杏河轻烃站分子筛脱水装置使用及优化经验介绍

王娟娟 赵泉安

(长庆油田第一采油厂杏河集输大队杏河轻烃站,陕西延安 716000)

杏河轻烃站分子筛脱水装置使用及优化经验介绍

王娟娟 赵泉安

(长庆油田第一采油厂杏河集输大队杏河轻烃站,陕西延安 716000)

分子筛脱水装置主要用于轻烃生产中原料气脱出水分,避免发生冻堵及提升产品质量,为关键生产设备。轻烃回收系统主要利用负压抽气压缩机回收大罐挥发气、原油稳定气及井场原油伴生气,将这些气体回收后,通过加压、冷却的方式,使气体在高压、低温状态下分离成液化石油气和稳定轻烃,整个系统正常运行时,最低温度可以达到零下30℃,这就对气体中水分要求极其苛刻,所以分子筛脱水装置对于轻烃生产来说非常关键。

分子筛 脱水 低温 冻堵 优化

1 分子筛脱水装置原理简介

分子筛撬有两台干燥塔,一个塔在进行吸附脱水时另一塔进行再生。两塔功能每隔8h切换一次。

吸附操作：原料气经过原料气压缩机二级入口分离器冷却至35℃以下,进分子筛脱水装置。在分子筛脱水装置内,吸附气经过前置过滤器过滤分离掉固体杂质及少量凝液,在吸附塔内干燥脱除水分,经过后置过滤器过滤分离掉固体粉尘后进原料气压缩机二级入口,吸附8h后对该干燥塔进行再生操作。

再生操作：再生气进入再生气压缩机增压后,经换热器换热,电加热器加热至180～200℃,进再生塔,在再生塔内热气流使水脱附并被带出,再生塔出口温度到130～135℃,加热结束。之后对再生塔进行冷却,先切断电加热器电源,再生气压缩机出口气通过换热器和电加热器副线进再生塔,将塔内热量带出,再生塔出口温度到50℃,冷却结束。

2 分子筛脱水装置在杏河轻烃站的应用及优化改造

2.1 初次安装

实际运行中存在的问题有以下几点：(1)分子筛脱水装置为全自动控制系统,由于排污管线在冬季运行过程中经常发生冻堵,造成自动控制系统报警。站内员工对自动控制系统、自动控制阀门认识少,学习、理解程度不够,造成系统故障后维修困难。(2)杏河区块原料气中硫化氢浓度高,高含硫气体进入分子筛脱水装置以后,很快会腐蚀阀门、管线,造成阀门内漏,关闭不严。且板翅式换热器内部流道面积小,含硫杂质进入后很容易造成换热器内部堵塞,流道面积减小,使再生气压缩机出口憋压。(3)轻烃处理系统生产出的干气,从干气外输管线处接一条流程至分子筛脱水装置,作为再生气气源。由于杏河轻烃站原料气气源较富,分子筛脱水装置正常投运后,系统生产的干气量只有50m3/h左右,不能满足分子筛再生气量要求,使得再生不彻底。且再生气从分子筛再生塔出来后直接接入放空管线,容易造成管线冻堵。

在分析了以上造成分子筛脱水装置不能正常工作的原因后,对整撬进行了更换,并在工艺流程上做了相应调整。

2.2 第一次改造

(1)将利用系统生产的干气进入分子筛再生流程改为用分子筛吸附塔出来的干燥气体进行再生,保证再生气气量充足;(2)废弃原有自动控制系统,两塔互相切换过程的电磁气动球阀全部改为球阀,球阀易维修、更换,可以保证分子筛脱水装置连续运转,且员工在操作过程中能及时发现运行中存在的问题,降低事故的发生频率;(3)原有流程中,再生气体直接进放空系统,冬季运行过程中经常造成放空管线冰堵,给生产带来很大困难。改造后,再生气体进入一级空气冷却器冷却、二级分离器分离掉水分后,进入分子筛脱水装置吸附塔循环利用,解决了冬季运行放空管线冻堵的问题;(4)吸附和再生两个塔及前置过滤器、后置过滤器、再生气压缩机进口过滤器排污全部改为手动操作,由员工定时将凝液放空,确保塔器内不存积液,可以延长分子筛使用寿命。

2.3 第二次改造

针对以上问题,对分子筛脱水装置进行改造,主要的改造内容有以下几点：(1)将侯市反供干气作为再生气气源,再生气在进入再生气压缩机之前利用气动调节阀将压力控制在0.15MPa,从再生气压缩机出来的压力为0.2MPa,这些气体进入再生塔进行再生,因再生塔运行压力低于吸附塔压力(再生塔0.2MPa左右,吸附塔0.45MPa左右),所以即使阀门发生内漏,再生塔内的高温气体也不能进入吸附塔内,不会造成原料气压缩机进气超温;(2)将再生气压缩机与分子筛脱水装置分开,再生气压缩机出口与分子筛脱水装置相连管线中间增加一段软连接;(3)拆除板翅式换热器,再生气从再生气压缩机出来后直接进电加热器加热后进再生塔;(4)单独安装一套冷却、分离装置,再生塔出来的气体进入冷却装置冷却、脱水后,进入再生气压缩机循环使用。(5)将分子筛脱水装置上所有的阀门更换为不锈钢高温阀门。

经上述改造以后,在实际运行过程中,存在以下问题：(1)阀门依旧频繁内漏;(2)再生气从再生塔出来后的温度上升,压力增大,为保证再生压力稳定,一部分气体从管线放空处排空,导致进再生塔的气体流量不能满足再生要求,再生效果不理想,分子筛脱水装置不能完全将原料气中水分脱除;(3)新增的冷却风机及分离器需每隔半个小时进行一次排污,以防止带有水分的气体进入再生塔进行再生,降低再生效果。(4)整橇为手动操作,排污频繁,员工劳动量太大。

2.4 第三次改造

(1)吸附塔塔顶出来的干气作为再生气气源,再生气进再生塔的流量通过气动调节阀进行监控,保证流量在130m3/h左右。从再生塔出来的湿气直接进入一级分离器供整个系统循环使用,由于吸收塔运行压力高于一级分离器压力,所以不需要再生气压缩机提供气体流动的动力。(2)两塔切换、加热、冷却的温度控制、冷却风机启停控制全部采用自动控制。(3)去掉板翅式换热器。(4)用两个四通球阀控制两塔切换,球阀采用不锈钢材质,降低阀门故障频率。

经这次改造后,整个脱水装置运行效果良好,完全实现了连续正常运转。综合上述改造经验,得出以下结论：

(1)高含硫气体进行干燥脱水时需考虑换热器流道面积,若确实需要利用换热器进行换热时,可考虑整个装置的管线、阀门、设备全部采用不锈钢材质,这样可以延长设备的使用寿命;(2)分子筛脱水装置再生气流量必须保证在130m3/h以上,才能保证再生完全,达到彻底脱除水分的目的;(3)再生气在冷却脱水后可以循环使用以降低气体的使用量;(4)可以利用轻烃处理整个大系统作为循环,将系统生产出来的一部分干气作为再生气气源对分子筛脱水装置进行再生。这样既可以去掉再生气压缩机,保证再生气量稳定,又可以保证分子筛再生塔出来的湿气不会因为脱水不干净而冻堵管线。

[1]中国石油天然气集团公司人事服务中心.轻烃装置操作工[上][下],2004,石油工业出版社.

[2]中华人民共和国化工行业标准.4A分子筛HG/T 2524-2010.