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第 4 3卷第 6 期 石 油 与 天 然气 化 工 CHEMI CAL ENGI NEERI NG 0F 0I L 8 乙GAS 6 1 5 万州天然气 净化厂 生产运行及技术 改造评价 廖铁 李法璋 龚毅然。 苏梦瑶 夏平琼 1 .中国石 2. 3 .中 4 .中国石 油 西南油 气 田公 司重庆 天然 气净 化 总厂 万州分 厂 中国石 油西 南油 气 田公 司天然 气研 究 院 国石 油西 南 油气 田公 司重庆 天 然气净 化 总厂 油西 南油 气 田公 司重庆 天然 气净化 总厂垫 江分 厂 摘 要 重庆天然气净化总厂 万州分厂 于 2 0 0 9年 6月进 气投产 , 装置平稳运行至今 , 达到 了 工程项 目设计要求, 但在生产运行过程 中也 出现 了一些问题 。为 了进一步掌握该装置的运行情况, 结合万州分厂近 5年的生产运行情况, 重点介绍 了装置的生产运行特点及存在的问题 , 并提 出对应 的改进措施 , 可为其他天然气净化厂的设计及安全生产运行提供技术参考。 关键词 天然气 净化厂 高含硫技术改造 中 图分类 号 T E 6 4 4 文 献标 志码 B D OI 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 7 3 4 2 6 . 2 0 1 4 . 0 6 . 0 0 8 Re v i e w o n pr o du c t i o n r u n a n d t e c h ni c a l t r a n s f o r m a t i o n o f W a nz h o u Na t u r a l Ga s Pu r i f i c a t i o n Pl a nt Li a o Ti e ,Li Fa z ha ng *, Go n g Yi r a n , S u M e ng y a o , Xi a Pi n g qi o ng 1 .Wa n z h o u Br a n c h o f Ch o n g q i n g Na t u r a l Ga s Pu t 应c a t i o n Pl a n t Ge n e r a l ,Pe t r o Ch i n a S o u t h we s t 0 Z G a s f i e l d C o mp a n y,C h o n g q i n g 4 0 4 0 0 1 ,C h i n a ; 2 .Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Na t u r a l G a s Te c h n o l o g y, Pe t r o Ch i n a S o u t h we s t Oi l Ga e l d C o mpa n y, Ch e n g du 6 1 0 2 1 3, S i c h u a n,C h i n a 3 .Ch o n g q i n g Na t u r a l Ga s Pu r i f i c a t i o n Pl a n t Ge n e r a 1 .Pe t r o C h i n a S o u t h we s t Oi l Ga s f i e l d Co mpa n y,Ch o n g q i n g 4 0 0 0 1 0 ,C h i n a;4 .Di a i a n g Br a n c h o f Ch o n gq i n g Na t u r a l Ga s Pu r i f i c a t i o n Pl a n t Ge n e r a l ,Pe t r o C h i n a S o u t h we s t Oi l& Ga e l d Co mpa n y,Ch o n g q i n g 4 0 0 0 1 0,Ch i n a Ab s t r a c t S i n c e b e i n g p u t i n t o o p e r a t i o n i n J u n e 2 0 0 9 ,t h e d e v i c e o f W a n z h o u Na t u r a l Ga s