浅谈轻烃回收装置运行系统的优化改造

于云龙（大庆油田有限责任公司天然气分公司油气加工三大队，黑龙江 大庆 163453）

浅谈轻烃回收装置运行系统的优化改造

于云龙（大庆油田有限责任公司天然气分公司油气加工三大队，黑龙江 大庆 163453）

油田的不断深入勘探开发导致轻烃回收装置原料气气质、进口压力和气量变化等工艺运行条件随之改变，特别是老区伴生气气质的不断下降极大地影响了现有工艺装置的产品质量和效益，同时新区块的不断投产又给现有工艺装置提出了新的生产要求，而现行工艺运行系统存在的不足使其对新的生产要求适应性差从而导致装置运行不稳定、轻烃收率降低，因此本文以A轻烃回收装置为例，分析其现行工艺运行系统存在的问题并提出优化改造方案，旨在为改造轻烃装置提升轻烃收率提供参考。

轻烃回收；循环水；振动

A轻烃回收工艺装置投产于2005年6月，原料气经透平膨胀机工艺制冷后经填料塔分离获得轻烃产品，目前年运转8016小时，天然气处理量为29.2×104m3/d，日产轻烃约2.853吨，轻烃收率可达80%以上。但在随着近年来工艺运行条件的变化，该装置轻烃收率有所下降，逐步趋近于轻烃收率设计值80%，需要对轻烃回收装置主体的运行现状进行分析，对存在问题加以改造。

1 预处理单元的运行状况及优化改造

1.1 运行状况及存在问题

A轻烃回收装置预处理单元工艺流程采用顺流再生流程，通过脱水干燥塔和粉尘过滤器等设备对原料气实施除杂质、脱油和脱水干燥等工艺处理，进而使原料气能够按照规定的水露点进入轻烃回收单元。目前，随着工艺运行条件的变化，该预处理单元运行状况与设计理想状况的偏离值日益增大，主要出现如下问题：

一是冰堵现象频繁发生，2015年四季度因冰堵被迫停车四次。经事故分析，其原因是顺流再生效果下降导致原料气在脱水干燥塔内脱水不充分，致使预处理单元流程后端发生冰堵迫使换热器前段压力过高而停车。

二是诸如因冰堵等原因导致管网压力过高甚至紧急停车时，利用原料气补气增加外输气压力效果不佳，紧急停车情况下不能为压缩机运行提供有效保障。分析其原因，是由于当前该轻烃回收装置在临时停车发生时原料气和外输气管线采用手动补气而非通过连锁阀根据压差的变化自动补气，不仅人为操作的时效性较连锁阀差，而且补多少气量才能实现压力平衡主要靠人为经验调节，准确性远低于连锁阀控制，实现压力平衡的操作难度大大增加。

1.2 改造方案

以解决A轻烃回收装置冰堵导致原料气脱水不充分被迫停车的问题，考虑对现有的预处理单元工艺流程进行改进。由于目前预处理单元工艺流程原料气与再生气均自上而下进入干燥塔，在原料气通过干燥塔被脱水吸附后到达塔底出口，而分子筛塔也是自上而下吸附再生气的水蒸气，倘若此时热吹未达到要求则会导致脱水后的原料气又吸收了积聚在分子筛下部的水分，造成原料气未能按照规定的水露点进入膨胀机降温，发生冰堵。

相比较，采用逆流再生流程则是再生气从干燥塔底部向上吸附脱水，原料气脱水后到达塔底出口接触的分子筛与顺流再生相反，刚好是最先达到再生合格的分子筛，因此逆流再生流程脱水干燥的稳定性要优于顺流再生流程。基于此，采用将A轻烃回收装置预处理单元工艺流程改造为逆流再生流程的方案。同时，在原料气和外输气之间安装连锁阀，为冰堵被迫临时停车时装置的压力平衡提供有效保障。

1.3 改造效果

通过检修期将预处理单元工艺流程由顺流再生改造为逆流再生后，有效解决了冬季冰堵频发发生问题，提高了A轻烃回收装置全年生产时间，由年运转8016小时上升至8165.27小时，开工率提升1.86%，达到95.36%。

2 轻烃回收单元的运行状况及优化改造

2.1 运行状况及存在问题

A轻烃回收装置轻烃回收单元采用膨胀机制冷工艺，将通过预处理单元脱水干燥后的原料气进入由板翅式换热器、增压透平膨胀机、低温分离器、脱甲烷塔、活塞式压缩机等设备组成的轻烃回收单元处理获取稳定轻烃（C5+）产品。目前运行存在的问题主要是脱甲烷塔底温波动大且难以精确控制，直接影响装置精馏水平，降低了C4+、C5+组份的收率，最终导致装置产量达不到设计要求。

2.2 改造方案

对脱甲烷塔工艺流程分析后发现，目前脱甲烷塔底温完全通过连锁阀自动调节泠凝水的排量和进入换热器给脱甲烷塔底加热的蒸汽量，而由于蒸汽加热具有滞后效应的特点，连锁阀自动控制也相对滞后，特别是对于瞬时冷凝水的排量调节精度不佳，致使塔底底温波动较大，瞬时底温甚至高达70℃ ，随之影响脱甲烷塔塔顶温度，降低轻烃收率。此外，目前脱甲烷塔底升温的介质采用的是直接从锅炉输送的高压蒸汽，压力约为0.65MPa，而通常脱甲烷塔底部加热仅需0.3MPa左右的蒸汽就可满足，而目前蒸汽进入换热器压力过高则会导致瞬时冷凝水排出量过多，进一步加大了连锁阀精确控制底温的难度，塔底温度急剧上升。

基于此，对轻烃回收单元工艺流程优化改造可采取两个方案：一是提高底温控制阀控制精度，将过去“完全自动”控制模式改为“自动+手动”控制模式，以连锁阀自动调节温度为主，配合手动控制瞬时冷凝水的排出量和速度，经实际操作反复探索，目前将底温控制阀手阀开度控制在4%～7%效果较好；二是在装置锅炉出口加装高、低压分离设备，降低脱甲烷塔加热蒸汽的压力，或者适度控制蒸汽出口阀压力，适度减少加热蒸汽的流量，已保持脱甲烷塔塔底平稳升温。

2.3 改造效果

通过上述改造，脱甲烷塔塔底升温平稳，急剧升温情况鲜有发生，杜绝了严重超温超压情况的发生，轻烃收率约提升2.3%。

[1]张东华，贺瑞萱.轻烃回收工艺技术发展现状[M].2014,42 (8):22-25.

[2]张东华.轻烃回收工艺技术发展现状[J].广东化工，2014 (04).