东坪集输站天然气三相分离工艺分析及优化

何振涛 车海龙 田方舟(中国石油青海油田分公司采气三厂, 甘肃 敦煌 736202)

东坪集输站天然气三相分离工艺分析及优化

何振涛 车海龙 田方舟(中国石油青海油田分公司采气三厂, 甘肃 敦煌 736202)

天然气脱水脱烃、脱除杂质是天然气处理工艺中的一个重要环节。本文针对现有的分离情况进行分析，寻求更为有效的分离方式。

旋风分离器;预脱水器;三级净化技术;分离效率

东坪集输站自2015年扩站投运后，要求外输气水露点低于最低环境温度约5℃左右，烃露点低于环境温度。其处理流程见图1。

图1 400万方天然气处理装置流程简图

1 设备运行期间出现的问题

(1)绕管换热器冻堵频繁，换热器的换热效果变差，导致节流后温度升高，干气外输烃、水露点较高。之后检查发现注醇雾化器堵塞严重，注醇量不足导致冻堵，而在换热器集液包中取样发现黑色杂质较多。

(2)在乙二醇再生撬的注醇管线内，发现大量淡黄色盐结晶，同时精馏塔出现腐蚀现象，缓冲罐中有大量泥沙。

针对以上问题对东坪1井区地层水进行水样化验后，发现K+/Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO、HCO含 量 都 比 较 高，极 易 形成碳酸钙、硫酸钙垢等沉积物，从而结垢导致管道堵塞，而Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO、HCO3

-为溶解的无机盐类，这些溶解无机盐类会形成溶解气，一般溶解气为O2、H2S、CO2，这些溶解物质都有较强的腐蚀性，会对我们的管道和设备造成一定的腐蚀。

以上现象表明上游分离器分离效果差，天然气处理撬预脱水器未发挥分离效果(投产运行以来无液位建立)，导致机械杂质、盐水、重烃进入下游。机械杂质对设备管线等零部件产生冲蚀；盐水在乙二醇再生撬再沸器高温处理下，析出盐结晶，附着于管线滤网等；重烃和乙二醇结合产生胶状物，造成醇烃分离效果差(下游乙二醇富液经蒸馏后乙二醇贫液含油量达到20%左右)，导致下游乙二醇污染严重，循环再生困难。

2 东坪集输站分离装置的改进优化建议

针对东坪集输站出现的问题，考虑采用三级净化技术路线。即在立式重力分离器的基础之上，加设一级旋风分离器，同时对预脱水器进行改造，使其具有高效过滤的作用。

(1)分离器的选用 东坪集输站的重力分离器可以脱除来气中大于100μm的砂石、铁锈等固体杂质及大直径游离水。

为去除天然气中直径大于40μm以上固体杂质及液滴，以保证天然气的气质、管道上阀门的密封及流量计的测量精度等，可以加设旋风分离器。旋风分离器具有以下优点：①结构简单，分离效率高，制造、安装投资少；②属静设备，维护操作工作量小；③性能稳定，操作弹性大；④不受气体种类、气体中固体颗粒浓度以及温度、压力的限制,应用范围非常广。

(2)预脱水器的改进 预脱水器投运后由于设计尺寸过小，结构简单，气体流速过快，没有充足有效的沉降时间，故始终无液位建立。为使其得到有效利用，依照HGSD高效气体过滤的原理，将其改造为三层过滤箱体，箱体内填装具有强吸附能力的特制SRI系列中空纤维作为滤料，由上至下按密度逐步从紧密到疏松排列。1#箱体与2#箱体、2#箱体与3#箱体之间各装有中间毛毡1片。较大的尘粒等杂质在下层的较粗滤料中得到截留，而较小的尘粒等杂质由于较轻会随天然气上行，在上层的较密的滤料中得到捕集，即粉尘在多层滤料中呈立体分布(见图2)。

图2 改进后预脱水器示意图

3 实际运行效果分析

长庆油田第一净化厂原有过滤分离系统由卧式重力分离器及卧式过滤分离器构成。由于分离效果不佳，造成换热器管束堵塞、管壳内污物沉积，下游设备结垢严重，多处附着有软性污物。为解决这些问题，于2011年采用HGSD/170k原料气精细过滤器作为天然气净化装置原料气的分离过滤器。在正常生产过程中，较改造前过滤器排污量明显增多，过滤效率较好,。

结合东坪生产实际，可以对改进后工艺做出以下效果评价：(1)净化效率高：总效率将达 99% 以上，能够捕集微米级和亚微米级的粉尘颗粒。改进后工艺过滤精度可以调节，备有40余种滤料，最高过滤精度可达0.1μm(高性能膜滤料)，并且可以根据需要调整组合。(2)耐受性好：特制的中空纤维滤料具有很大的弹性，改进后工艺的耐受性远好于滤芯式过滤器。(3)适应性强：当含有大量粉尘等杂质的天然气进入天然气净化装置时，作为预处理的高效旋风分离器作用尤为明显，可适用于极端恶劣的工况条件。(5)经济效益可观：利用原有的预脱水器，仅在改变内部结构，购置滤料产生费用。

[1]李新宇,李春亮.HGSD/170k原料气精细过滤器在天然气净化装置中的应用[J].石油技师，2014.