Pu r i f i c a t i o n Pl a nt h a s g ot s t a b l e o pe r a t i on a nd r e a c h e d d e s i g n r e q ui r e m e nt s . Howe ve r, s ome pr o bl e m s oc c u r r e d dur i n g t he p r o d uc t i o n. I n c ombi n a t i o n wi t h 5 ye a ffs o pe r a t i o n s i t u a t i on o f t he pu r i f i c a t i o n pl a n t ,t he o pe r a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t he pr oc e s s we r e i n t r od uc e d, s ome pr o bl e ms o c c u r r i ng dur i ng t he pr o d uc t i o n we r e a na l y z e d, a nd t he c or r e s p on di n g i mpr ov e m e n t m e a s ur e s we r e pr o po s e d,whi c h c ou l d pr o v i de s ome r e f e r e nc e s f o r t he de s i gn a n d s a f e p r od uc t i o n o f s i m i l a r na t u r a l g a s pu r i f i c a t i on p l a nt s . Ke y wo r dsNa t u r a l g a s,pu r i f i c a t i o n pl a n t ,hi gh s u l f ur ,t e c h ni c a l t r a ns f o r ma t i on 重庆天然气净化总厂万州分厂设计生产能力为 2 0 0 1 0 m。 / d , 主要处理云安厂、 高峰场气 田的高 含硫原料气 。净化装置包括工艺装置 、 辅 助装 置及 公用工程装置 , 其 中工艺装置包括原料气过滤分离 单元 、 脱硫单元、 脱水单元和硫磺 回收单元 。 装置于 2 0 0 9年 6月 6日进气投产, 随着川东地 区老气田滚动勘探开发工作进程的深入, 新的含硫 气 藏逐 步投产 , 进厂气源含硫量超过设计值 3 O , 作者简 介 廖铁 1 9 7 8 一 男 , 工程 师 , 2 0 0 0年毕业 于西南石油学 院化学工 程与工 艺专业 , 现从 事生 产技术 与 HS E管理 工 作 。地址 4 0 4 0 0 1 重庆市万州区双河 口滨河路 1 0 5 号 。电话 0 2 3 6 4 8 6 7 0 0 3 。E - ma i l i r o n _ c a p t a i n p e t r o c h i n a . c o m. c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 3卷第 6期 石 油 与 天 然气 化 工 CHEMI CAL ENGI NEERI NG OF 0I L GAS 6 1 7 表 4 原料气处理量及 H S 、 O O 质量浓度变化 Tabl e 4 Fl o w r a t e of f ee d ga s a nd t h e c on t e n t s c h an g e O f H2 S a n d COs 时 间 原 1 料 0 4 气 m 处 3 理 d 量 1 p g H . 2S 一 。 / o g C . O m 一 。 / 20 09 .1 1 201 O .7 2O1 1 .6 2 O1 2. 4 2O1 3 .1 O 1 66 .O 9 1 63 .8 O 1 53 .4 5 1 45. 2 5 1 82. 8 O 5 4 .5 6 7 2 .4 9 71 .4 2 8 0. 5 4 9 0. 19 7 6. 8O 1 O8 . 46 1 O2 .9 O 1 31. 9 1 1 12 .9 3 2 装置各 单元运行情况 2 . 