天然气深冷装置再生气冬季冻堵分析及解决方案.pdf

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1、岱9icJJ(川lJ_㈣)试验研究==■—===一～一_l_ll一‘⋯一一==一一一一一天然气深冷装置再生气冬季冻堵分析及解决方案范印帅大庆油田工程有限公司摘要：大庆油田已建深冷装置均采用分子筛吸附脱水，其再生过程中再生气携带出大量水分，经冷却分离后呈饱和含水状态掺入外输气管线，对外输气水露点影响较大，冬季经常发生管道冻堵事故，影响下游用户安全用气。针对再生气含水量高对外输气露点的影响，从降低再生气掺入外输气的水量角度考虑，对再生气流程和存在问题深入分析。深冷装置再生气热吹过程中所含的饱和水分进入外输气导致总外输气露

2、点升高，是造成冬季输气管道冻堵的主要原因。提出几种降低外输气水露点改造方案，经过对比确定采用再生气三甘醇脱水方案。关键词：深冷装置；分子筛脱水；冻堵；再生气；水露点；三甘醇脱水doi：10．3969／j．issn．1006-6896．2015．9．014大庆油田天然气深冷处理装置均为深度回收轻段的一段时间内。烃装置，采用分子筛吸附脱水工艺对原料气进行脱300水处理。采用两塔脱水流程，一塔吸附，一塔再生再生气进⋯塔温度／＼盈厦和冷却。两塔交替循环使用达到连续干燥的目的，200分子筛吸水饱和后通入再生气／冷却气对其进行再

3、＼鹊生、冷却处理，达到分子筛的反复利用。由于大赠水分蒸发／＼＼＼＼庆地区冬季严寒，含水再生气会掺人外输管网，冬1O0季运行时经常发生下游用户管网冻堵情况。因此，塔__⋯如何解决深冷装置外输气含水高的问题，对于天然U4b时间／h气管网冬季运行的安全性与稳定性，保证下游用户图1再生气出吸附器温度变化曲线用气安全具有重要意义。表l为热吹阶段不同再生气冷却温度条件下总1外输气存在的问题及分析外输气水露点的计算值。由表1可以看出，热吹阶经压缩、冷却、分离后的原料气，进入分子筛段含水的再生气掺入外输干气对露点影响较大，再进行变温

4、、变压吸附脱水。脱水后分子筛再生的再生气冷却温度越高，外输气露点越高。再生气空冷生气和冷却气掺人到外输气管道中。通过对深冷装器在冬季可充分利用环境温度，在保证管束不冻的置水露点化验，分子筛热吹阶段外输干气出口处露前期条件下尽量将含水再生气冷却至较低温度(实点升高至一16．3。C，换算为管输工况压力下露点为际操作最低可冷却至15。C)，从而减少带人外输干5．5。C(理论计算值为4．8DC)，这是导致冬季发生气的饱和水量，降低外输气出口的水露点温度。冻堵事故的主要原因。表1深冷装置外输天然气7k露点计算数据℃分子筛吸附器

5、在8h的再生／冷却周期中，热吹露点环境温度≤lO2O3O和冷吹时间各为4h。热吹时间里，再生气首先给分子筛脱水系统再生气冷却分离温度203040分子筛床层加热升温，床层温度逐渐升高，此时分热吹阶段再生气分水罐出口露点203040--子筛吸附水分脱除量较小；当温度升高到一定拐点增压机增压后塔顶气露点-60．260．260．2后，床层温度保持一段时间的基本恒定，此阶段是总外输干气出口露点-7．8O．9l6．3分子筛吸附水分被蒸发而随再生气大量带出的过在11月至次年6月期间，大庆地区地面以下程，出塔再生气经冷却分离后含有饱

6、和水，进人外1．52ITl处土壤温度为0。C左右；7月至10月埋深输干气造成外输气露点迅速升高。由图1温度变化处土壤温度较高，可达512。C。冬季装置运行曲线可见，再生气进入外输干气带人大量饱和水的时，分子筛热吹阶段外输气露点理论计算值过程，是在热吹起始阶段和分子筛吸附水分蒸发阶为一7．8。C，可满足比最低输送环境温度低5。C的要一28一油气田地面工程(http：／／www．yqtdmgc．com)第34卷筇9期【2015．09)(试验研究)求。夏季装置运行时，由于再生气空冷器冷却温度表2三塔脱水方案外输天然气水露点

7、计算数据℃较高，分子筛热吹阶段将有大量水分进入外输干环境温度≤1O2030分子筛脱水系统再生气冷却分离温度2O3O4O气，导致外输气露点升高。一方面，较热季节外输热吹阶段再生气分水罐出El露点2O3O4O气露点高于埋地处土壤温度，会有水冷凝下来，在增压机增压后塔顶气露点一60．2-60．2-60．2管道中逐渐积聚增多，进入冬季后造成管线冻堵；总外输干气出口露点-16．1-8．9—1．7另一方面，春冬、秋冬交替季节再生气空冷器冷却以下，在再生气空冷器按最低冷却温度20。C操作温度达不到设计要求，也会造成外输气露点高于埋

8、的条件下，计算外输干气出口露点为一16．1。C。考地处土壤温度，发生管线冻堵问题。虑到管线施工时土壤回填质量不易保证，容易存在综合以上分析，再生气热吹过程中所含的饱和土酥松、缝隙等问题，冬季地面以下1．5～2m处土水分进入外输气导致总外输气露点升高是造成冬季壤温度往往低于0。C，对于埋地管线，环境温度管道冻堵的主要原因，并且深冷装置外输气露点不