裝置內(nèi)部水合物防凍技術(shù)研究

王金嬋 陸銘娟 許陽(yáng)芳 龐翠華 張婭薇

摘要：南八深冷是將天然氣進(jìn)行深度脫烴的天然氣處理裝置，設(shè)計(jì)制冷深度為-86℃，在此溫度下，為了防止天然氣水合物凍堵的發(fā)生，需要將天然氣原料氣用分子篩進(jìn)行深度脫水。但是目前分子篩的脫水效果比較差，裝置經(jīng)常運(yùn)行在-80℃左右，制約裝置的輕烴產(chǎn)量。

南八分子篩脫水系統(tǒng)在分子篩吸附5小時(shí)脫水效果開始下降，6小時(shí)后下降更為明顯。因此，有必要探索試驗(yàn)新的技術(shù)方案，提高分子篩的解析效果，使裝置在最優(yōu)工況下運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：防凍技術(shù)；脫烴

（一）再生氣溫度對(duì)分子篩再生程度的影響試驗(yàn)

首先，通過(guò)以往工作數(shù)據(jù)得出南八深冷導(dǎo)熱油爐的最大熱負(fù)荷能力。其次，對(duì)分子篩系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，通過(guò)降低再生氣量提高再生氣溫度，并對(duì)其再生及脫水效果進(jìn)行考核。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出分子篩再生效果達(dá)到最優(yōu)的控制參數(shù)，進(jìn)而預(yù)防后續(xù)制冷單元發(fā)生天然氣水合物凍堵，為裝置安全生產(chǎn)提供保障。

當(dāng)再生氣量為8000m3/h時(shí)，分子篩在較短時(shí)間內(nèi)升高到約160℃，因?yàn)闇囟认鄬?duì)較低，分子篩解析后期溫度升高減緩，再生時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)再生氣量為6562m3/h，這個(gè)流量下的再生的分子篩開始溫度升高較慢，但再生后期因?yàn)樵偕鷼鉁囟葹?70℃，與分子篩之間有大溫差，所以分子篩出口再生氣溫度能夠升得更高。在此再生流量下的分子篩再生效果不好，吸附6小時(shí)后，原料氣露點(diǎn)上升比較快；吸附結(jié)束時(shí)的原料氣露點(diǎn)只有-72.2℃。8小時(shí)以后的原料氣露點(diǎn)偏高，不能滿足生產(chǎn)需求。

由于熱吹結(jié)束后分子篩必須進(jìn)行冷吹降溫，在試驗(yàn)過(guò)程中A塔熱吹時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，此時(shí)B塔為了防止凍堵進(jìn)行了一定的升溫，影響了輕烴產(chǎn)量。所以，有必要進(jìn)行改進(jìn)試驗(yàn)研究來(lái)杜絕這個(gè)問題。

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)：通過(guò)在一個(gè)再生周期內(nèi)改變?cè)偕鷼饬?，提高再生溫度考?/p>

（1）通過(guò)變氣量再生對(duì)南八深冷分子篩系統(tǒng)脫水效率優(yōu)化調(diào)整試驗(yàn)

首先，再生氣量調(diào)整為8000m3/h，導(dǎo)熱油爐在正常負(fù)荷下，經(jīng)加熱的再生氣溫度達(dá)到230℃，對(duì)分子篩進(jìn)行解析。通過(guò)程序控制完成分子篩的初步再生，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入第二步的沖刺再生。

其次，再生氣量調(diào)整為6560m3/h，導(dǎo)熱油爐負(fù)荷不變，可使經(jīng)加熱的再生氣溫度達(dá)到270℃，本階段運(yùn)行3小時(shí)。這個(gè)溫度的再生氣可使經(jīng)過(guò)初步再生的分子篩得到徹底再生，使其吸附的水完全解析出來(lái)，此時(shí)分子篩的活性更高，脫水效率更強(qiáng)。

最后，再生塔轉(zhuǎn)為冷吹過(guò)程，將氣量調(diào)節(jié)為8000m3/h，利用20℃的干氣進(jìn)行冷吹，逐漸將吸附器冷卻，冷吹氣出口溫度接近40℃時(shí)，冷吹結(jié)束，分子篩吸附設(shè)備轉(zhuǎn)為備用狀態(tài)。

（2）試驗(yàn)結(jié)果和分析

圖1-3中兩條曲線對(duì)比可知，變氣量再生結(jié)合了大氣量和小氣量再生的優(yōu)點(diǎn)，充分利用了大氣量再生時(shí)所攜帶的能量，讓分子篩得到更好的再生。

在圖1-4中藍(lán)色曲線所體現(xiàn)的是沒有經(jīng)過(guò)再生氣量調(diào)節(jié)的原流程再生情況。分子篩解析再生程度不好，原料氣吸附后的露點(diǎn)值在8小時(shí)以后下降很快，在吸附終了時(shí)的露點(diǎn)值為-72.2℃，如果裝置此時(shí)仍保持原來(lái)的制冷溫度，裝置很容易出現(xiàn)水合物凍堵。

在圖1-4中粉色曲線是變氣量再生吸附后的原料氣露點(diǎn)，通過(guò)兩步解析，分子篩再生程度很徹底。由以上兩條曲線分析可知，變氣量再生通過(guò)減少分子篩再生后期的氣量而提高再生氣溫度，加大了再生氣和分子篩之間的溫差，達(dá)到了很好的再生效果。試驗(yàn)后深冷裝置原料氣的制冷深度可以加深2℃～3℃而不發(fā)生凍堵現(xiàn)象。

2、分子篩系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)論

綜合上述分析，采用變氣量調(diào)節(jié)解析技術(shù)，可以在導(dǎo)熱油爐負(fù)荷恒定，不增加額外能耗的前提條件下，提高分子篩的解析效率，進(jìn)而提高分子篩的脫水能力，深冷裝置的制冷深度可以更深。該技術(shù)的應(yīng)用緩解了南八深冷裝置的導(dǎo)熱油爐因功率較小對(duì)裝置制冷深度的制約。分子篩吸附時(shí)間增長(zhǎng)2小時(shí)，實(shí)際上就是分子篩的使用壽命提高了25%。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫勝勇，李玉軍.南八深冷裝置分子篩脫水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行措施[J].天然氣與石油，2017，35（03）：30-35.

[2]仲磊.南八深冷裝置設(shè)計(jì)[D].東北石油大學(xué)，2016.

作者簡(jiǎn)介：王金嬋（1996.03--），性別：女籍貫：廣西藤縣人；民族：漢族，

學(xué)歷：本科；畢業(yè)于：北部灣大學(xué)； 現(xiàn)有職稱：無(wú) ；研究方向：自動(dòng)化.