1 各 单元 简 介 2 . 1 . 1脱硫 单 元 脱硫装置采用 4 5 % 叫 甲基二乙醇胺 MD E A 含 水溶 液脱 除原 料天 然气 中的 H。 S和部分 C O , 从 脱 硫塔顶出来的湿净化天然气经湿净化气分离器分液 后送 至脱 水 装 置 。MD E A 吸 收塔 设 置 了 4个 贫 液 进 料 口 1 4层 、 1 8层 、 2 2层 、 2 4层 , 可 根据进 料 气质 条件 的变 化灵 活操 作 。2 0 1 3年 9月 扩 能建 设 前 , 受 原料气气质及硫磺 回收产能影响, 脱硫单元 日均处 理量 为 1 5 O 1 0 m。 / d , 溶 液 循 环 量 约 9 8 m。 / h , 贫 液入塔 层 数 1 4层 。扩 能建设 后 , 该单 元 日均处 理量 为 1 8 5 1 0 m。 / d , 溶 液循 环量 约 1 3 0 m。 / h , 入 塔层 数 2 4层。投产 以来运行平稳 , 可保证较好的吸收效 果 , 满足了产品气 净化度合格外输的要求l_ 1 ] 。脱硫 单 元 流程见 图 1 。 图1 脱硫单元流程图 F ig u r e 1 F lo w o f d e s u lf u r iz a t i o n u n i t 2 . 1 . 2脱 水 单 元 脱水 装 置 采 用 9 9 . 7 叫 的 三 甘 醇 TE G 脱 除湿净化天然气 中的绝大部分水 , 经 吸收塔脱水后 的干气作为商品气外输 ; 吸水后的三甘醇采用常压 火管 加 热再 生 , 贫 液经 换 热 、 冷 却 、 增 压 后返 回 TE G 脱水塔循环使用[ 1 ] , 其工艺流程见图 2 。 2 . 1 . 3硫磺 回收单 元 硫磺 回收 工、 I I 套装置 均采用具有 国内 自主知 识产权的 C P S工艺处理来 自脱硫单元的酸气 , 硫磺 回收率达 9 9 . 2 5 , 两套装置共用一座 液硫池和尾 离器 气处理装置, s O 总排放量≤1 2 0 k g / h , 日硫磺产量 1 4 7 t E 。 C P S工 艺 为 改 良低 温 C l a u s 硫 磺 回收 工 艺 , 由 1 个 热反 应段 、 1个 常规 C l a u s 反应 段 和 1个 后续 低 温 C l a u s 反 应段 组成 。该 工艺 最 明显 的特点 在 于先 对催 化剂 再生 后 的反 应 器 进 行 预 冷 , 待 再 生 态 的反 应器 切换 为低 温 吸 附态 时 , 另 一 反 应 器 才 切 换 至再 生态 , 全 过程 中始 终 有 两 台反 应 器 处 于 低 温 吸 附状 态, 有效避免了同类工艺不经预冷就切换所导致 的 切换期 间硫磺 回收率降低 和 S O 峰值排放问题。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 1 8 廖铁 等 万州天然气净化 厂生产运行及技术 改造评价 贫富液换热器 图2 脱水单元流程图 Figur e 2 Fl o w of de hy d r a t ion u n i t 图3 硫磺回收单元 l 套流程 图 F i gu r e 3 F l o w o f s u lf ur r e c ov e r y un i t 硫磺回收 工套装置 5年 的运行结果表 明, 装置 设计合理 , 安全可靠 , 关键设备运行平稳 , 硫 回收率 稳 定 。其 主要流 程分 别见 图 3和 图 4 。 2 . 2技术 改造及 优 化 2 . 2 . 1工艺方 面 的改进 阻泡剂 放大 管进 口阀原安 装在 溶液 循环 泵 出 口 管 线上 , 利 用泵 出 口压 力 8 . 0 MP a 作 为 压 送 阻 泡 剂 的动力 , 不利 于 阻 泡 剂 的缓 慢 、 平 稳 注 入 , 同 时造 成 阻泡剂 注 入 漏 斗 切 断 阀、 放 大 管 进 出 口阀 损 坏 。 现改 为利 用贫 液置 换泵 出 口压力 1 . 0 MP a 作 为注 入 动力 , 如 图 5所 示 , 虚 线 代 表 整 改前 的动 力 来 源 , 实线 代 表 目前 投用 流程 。 