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    甲醇再生裝置處理效率提升研究

    2020-09-19 08:45:06房建宇任正城馬雙伏
    石油化工應(yīng)用 2020年8期
    關(guān)鍵詞:屏蔽泵處理量廢液

    房建宇,景 元,任正城,高 欣,常 勝,黃 霄,馬雙伏

    (中國石油長慶油田分公司第二采氣廠,陜西榆林 718100)

    1 甲醇再生裝置工藝介紹

    甲醇再生裝置采用常壓精餾工藝(見圖1)回收氣田采出水中的甲醇,設(shè)計處理能力為150 m3/d。經(jīng)過預(yù)處理后的含醇采出水[1],進入廢水換熱器與塔底水進行換熱后,進入原料加熱器加熱升溫,再經(jīng)機械過濾器去除雜質(zhì)后進入精餾塔,氣相甲醇從塔頂進入冷卻器,經(jīng)冷卻成為甲醇液體,進入回流罐,回流罐中的大部分甲醇,經(jīng)甲醇產(chǎn)品冷卻器冷卻后,由回流泵輸送至產(chǎn)品甲醇罐,一少部分甲醇返回塔頂,控制塔頂溫度[2]。塔底水一部分進入廢水換熱器,與原料液進行換熱后進入回注系統(tǒng),另一部分進入重沸器,經(jīng)蒸汽加熱后回到塔底,控制塔底溫度。塔頂產(chǎn)品甲醇濃度大于90 %,塔底水甲醇含量小于0.1 %。

    圖1 甲醇再生裝置工藝流程圖

    2 甲醇再生裝置運行問題

    (1)隨著氣田開發(fā),采出水水量增加、水質(zhì)變差,導(dǎo)致?lián)Q熱器、加熱器、塔盤堵塞,設(shè)備清理、維修頻率升高,每次檢修時長2 d~7 d 不等,導(dǎo)致采出水處理不及時,影響天然氣產(chǎn)量。

    (2)廢液泵濾網(wǎng)堵塞情況僅靠塔底液位判斷不夠準確,導(dǎo)致廢液泵燒毀,從而影響采出水處理效率。

    (3)甲醇再生裝置設(shè)計處理能力為150 m3/d,由于氣田前期未完全開發(fā),甲醇再生裝置處于低負荷運行,處理量為40 m3/d~60 m3/d,但是隨著氣田的開發(fā),采出水處理量需進一步提升,可是生產(chǎn)實際中處理量達到120 m3/d 以上時,各項工藝參數(shù)波動明顯,難以調(diào)控,裝置穩(wěn)定性變差,處理量無法保持。

    3 處理效率提升方法研究

    3.1 原料水水質(zhì)優(yōu)化

    原料水是采出水預(yù)處理單元的產(chǎn)品,因此,優(yōu)化原料水水質(zhì)要從預(yù)處理單元著手。預(yù)處理單元原有流程:采出水經(jīng)卸車池進入除油罐進行初步除油,再進入調(diào)節(jié)罐沉降,依次加入NaOH、雙氧水、絮凝劑,充分混合后進入斜管除油器再次除油,除油后的采出水進入中間罐,后經(jīng)過粗、精兩級過濾后進入原料水罐(見圖2、圖3)。

    原工藝流程中沉降、過濾及加藥都存在著一定問題,具體如下:

    (1)沉降緩存單元由于設(shè)備及工藝缺陷,缺少排泥裝置。懸浮物在其中循環(huán)往復(fù),日積月累,導(dǎo)致原料水水質(zhì)逐漸變差。

    (2)由于沉降緩存單元運行效果不佳,導(dǎo)致過濾單元負荷較大,長期超負荷運行,嚴重影響過濾效果,同時由于反沖洗水源等問題使粗過濾器容易受到污染,加劇精細過濾器負荷,最終導(dǎo)致過濾單元出水水質(zhì)差。

    圖2 采出水預(yù)處理裝置工藝流程圖

    圖3 采出水預(yù)處理工藝示意圖

    (3)加藥單元缺少混合裝置,同時加藥間隔時間不足,藥劑間相互影響嚴重。配藥系統(tǒng)操作不便,攪拌裝置電機功率低,造成藥劑混合不均勻甚至出現(xiàn)藥劑結(jié)塊的現(xiàn)象,致使藥劑不能很好的溶解參與反應(yīng)。

