降低异丁烷水含量技术的研究与应用

2017-05-02许艳赫马慧明

河南化工 2017年3期

关键词：异丁烷丁烷中原油田

许艳赫，马慧明

(1.中国石化中原油田天然气处理厂，河南濮阳 457000 ; 2.中国石化中原油田普光分公司，四川达州 635000)

降低异丁烷水含量技术的研究与应用

许艳赫1，马慧明2

(1.中国石化中原油田天然气处理厂，河南濮阳 457000 ; 2.中国石化中原油田普光分公司，四川达州 635000)

针对异丁烷产品含水量超标的问题，分析了异丁烷含水超标的主要原因，提出降低异丁烷含水量的方案，并加以实施，取得了良好的经济效益和社会效益。

异丁烷；脱水 ; 分子筛

中国石化中原油田天然气处理厂丁烷厂是利用三气厂生产的混合丁烷作为原料，经过精馏生产出气雾剂级正丁烷、异丁烷。异丁烷产品作为处理厂的高附加值产品，按照天然气处理厂企业标准规定水含量≤20×10-6。

但是随着高纯异丁烷产品市场需求量的扩大，对原有产品脱水、脱硫装置形成了新的压力，经常出现异丁烷产品水含量超标的问题。根据现场异丁烷产品的连续采样检测可知，异丁烷产品水含量不能稳定的保持在20×10-6以下，一旦水含量超标，异丁烷产品将会作为普通混合丁烷销售，严重影响了企业的效益。因此，对异丁烷产品的整个生产过程进行系统分析研究，提出了解决问题的方案。

1 异丁烷产品水含量超标的原因分析

丁烷厂异丁烷产品中的水全部是由混合丁烷原料带来的，在丁烷分离过程中不产生额外的水。混合丁烷中的水来自脱丁烷塔，脱丁烷流程示意图见图1。经化验分析，脱丁烷塔中的水主要来自稳定塔底部的轻油来料。脱丙烷塔的来料已经经过分子筛脱水，水含量非常小。

图1 脱丁烷塔流程示意图

丁烷厂现有的异丁烷产品分子筛脱水装置没有分子筛再生系统，靠定期更换分子筛保证分子筛的脱水效果。分子筛脱水装置操作弹性小，生产负荷增大后不能满足产品的脱水要求。

2 降低水含量的方法

2.1 增加分子筛再生设施

针对丁烷厂异丁烷脱水装置的分子筛无法在线再生，不能满足高负荷生产要求的现状，考虑将异丁烷脱水装置更换为可在线再生的脱水装置。即将现有脱水塔及附属管线、管件更换为耐热设备(满足再生的温度需求)，增设一套分子筛再生设备，再生系统流程图见图2。

由于原有干燥塔只是对异丁烷进一步纯化，没有按照正常的两塔脱水流程设计，因此本项目将原有两台脱水塔更换为适应高温再生的脱水塔，每台脱水塔内分别填充3A和13X分子筛，流程调整为一用一备，保证工厂连续运行期间，可进分子筛再生。并增加相应设备和自控仪表等。

2.2 改变稳定塔底轻油去向

在现有工艺流程中，稳定塔主要处理三相分离器的油相，经稳定塔处理后，塔底轻油进入丁烷塔进一步分离其中的丁烷组分。这部分轻油水含量较大，是混合丁烷含水的主要来源。其组分主要是戊烷及戊烷以上组分，轻油是二气厂原料。如果能在稳定塔底改变轻油的去向，使这股轻油就可以直接作为二气厂原料，不再作为脱丁烷塔的原料，从而实现从根源上切断混合丁烷中水的来源。

图2 分子筛再生系统工艺流程简图

2.2.1 控制塔底轻油中丁烷含量的模拟研究

表1 稳定塔底温度与塔底轻油中的C4含量关系模拟计算表

注：图中参数为质量分数。

由表1模拟结果可见，当稳定塔底温度提高到120 ℃时，塔底轻油中的丁烷含量<2%，当温度升至123 ℃以上时，丁烷含量<1%。

2.2.2 控制塔底轻油中丁烷含量的实验研究

稳定塔操作温度控制在115 ℃(波动范围为111～120 ℃)时，对稳定塔底的轻油进行了12次取样分析，分析结果见表2。分析结果显示，稳定塔塔底轻油中丁烷的质量百分数在0.01%～1.74%，收集到罐里的稳定塔底轻油中丁烷的质量百分数为0.822 5%，<1%，满足二气厂原料对丁烷质量百分数的要求。

表2 稳定塔底物料丁烷含量分析结果

稳定塔设计图纸的参数见表3，由表3可见稳定塔操作温度控制在120 ℃以下，在设计范围内。

通过上述的软件模拟分析和现场实验可以看出，提高稳定塔底温度可以将丁烷组分从稳定塔中进行部分分离，经过分离后的轻油直接混入脱丁烷塔塔底物料收集到轻油罐中，满足二气厂对原料质量丁烷组分控制在1%以下的要求。

表3 稳定塔的部分设计参数

2.3 方案对比

从技术、投资、工期等方面对比增加分子筛再生系统和改变稳定塔底轻油去向两种方法：①增加分子筛再生装置对产品进行脱水改造方案，可控，工期8个月，投资201.68 万元，操作运行费用和工人劳动强度都比较高；②改变稳定塔底轻油去向改造方案，对现有工艺影响可控，利用检维修期间实施，工期一周，投资4万元，操作运行费用低，工人劳动强度低。