为 了保 证 尾 气 灼烧 炉 的 灼烧 温 度 , I套 硫 磺 回 收 装 置C P S 再 生 反 应 器 入 口温 度 经 常 高 于设 计 值 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 3卷第 6期 石油与天然气化工 CHEMI CAL E NGI NE ERI NG 0F 0I L 8 L GAS 酸 图4 硫磺回收单元 I I 套流程图 F i gu r e 4 Flow o f s u l f ur r ec ov er y u n i t 至溶液 过滤器 贫液置换泵 图5 阻泡剂注入流程整改示意图 Figu r e 5 I mp r o ve me nt s ch emat ic diag r a m o f d e f o a me r i n j e c t i o n fl o w 3 4 4。 C 。2 0 1 2年装置检修时 , 通过在二级过程气 再 热 器 的进 出 口管线 上 增设 1路 调 温 阀组 , 当 C P S 反应 器再 生 时 , 可 利 用 从 常 规 C l a u s冷 凝 器 出来 的 冷过 程气 温度 约 1 2 9℃ 和 出二级 过程 气再 热 器 的 热过程气掺合 , 保证尾气灼烧 炉灼烧温度和再生反 应 器人 口温度 均 能满 足设计 要 求 。 I套硫磺 回收装置凝结水罐设计 压力为 0 . 6 8 MP a , 二次闪蒸蒸汽从顶部排空 , 实际为开式 回收 , 在散失大量热量的同时, 会对 整个凝结水系统造成 氧腐蚀 。为了防止 氧腐蚀 , 同时对二次 闪蒸蒸汽进 行 回收, 在 2 0 1 2年大修 时, 将凝结水罐顶部排汽管 线引至蒸汽冷却风机 的进 口管线上 , 回收蒸汽并将 溢流管线 圈6 凝结水系统改造前示意图 Figu re 6 Sc h emat i c diag r a m of c on d en s at e s y s t em b ef ore i mp mv e men t 蒸汽放 空至 大气 溢流管 线 图7 凝结水系统改造后示意图 Figu re 7 Sch emat i c diag r a m of c on d en s at e s y s t e m a f t er imp reve me n t 加阀门, 隔绝氧气进入凝结水罐 。I I 套硫磺 回收装 置设计 时 已消 除此 问题 引。凝 结水 系 统改造 前后 示 其再 次进 行冷却 。 同时 , 在该设备 的溢 流管线上增 意图见 图 6和图 7 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 2 0 廖铁 等 万州天然气净化厂生产运行及技术 改造评价 2 . 2 . 2仪表 方 面的改进 1 脱硫单元再生塔现场玻板液位计长期显示 假液位 , 再生塔差压无法测量 , 分析认为再生塔储液 段顶 部溶 液温 度 约为 1 2 5℃ , 液 位计 内部 的细 小 通 道和差压计 引压管线上使用 的截止 阀均有节 流作 用 , 热气 冷凝后 积 聚在通 道 内 , 无法 顺利 排 出 。将 液 位计改为筒体式玻板液位计后 , 因其内部无节流件 , 形成较大的直通 口径 , 冷凝 的液体会在重力作用下 顺利流回塔内, 从而消除假 液位现象。将差压计 引 压管 线 上的截 止 阀改为 球 阀后 , 差 压可 正常 监测 。 2 产 品气 H S分 析 仪 探 头 安 装 在 脱 水 单 元 净 化气 分离器 出 口管 线 上 , 当湿 净 化气 不合 格 需 从 脱硫 单元 放 空时 , 无 法实 时监 测湿 净 化气 中 H。 S含 量变化。现 已将探头安装位 置移至湿净化 气总管 上 , 使其能在湿净化气放空过程中及时监测到 H s 含量 的 变化情 况 。 2 . 3 其 他 在 5年 的装 置运 行 过 程 中 , 主要 进 行 了 以下 技 术 改造 1 蒸汽锅炉原设计燃料气总管通过 1只 自力 式 压力 调节 阀减 压后 送 至 3台锅 炉 的燃 烧 机 , 为 了 提 高锅 炉燃料 气供 给 的可 靠 性 , 后 增设 2只 自力 式 压力调节阀, 将其改为燃料气总管分 3根管线各通 过 1 只 自力式 压 力调节 阀减压后 送 至 3台锅炉 的燃 烧 机 , 避免 了仅有 的 1只 自力 式 压 力 调 节 阀 出现 故 障时可 能导 致 3台锅 炉停 运 的情 况 。 