轻烃回收装置冷箱压差增大原因及解决方案

左青松，周文龙，秦学亮(中国石油塔里木油田公司，新疆 库尔勒 841000)

0 引言

新冠肺炎疫情给各行各业的发展建设带来一定的机遇与挑战，对轻烃回收装置改进升级工作来说也不例外，相关企业要加强对时代机遇的把控，提升轻轻回收装置的运行安全及工作效率，从而促进企业的进一步发展。疫情防控压力下面对低油价压力，势必要增强完善提升轻烃回收装置的运行安全性，做好相关产品的管理以及控制工作，增强对相关产品质量的全面分析和考量，应用精准运行、提质增效，提高企业效益。

1 装置概况

轻烃回收装置中最主要的施工工艺则为成熟性的透平膨胀机膨胀制冷法，该种方法属于一种比较新型的工艺方式和手段。

某处理厂的管线需要将某一些的凝析天然气融入到分离器中，将某一些的机械杂质去除，增添一些游离水，这样才可确保分子筛直接进入到干燥塔中，确保原料中的气体饱和以及水分可直接脱水至水露点-60 ℃以下。在经过换热器与低温干气和液烃换冷等工序之后，再将某些经过透平膨胀机膨胀制冷之后的气体放置在制冷器之后，将其直接放置于乙烷塔脱丁烷塔分离即可，确保最后的工程施工工序能够经由天然气压缩器直接向外输出，从而得到脱丁烷塔底对应的轻质油、液化石油气等物质。2021年3月以来在初期运行2月余，某处理厂已经出现了一系列的工程设计以及仪表操作的问题，导致该装置管路障碍或是运行不通畅的原因在于压差增大，装置的不正常的生产[1]。该种情况下，面对某一些的压差增大，很可能会造成比较明显的不利影响。从分子筛干燥器的再生流程再生温度再生气流量切换周期等进行有效调整，以此直接解决压差问题。

2 分子筛干燥器工艺流程分析

原料气在进入到装置之后，首先需要确保其直接进入到分离器中，将某一些的游离水以及杂质物去除即可，将某一些的原料直接的过度到过滤分离器中，以便能够直接的过滤掉某一些残余的水，在零上25～30 ℃下进入分子筛干燥器，将某一些比较饱和的水分直接吸收掉，确保某一些的分子筛可在进入之后某一些的天然气中水露点为-60 ℃以下，干燥过后的原料气在进入到粉尘中，可以将某一些的分子筛粉尘去除，并将其直接的过度到制冷系统中做好全面的分离。在本次的分析中装置设计是选用国产某公司生产的3A分子筛，每一次的分子筛需要在每一塔中直接填充一些3 A分子筛3.5 t，每8 h切换一次，填充高度62 m。在实际的操作中，需要确保再生气的进口温度为290 ℃，热吹冷吹时间为8 h，再生气量为6 000～8 000 m3/h，从入口自上而下流经干燥塔，借助分子筛将其直接转变为干气，然后再应用对应的装置做好增压处理。当前的分子筛再生气流程主要包括三种：

(1)再生气为原料气，该种原料气直接经过粉尘过滤之后会转变成干气。该种流程最主要的便是降低天然气的压缩机需求，降低压缩机的操作效率，但该种装置的具体操作时比较简单的。其还存在一些比较明显的缺陷，原料气的总量为15%的气体可直接用于再生，实现轻烃回收，且其并不会影响下游液化气的实际产出值。装置可从社会经济利益作为基础着手点，确保操作中不再采用该种流程[2]。

(2)再生气为压缩机出口气体。该种装置流程的操作也是比较简单且稳定，但由于其含有一些半干气，某一些湿气再生会对周边的分子筛造成重大影响。当前的出口天然气即使经过润滑油过滤器做好了前期的过滤工作，但是依旧存有一些微量的润滑油，这些润滑油一旦进入到分子筛会在上面结炭，使得分子筛可直接的做好压缩循环，进一步的增强压缩机负荷量，增大压缩机无功功率，确保其在原料高时可直接增强对压缩机的影响[3]。

(3)再生气为膨胀机增压端出口干气。该种装置流程的操作依旧比较简单和稳定，在操作运营中不会影响具体的装置回收效率，甚至也不会对装置操作造成任何的负面影响。在实际的生产中，一般未能采用该流程，主要源于冬季操作中操作的稳定性。但是由于夏季分子筛出口温度最高只能达到55 ℃，夏季膨胀机增压端出口干气高达48 ℃，此时会直接影响到分子筛的具体吸附效果，严重时还会导致压缩机的入口温度过高[4]。

3 轻烃回收装置冷箱压差增大情况

3.1 天然气丙烷以上组分与压力、冷凝温度

天然气在压力、温度等条件一致时依旧会存有不同的液化率。与此同时，天然气含C3成分越多，其实际上的液化率越高。一旦周边地区的温度降低、压力增加，就会增大天然气的液化率，但双方之间并没有任何的比例。一旦天然气在低压、高温的环境下，其会有着比较明显的增长值。若是压力上升，那么温度会下降，因此，在减小操作装置的压力时，需要提升轻烃回收率，增强实际的轻烃回收装置的制冷能力。

