置的干簧管，使傳感器的總電阻（或電壓）發(fā)生相應(yīng)變化，再由變送器將電阻（或電壓）的變化轉(zhuǎn)換成4～20 mA（DC）的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出，可對(duì)液位進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。每個(gè)液位點(diǎn)均帶有記憶功能，可避免停電產(chǎn)生的影響，復(fù)電后各工作點(diǎn)仍能對(duì)被控液位進(jìn)行正常、準(zhǔn)確的輸出顯示。

優(yōu)化后，二級(jí)三相分離器液位控制平穩(wěn)，保障了烴相和水相的分離效果，避免裝置凍堵。

5 結(jié)論

通過對(duì)薩南淺冷裝置乙二醇脫水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，解決了裝置凍堵問題，運(yùn)行2年未發(fā)生凍堵事故。

1） 編制乙二醇加注量計(jì)算軟件。根據(jù)裝置負(fù)荷和操作條件計(jì)算乙二醇加注量，使乙二醇加注量科學(xué)有效，避免了系統(tǒng)內(nèi)天然氣水合物的形成。

2） 天然氣中飽和水的計(jì)算，將天然氣飽和水含量圖數(shù)字化，可以用于與天然氣飽和水有關(guān)的計(jì)算。

3） 模擬乙二醇再生塔塔底溫度控制，為乙二醇再生塔的操作提供參考。

4） 優(yōu)化二級(jí)三相分離器液位控制，保證氣、烴、水和醇的保留時(shí)間，確保烴、水和醇的有效分離。

5） 優(yōu)化乙二醇再生塔塔底溫度控制，使乙二醇塔底溫度控制更平穩(wěn)、精確，每年節(jié)省電加熱器能源消耗16×104kWh，年減少輕烴損失170 t，經(jīng)濟(jì)效益76萬元。

[1]蘇建華，許可方，宋德琦.天然氣礦場集輸與處理[M].北京：石油工業(yè)出版社，2004：111-115.

[2]馮叔初.油氣集輸與礦場加工[M].山東東營：中國石油大學(xué)出版社，2006：402-403.

[3]李富成，王素蕓.天然氣淺冷裝置操作手冊[M].哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1990:8-10.

（編輯 李珊梅）

長城潤滑油公司統(tǒng)一客戶關(guān)系管理系統(tǒng)上線

3月16日，中國石化集團(tuán)公司信息化管理部在長城潤滑油公司組織召開中國石化統(tǒng)一客戶關(guān)系管理系統(tǒng)潤滑油上線應(yīng)用啟動(dòng)會(huì)。啟動(dòng)會(huì)宣布，潤滑油公司完成石化系統(tǒng)內(nèi)首個(gè)客戶關(guān)系管理系統(tǒng)（CRM）建設(shè)并投入運(yùn)營。

近年來，中國石化積極打造統(tǒng)一共享的客戶管理平臺(tái)。潤滑油業(yè)務(wù)是石化系統(tǒng)直接面對(duì)最終消費(fèi)者和市場的業(yè)務(wù)板塊之一，信息化管理部結(jié)合潤滑油公司的特點(diǎn)和發(fā)展需求，啟動(dòng)客戶關(guān)系管理系統(tǒng)建設(shè)。

該系統(tǒng)擁有中國石化自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，實(shí)現(xiàn)從客戶經(jīng)理行銷活動(dòng)到客戶交易、訂單物流跟蹤、到貨簽收的全流程的線上管理和服務(wù)。其平臺(tái)架構(gòu)具有快速開發(fā)、快速部署的能力，可滿足互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下應(yīng)用界面的個(gè)性化定制，是一款優(yōu)秀的信息技術(shù)產(chǎn)品。

胡慶明

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.04.014

2015-12-28

丁建成，1993年畢業(yè)于西南石油大學(xué)，從事天然氣加工工作，E-mail：huanxq@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司工程技術(shù)大隊(duì)，163416。