2 工 厂疏 水 阀设 计 选 用 热 动 力 型 圆盘 式 疏 水 阀 , 该疏 水 阀利 用热 力 学 原 理 , 使 阀片 上 下 产生 不 同压 差 , 驱动 阀片 开关 阀 门 , 但这 种热 动力 式疏水 阀约有 3 的蒸汽 泄漏 率 。工 厂疏 水 阀 主要 用 于硫 磺 回收单元和硫磺成型装置 的保温蒸汽疏水 , 设备 运行温度较高 , 消耗的蒸汽潜热较小 , 产生的凝结水 量也较少 , 因此漏气率较低的倒置桶式疏水阀更适 合工 厂实 际 。 3装置 目前存在的主要 问题及对策 装 置运 行 近 5年来 , 部分设 备 出现故 障 , 加之装 置多 次停 电停产 , 暴露 出一 些 设 计 和施 工 过 程 中存 在 的问题 。经 过技 术改进 后 , 目前 装置 运行 平稳 , 各 工艺参数接近或优 于设计 值 , 节 能减排效果 明显 。 以下 为 目前装 置存 在 的主要 问题及 对策 。 3 . 1工艺部 分 当前 级过 滤 器 差 压 超 过 1 0 0 k P a , 需 切 换 清 洗 时 , 活性 炭 过 滤 器 压 力 较 前 级 过 滤 器 前 的压 力 低 。 在切 换 过 滤 器 时 , 因为 活性 炭 过 滤 器 正 线 流程 有 1 段高于其 出口的竖直管线 , 溶液在压差的作用下会 倒灌进入活性炭过滤器 , 造成活性炭被搅动、 冲刷, 导致活性炭粉末增多并污染溶液 , 流程见图 8 。 溶 系 图8 活性炭过滤器流程图 Fi g ur e 8 Fl o w of ac t i v e c ar b on fi l t er 器 系统 前级过滤器刚切换结束时 , 活性炭过滤器 的进 、 出口管线均 出现溶液倒灌 , 活性炭过滤器前后压差 见式 3 P1 一 Po p gh1 Apf 1 1 P2 一 Po p gh z Apf 2 2 Pl --P2 p g h l AP n 一 p g h 2 Ap s z 3 若此时停运活性炭过滤器 , 开启旁通阀, 则旁通 阀前 后压差 如 式 6 所示 P 一 P。 △ n 4 P2 一 P3一 △户f 3 5 P1 一 P2 一 APt 4 APt 3 6 当活性 炭 过 滤 器切 换 运 行稳 定 后 , 溶 液 正 向 流 通 时 , 活 性炭 过滤 器前后 压 差如式 9 所示 P1 一 P o p g h 1 Apf 1 7 P2 一 Po p gh2 一 △ f 2 8 P1 一 2 一 p g h 1 △户 f 1 一 p g h 2 -- Ap f 2 9 若此 时停 运 活性炭 过滤 器 , 开 启 旁通 阀 , 则 旁通 阀前 后压 差见 式 1 2 P1 一P 3 A pf 4 1 0 P2 一P3 Ap f 3 1 1 P1 一 2 一 Apf 4 一 Apf 3 1 2 式 中 , h 为 活性 炭 过 滤 器进 口管 内液体 高 度 , m; h 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 3 卷第 6 期 石 油 与 天 然 气化 工 CHEMI CAL ENGI NEERI NG 0F 0I L 8 L GAS 6 2 1 为活性炭床层 内液体有效高度 , m; / x p 为活性炭过 滤器进 口管线压 降, k P a ; / x p 为活性炭过滤器 出口 管线压降, k P a ; / x p f 。 为旁通阀及管线压降, k P a ; A p “ 为后 过滤 器 压 差 , k P a ; P 。为 活 性 炭 过 滤 器 顶 部 压 力 , k P a ; P 为过滤器刚切换结束时活性炭过滤器进 口压力 , k P a ; 。 为过滤器刚切换结束 时活性炭过滤 器 出 口压 力 , k P a ; 。为后 级 过 滤 器 出 口压 力 , k P a ; 为过滤器切换运行稳定后活性炭过滤器进 口压 力 , k P a ; P 为 过滤 器切换 运 行稳 定后 活性 炭过 滤 器 出 口压力 , k P a 。 综 上所 述 , 当切 换 前 级 过滤 器 且 不停 运 活 性 炭 过滤器时, 一P 一P z , 可 以 看 出 投 用 活 性 炭 过 滤 器 进 行 前 级 过滤器切换操作时, 活性炭过滤器前后压差 比平稳 时 大 , 会造 成 溶液倒 灌 的情 况 ; 若 切换 时 停运 活性 炭 过滤 器进 行操 作 , 活 性 炭 过 滤器 前 后 压 差 比平 稳 时 小 , 不会造成溶液倒灌的情况。