3.2 压力、冷凝温度

丙烷以的回收量趋势规律并不明显，在新的背景下，若是处于标准范围内，那么乙烷成分的增加会增大轻烃回收量。一旦压力值出现上升，那么轻烃回收量会随着冷凝温度的下降上升，乙烷以下组分回收量的变化情况亦是如此。丙烷回收量在冷凝温度低于-30 ℃时，不会随着温度下降而增加。故想保障轻烃回收装置运行的安全性以及高质量性，不可能直接无底线的降低冷凝温度。一般来说，装置原料气换热器压差达到0.5 MPa，可以采用用天然气冷吹解堵，确保装置重新运转，直到脱乙烷塔液相管线冰堵，从而直接做好管线和低温分离器解堵。

3.3 冷凝温度、压力中能耗

装置能耗是随着增压机的压力面增长而增长，一旦压力超过2.0 MPa时，其实际上能耗增长幅度会直接变慢，主要源于压力越高，膨胀机回收的能量越多。蒸发器温度降低，装置总能耗增加，能耗的增长幅度存有明显性差异，曲线斜率呈现出一系列的波动，但总体来看还是比较平稳的，能耗增长幅度会长期处于一种比较缓和的状态，曲线斜率出现有效的变化。一旦装置的实际温度降低，比如说，温度低于-20 ℃时，曲线斜率变化会十分剧烈，能耗增加，甚至可能是由于膨胀机制冷压缩机制造低品位冷量所需的功耗大所导致。轻烃回收装置的压力越高，能耗越大。因此，1.40 MPa的能耗曲线一直以来都是一条直线。根据相关要求可知，回收装置的压力并不一样，其所对应的拐点也不一致，若是想要确保轻烃回收能耗降低，势必要将不同压力曲线的拐点温度作为装置的冷凝温度。

4 轻烃回收装置生产工艺改进举措

4.1 改造前级工艺流程

在对应的轻烃回收装置中，原油伴生气若是利用得当，有着十分重要的作用，此时，势必要对原油伴生气的相关装置进行有机改造，增添一些压缩机入口、出口过滤效果和排液频次，直接导致相关杂质物被排除干净。与此同时，需要应用过滤式分离器将装置内的水分直接去除掉，除去原油伴生气中的小部分烃和少量的液态杂质，将气直接的注入到复式压缩机组中。如果需要用到两台以上的压缩机则要采用并联电路的方式，直接对其做好增压处理。

4.2 提升分子筛流程温度，降低水露点温度到-60 ℃

分子筛因具有规整的孔道结构、可调变的酸性及良好水热稳定性，被广泛的应用于吸附分离、离子交换、工业催化等领域。工业上采用分子筛进行气体的吸附分离，可将微小性质差异的气体分子分离开。同时，分子筛可在较高温度和较低吸附质分压下增大吸附容量。由于分子筛是固体酸，可有效减少液体酸(如硫酸、盐酸)腐蚀设备、分离困难问题，因此，分子筛已在石油化工等领域得到广泛应用。一般使用膨胀机制冷压缩机作为轻烃回收的主要装置，必须对蒸发温度和型号予以足够的重视。对于轻烃回收装置中能量回收率较低的问题，不仅要考虑到换热器的型号，还要考虑到低温部分的保温效果，例如阀门、工艺管线等是否具有良好的保温效果。分子筛的再生温度，在实验室里最高可以达到600 ℃而不烧坏分子筛，在工业生产上如此高温不大现实，但实际运行时发现再生温度低于280 ℃时后级冷箱压差出现波动风险增大，调整到280～300 ℃冷箱压差逐渐缩小并在低限运行，且水露点达到-68 ℃。因此合理提升再生温度能够有效提升水露点效果，同时对减小冷箱压差具有明显积极作用，但不是再生温度越高越好，越高会造成再生温度过盈，增加运行能耗及运行成本。因此通过运行实践掌握进站来气组分和运行能耗合理调节再生温度满足运行要求[5]。

4.3 使用冷箱旁通流程调节温度变化

对轻烃回收装置中的冷箱旁通流程进行改造，将温降较大流程增加升温复线，在温降过大或换热后温度低于下限时通过升温复线进行回温调节，确保温降缓慢不发生冻堵。设置压差控制回温调节回路，在压差增大时启动升温复线进行压差控制，通过实践及摸索，确定压差增大拐点及预防性回温调节控制回路，确保压差合理且不影响温降，保证下游运行参数符合运行要求[6]。

5 结语

综上所述，现阶段某处理厂愈加重视轻烃回收装置冷箱压差的出现情况。为进一步提升对该装置的相关问题分析，势必要依据实际情况做好装置改进以及考量，定期或者不定期增强对回收装置的应用处理，以提升产品质量为主要目标，明确生产中的安全性以及可靠性。在此期间，在进行压力以及温度检测时，势必要构建确定化的方案，明确轻烃回收装置的运行规律，实现最小化的能耗耗费，提高运行效率，提升运行效益。