    在調(diào)節(jié)罐轉(zhuǎn)水泵與中間水罐之間安裝預(yù)反應(yīng)器和旋流分離器,流程改變后的采出水在預(yù)處理過程中將不再進入高效斜管除油器。同時新增一具加藥裝置,將原來“NaOH+雙氧水+聚丙烯酰胺”的加藥方式改為“雙氧水+NaOH+聚合氯化鋁/聚丙烯酰胺”的加藥方式,保證四種藥劑同時加注并充分反應(yīng)。根據(jù)試驗確定加藥量及順序為:先加入455 mg/L 的H2O2,再加入NaOH調(diào)節(jié)pH 至7.2,再依次加入175 mg/L 聚合氯化鋁和2 mg/L 聚丙烯酰胺(見圖4~圖7、表1)。

    圖4 改造后工藝流程圖

    圖5 加藥流程改造圖

    圖6 優(yōu)化前設(shè)備出水水樣

    圖7 優(yōu)化后設(shè)備出水水樣

    表1 優(yōu)化前后調(diào)節(jié)罐、中間罐、粗過濾器、精細過濾器出水對比

    由此可見,預(yù)處理系統(tǒng)的加藥優(yōu)化和工藝優(yōu)化對原料水水質(zhì)提升很大,甲醇再生裝置的日均處理量由121.2 m3提高到了142.8 m3。

    3.2 甲醇再生區(qū)域設(shè)備優(yōu)化

    原有塔底廢液泵為大連環(huán)友牌屏蔽泵,揚程為100 m,流量為12.5 m3/h,2016-2018 年共故障26 次,其中斷軸13 次,電機燒毀9 次。每次修理需2 d~4 d,兩臺泵均損壞無備用配件時更將導(dǎo)致整個甲醇再生系統(tǒng)癱瘓。

    廢液泵出口管線管徑為DN50,高差為6 m,經(jīng)分析,發(fā)現(xiàn)此屏蔽泵選型與實際工藝流程不符,導(dǎo)致原屏蔽泵載荷過大,頻繁斷軸。

    塔底廢液泵前過濾器為籃式過濾器,廢液中雜質(zhì)含量有較大波動時,無法僅通過塔底液位等參數(shù)判斷過濾器堵塞情況,從而導(dǎo)致廢液泵頻繁起跳,甚至電機燒毀。

    2019 年初對塔底廢液泵進行重新選型,選用揚程為70 m,流量為12.5 m3/h 的海密梯克牌屏蔽泵;同時對籃式過濾器頂蓋加裝壓力表,根據(jù)壓力表示數(shù)判斷過濾網(wǎng)堵塞情況,保證濾網(wǎng)及時清理,降低屏蔽泵電機受損頻率。

    優(yōu)化后,屏蔽泵的故障頻率由9 次/年降低至2 次/年,斷軸頻率由4 次/年降低至0.5 次/年,電機燒毀頻率由3 次/年降低至1 次/年,在節(jié)約成本的同時,降低了廢液泵的故障頻次,每年廢液泵檢修天數(shù)由18 d~36 d 降低至4 d~8 d,間接提高了甲醇再生裝置的處理效率,保證采出水得到及時處理。

    3.3 甲醇再生裝置工藝參數(shù)優(yōu)化

    甲醇再生區(qū)原工藝參數(shù)要求(見表2)。

    根據(jù)裝置實際運行情況及多年調(diào)試經(jīng)驗,對塔底溫度、塔頂溫度、回流罐液位和廢液泵壓力等參數(shù)進行了進一步優(yōu)化,優(yōu)化后修訂工藝參數(shù)(見表3)。

    圖8 優(yōu)化前后日處理量對比

    表2 優(yōu)化前甲醇再生裝置工藝要求

    表3 優(yōu)化后甲醇再生裝置工藝要求

    在運行過程中發(fā)現(xiàn)參數(shù)與表3 不符時,需及時對裝置進行調(diào)控。

    3.4 優(yōu)化前后數(shù)據(jù)對比

    原料水水質(zhì)、設(shè)備、工藝參數(shù)優(yōu)化之后的日處理量與優(yōu)化之前數(shù)據(jù)進行對比(以冬季高峰供氣期間為例)(見圖8)。

    4 結(jié)論

    (1)原料水水質(zhì)優(yōu)化后,甲醇再生裝置的處理效率提升明顯,且管線、管束、塔盤、濾芯等清理頻率和設(shè)備維修頻率明顯降低;

    (2)在原有設(shè)備和工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化,對甲醇再生裝置的處理效率也有一定的提升;

    (3)隨著氣田的開發(fā),采出水的水量和水質(zhì)已不比設(shè)計初期,需不斷對設(shè)備及工藝進行研究和更新,才能突破原有瓶頸,滿足當(dāng)下的氣田生產(chǎn)需要。

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