装置内部水合物防冻技术研究

王金婵 陆铭娟 许阳芳 庞翠华 张娅薇

摘要：南八深冷是将天然气进行深度脱烃的天然气处理装置，设计制冷深度为-86℃，在此温度下，为了防止天然气水合物冻堵的发生，需要将天然气原料气用分子筛进行深度脱水。但是目前分子筛的脱水效果比较差，装置经常运行在-80℃左右，制约装置的轻烃产量。

南八分子筛脱水系统在分子筛吸附5小时脱水效果开始下降，6小时后下降更为明显。因此，有必要探索试验新的技术方案，提高分子筛的解析效果，使装置在最优工况下运行。

关键词：防冻技术；脱烃

（一）再生气温度对分子筛再生程度的影响试验

首先，通过以往工作数据得出南八深冷导热油炉的最大热负荷能力。其次，对分子筛系统参数进行优化调整，通过降低再生气量提高再生气温度，并对其再生及脱水效果进行考核。通过试验数据分析得出分子筛再生效果达到最优的控制参数，进而预防后续制冷单元发生天然气水合物冻堵，为装置安全生产提供保障。

当再生气量为8000m3/h时，分子筛在较短时间内升高到约160℃，因为温度相对较低，分子筛解析后期温度升高减缓，再生时间长。当再生气量为6562m3/h，这个流量下的再生的分子筛开始温度升高较慢，但再生后期因为再生气温度为270℃，与分子筛之间有大温差，所以分子筛出口再生气温度能够升得更高。在此再生流量下的分子筛再生效果不好，吸附6小时后，原料气露点上升比较快；吸附结束时的原料气露点只有-72.2℃。8小时以后的原料气露点偏高，不能满足生产需求。

由于热吹结束后分子筛必须进行冷吹降温，在试验过程中A塔热吹时间过长，此时B塔为了防止冻堵进行了一定的升温，影响了轻烃产量。所以，有必要进行改进试验研究来杜绝这个问题。

改进实验：通过在一个再生周期内改变再生气量，提高再生温度考核

（1）通過变气量再生对南八深冷分子筛系统脱水效率优化调整试验

首先，再生气量调整为8000m3/h，导热油炉在正常负荷下，经加热的再生气温度达到230℃，对分子筛进行解析。通过程序控制完成分子筛的初步再生，系统转入第二步的冲刺再生。

其次，再生气量调整为6560m3/h，导热油炉负荷不变，可使经加热的再生气温度达到270℃，本阶段运行3小时。这个温度的再生气可使经过初步再生的分子筛得到彻底再生，使其吸附的水完全解析出来，此时分子筛的活性更高，脱水效率更强。

最后，再生塔转为冷吹过程，将气量调节为8000m3/h，利用20℃的干气进行冷吹，逐渐将吸附器冷却，冷吹气出口温度接近40℃时，冷吹结束，分子筛吸附设备转为备用状态。

（2）试验结果和分析

图1-3中两条曲线对比可知，变气量再生结合了大气量和小气量再生的优点，充分利用了大气量再生时所携带的能量，让分子筛得到更好的再生。

在图1-4中蓝色曲线所体现的是没有经过再生气量调节的原流程再生情况。分子筛解析再生程度不好，原料气吸附后的露点值在8小时以后下降很快，在吸附终了时的露点值为-72.2℃，如果装置此时仍保持原来的制冷温度，装置很容易出现水合物冻堵。

在图1-4中粉色曲线是变气量再生吸附后的原料气露点，通过两步解析，分子筛再生程度很彻底。由以上两条曲线分析可知，变气量再生通过减少分子筛再生后期的气量而提高再生气温度，加大了再生气和分子筛之间的温差，达到了很好的再生效果。试验后深冷装置原料气的制冷深度可以加深2℃～3℃而不发生冻堵现象。

2、分子筛系统试验结论

综合上述分析，采用变气量调节解析技术，可以在导热油炉负荷恒定，不增加额外能耗的前提条件下，提高分子筛的解析效率，进而提高分子筛的脱水能力，深冷装置的制冷深度可以更深。该技术的应用缓解了南八深冷装置的导热油炉因功率较小对装置制冷深度的制约。分子筛吸附时间增长2小时，实际上就是分子筛的使用寿命提高了25%。

参考文献：

[1]孙胜勇，李玉军.南八深冷装置分子筛脱水系统优化运行措施[J].天然气与石油，2017，35（03）：30-35.

[2]仲磊.南八深冷装置设计[D].东北石油大学，2016.

作者简介：王金婵（1996.03--），性别：女籍贯：广西藤县人；民族：汉族，

学历：本科；毕业于：北部湾大学； 现有职称：无 ；研究方向：自动化.