大牛地气田甲醇回收系统阻垢工艺优化改造

摘 要：大牛地气田气井产出的含甲醇污水“四高一低”的特点造成甲醇回收系统设备结垢，尤其是给料泵（屏蔽电泵）结垢严重。造成装置进料量降低、工艺管线堵塞、机泵发热烧毁等事故，严重影响正常生产运行。本文理论联系实际，对二号集气站内甲醇回收系统缓蚀阻垢工艺进行了优化改造，收到了良好的效果。

关键词：甲醇回收 缓蚀阻垢 工艺改造

中图分类号：X741 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（c）-0079-01

中石化华北分公司大牛地气田向气井注入的水合物抑制剂是甲醇。注入的甲醇一部分蒸发到气相中，另一部分则溶于水相成为含醇污水。由于在很多气井井口注醇，甲醇用量很大。为了环境保护，必须从含醇污水中回收甲醇。从多井集气站计量和生产分离器收集到的含醇污水流入站内的污水罐后，通过罐车拉运到净化厂第二处理站的甲醇回收装置集中回收。甲醇回收采用单塔精馏工艺。从甲醇精馏塔塔顶回收的甲醇产品进入产品储罐后，又通过罐车拉运到气田各集气站内循环使用。塔底达标废水经加药处理、过滤后统一回注地层。采用这种甲醇回收工艺流程，对含醇污水中的甲醇浓度要求低，甲醇回收率大于99%"，回收的甲醇产品浓度大于90%。通过研究分析，可以将气田甲醇污水看作甲醇-水两相系统，采用精馏工艺使甲醇再生。

1 结垢形成原因

（1）含醇污水的特点[1]。大牛地气田含甲醇污水成分复杂：高浊度、高矿化度、高腐蚀性、高含铁量、低pH值“四高一低”的特点，自各集气站拉运来的污水中除含有井口注入的甲醇外，还有凝析油、悬浮物、化学助剂等多种有机物等。如果原料水中大量的钙、镁离子，碳酸氢根离子，铁离子进入甲醇回收装置，即使缓蚀阻垢剂选型和加药量都合适，也只能阻止垢样结块，并不能阻止碳酸钙、碳酸镁等晶体的生成，而碳酸钙、碳酸镁等晶体的生成则会堵塞装置，垢的成分很复杂，因此影响结垢的因素很多。

（2）温度对结垢的影响。温度的影响主要是改变易结垢盐类的溶解度。盐类垢中以碳酸盐为主。分析结垢原因为当温度升高时，分解，产生结垢。

该反应为吸热反应，温度升高，平衡向右移动，有利于的析出。

（3）压力对结垢的影响。结垢有气体参加反应，压力对之影响相对较大。压力降低，式（1）向右进行，可以促进结垢。在管道输送的过程中，压力一般都是降低的，因此结垢趋势都是一直增大。

（4）流速对结垢的影响。在所有各类污垢，污垢增长率随流体速度增大而减小。这可解释为，虽然流速增大可以增加污垢沉积率，但与此同时，流速增大所引起的剥蚀率的增大更为显著，因而造成总的增长率减小。流速降低时，介质中携带的固体颗粒和微生物排泄物沉积几率增大，管道结垢的几率也明显增大，特别是在结构突变的部位。

流速的突变也可以解释为压力的变化，如果流速突然加大，引起局部脱气，使CO2分压降低，式（1）平衡向右移动，引起CaCO3结垢。

（5）pH值对结垢的影响。研究表明，提高溶液的pH值，碳酸盐溶解将迅速结晶，使渐进污垢热阻增大，污垢形成的诱导期缩短，促进污垢的生长；但pH值太低，会加大腐蚀，引起腐蚀垢。介质pH值的确定，需要同时考虑这两方面的为题，选择合适的pH值。推荐范围为6.5～8.0为宜。

2 结垢的影响

甲醇回收系统主要有以下几个部位容易结垢：预处理转水管线、给料泵、精馏塔盘及装置区换热器、重沸器管束。根据对来站水质的跟踪和检测得知：水质预处理效果的好坏，将直接对甲醇回收装置产生影响。大牛地气田水质变化较大，这给加药处理增加了难度，造成设备结垢现象明显，给料泵（屏蔽电泵）泵内结垢更为严重，长时间运行，装置进料量明显降低，装置区换热器管束、精馏塔盘结垢堵塞、管线管径变小、装置处理能力下降、能耗增加。结垢严重时，甚至会致使泵体烧毁，完全堵死管线，被迫停车检修，影响正常的生产运行。

3 工艺优化改造措施

针对第二处理站甲醇回收系统结垢的问题，经过大量的现场考察、分析，收集上述问题进行讨论研究，对目前的缓蚀阻垢剂加注方法进行工艺改造：在现有的给料泵前的进口管线上增加缓蚀阻垢剂加药管线，安装控制阀门，控制药剂的摄入量，促使原料水在进入给料泵之前就与缓蚀阻垢剂进行混合溶解，经过给料泵之后进入装置区，降低给料泵吸附钙镁离子含量，大大减缓了原料水对给料泵的结垢趋势，达到了阻垢的目的。改造前后流程示意如图1。

4 效果与结论

经过现场装置运行效果分析、观察和取证证实：经过在给料泵前加注缓蚀阻垢剂工艺优化改造后，装置结垢问题得到了改善，提高了装置运行效率，收到了良好经济效益。

（1）进料量明显改善。通过一个月的缓蚀阻垢剂加注工艺改造，目前的进料量由原来的4～5.5 m3/h改善为平均6 m3/h左右，有效的提高甲醇回收装置的处理能力。（2）给料泵的维护周期延长。给料泵改造前需每周对泵内进行一次的清垢处理，维修次数频繁。经过这次工艺技术改造以后，对给料泵清垢周期延长到两个月一次，维修次数明显减少，有效降低了劳动强度和维修成本。（3）甲醇回收装置精滤滤芯寿命延长。精细过滤器滤芯改造前每周更换一次。采用新工艺加注缓蚀阻垢剂以来，过滤器滤芯两月更换一次，大大降低了污水处理成本费用。（4）精馏塔盘结垢趋势周期增长。从现场来看，工艺改进前清塔周期为15 d，最严重时清塔周期5 d，改造后清塔周期达到2个月，清塔周期明显增长，装置运行效率大大提高。（5）换热器换热效果提升。工艺改造后，对换热器斧头进行拆卸清洗，发现换热器结垢现象较以前有很大的减少，结垢周期明显的增加，同时，换热器的换热效果得到明显的提升。（6）经济效益明显。①优化改造前，每年因机泵结垢烧毁屏蔽电泵3台，每台成本2万元，改造后未发生机泵烧毁事故，节约成本6万元。②优化改造前，每年更换过滤器滤芯成本12万元，改造后维护周期延长8倍，每年节约成本约10万元。③优化改造前，每月平均每月清塔2次，每次劳务费用0.5万元，改造后平均1.5月清塔1次，全年节约成本支出8万元。

仅以上三项每年节约成本约24万元，经济效益明显。

参考文献

[1]陆柱.油田水处理技术[M].北京：石油工业出版社，1990.