因此 , 应采取在切换 操作 前先 停用 活性 炭 过滤器 的方式 进行 操作 。 3 . 2仪 表部 分 1 回收装置主燃烧炉使用的两支高温吹气热 电偶 , 型号为 B型, 外保护套管材质为二硅化钼, 插 深均 6 5 0 mm, 使用寿命一般仅 4个月左右 。分析 认 为插深 过 长 、 炉 壁 开 口过 大 、 保 护 套 管 选 材 不 当 、 热电偶炉壁外露部分温度骤冷骤热均在一定程度上 影响了热 电偶寿命 。2 0 1 2年大修 , 换用高温刚玉材 质保护套管 , 缩短热电偶插深至 5 7 0 mm, 减小炉壁 开 口口径 , 在热电偶 的炉壁外露部 分用 陶纤毡包裹 后 , 至今使用正常, 但还需进一步观察使用效果。 2 MD E A 闪 蒸 罐 闪 蒸 气 流 量 测 量 选 用 横 装 转子流量计 , 由于气体流量波动等影响 , 测量数据波 动 大且 流量计 的转子 容易 损坏 。 3 MD E A 再生 塔 温 度 自动 控 制 存 在 缺 陷 , 再 生 塔塔顶 温 度受 富 液 量 波 动 的影 响较 大 , 且 时 间滞 后小, 造成通过重沸器蒸汽量变化 , 无法较好地将塔 顶温度控制在设计控制范围内。 4 结 语 万 州分 厂作 为西 南 油气 田公 司 目前 在 役装 置 中 处理高含硫原料气 的净化厂之一 , 承担着川东地 区 老 气 田滚动 勘探 开发 的重 要任 务 。随着 高含 硫天 然 气净化厂建设的不断深入 , 该厂在工程设计和运行 管理中所取得的经验可为其他高含硫天然气净化厂 提供技术参考。 参 考 文 献 [ 1 ]廖铁 , 闵杰 , 苏梦瑶 , 等.万州 天然气净化 装置运 行评价[ J ] .石 油与天然气化工 , 2 0 1 2 , 4 1 3 2 7 6 2 7 9 . [ 2 ]周彬 , 廖铁 .C P S硫磺 回收工 艺在万州分 厂的应 用[ J ] .石油与 天然气 化工 , 2 0 1 0 , 3 9 增 刊 1 1 6 - 1 9 . E 3 ]廖铁 , 苏梦瑶 , 李法璋 , 等.万州 天然 气净化 厂硫磺 回收单 元蒸 汽与凝 结水节 能 优 化措 施 [ J ] .石 油 与 天然 气 化工 , 2 0 1 3 , 4 2 6 5 8 2 5 87 . 收稿 日期 2 0 1 4 0 3 0 6 ; 修 回 日期 2 0 1 4 0 5 0 5 ; 编 辑 温 冬 云 下 期 要 目 1磷石膏、 NH。 联合矿化天然气净化厂尾气 中 C O 的 流 程 模 拟 2西 南地 区天然 气净化 厂尾 气减排 方案探 讨 3二 乙基 多硫 醚 混合硫 化 剂的合 成及 反应 机理 研 究 4塔二联脱硫 系统参数调整分析 5降低凝 析 油 H S含 量 的工 艺模 拟 及优 化 6粗 汽 油和精 制 油制 氢技 术在 连 续重 整装 置 开 工 中 的应 用 7液化 天然 气工厂 重 烃脱 除工 艺方案 比选 8煤 制甲醇中的合成 气深冷分 离制 L NG 的工 艺研 发 9 L NG 产业链 动 态模 拟仿 真平 台应 用现状 和展 望 1 0 L NG 储备 库 BOG 回收工 艺研 究 1 1抗 温抗 盐复合 缓蚀 起 泡剂 的 室 内评价 及应 用 1 2气 井井 下挂 片腐蚀 监测 工 艺研 究及应 用 1 3氢监 测技 术在 含硫 输 气管 线上 的应 用 1 4低渗透 油藏 CO 泡沫驱室 内 评 价及 数值模拟研 究 1 5 X X P 一 1固体 消泡 剂在 川西 气 田的应 用 1 6天 然 气能量计 量 的技 术进展 1 7进 口生物柴油调合燃料与进口柴油质量对比研究 1 8液化 石 油 气组成 色谱 分析技 术探 讨 1 9 HAZ OP技术在 C NG储 气井风险评价中的应用 2 0 S I L分析技术在炼化企业在役装置上的应用 2 1建 筑群 外埋地 燃 气 管道 泄 漏的风 险 性评估 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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