轻烃回收装置氨蒸发器技术改造

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1、轻烃回收装置氨蒸发器技术改造　　【摘要】本文介绍了河南油田江河净化站轻烃回收装置氨蒸发器的技术改造，通过对氨蒸发器在实际运行过程中存在的问题进行研究分析，找出原因，并结合本单位实际情况提出合适的技术改造方案，实施后提高了氨蒸发器的传热系数，达到了设计制冷效果，增加了液化气和轻质油的产量。【关键词】河南油田，氨蒸发器，存在问题，原因分析，改造方案，实施，效果1、概述河南油田江河净化站轻烃回收装置投产于1979年，至今已经运行了30多年。装置最初设计规模是处理原油伴生天然气10×104m3/d，由于油田到了开发后期，原油产量逐年递减，原油伴生天然气量也在递减，近几年天

2、然气量最高时5×104m3/d，最低时1.5×104m3/d，平均时气量为3×104m3/d。江河净化站氨蒸发器最初用两台90m2炼厂套管蜡结晶器改装；从1986年开始，使用上海石油化工机械技术研究所设计的100m2固定管板式氨蒸发器，设计安装两台，一备一用，由于氨蒸发器出口温度高，后改为两台串联使用，再后来改为四台串联使用，四台串联使用时，出口温度为-10～-15℃。5江河净化站氨蒸发器存在制冷温度经常达不到设计制冷效果，液态烃回收率低的问题。原设计10×104m3/d气量的氨蒸发器天然气出口温度为-20～-25℃，现在3ⅹ104m3/d气量时实际制冷温度只有-

3、14℃，与设计温度相差较多，影响液化石油气和轻质油总产量3t/d左右。2、原蒸发器现状及存在问题分析2.1原蒸发器运行现状原油伴生天然气经过丙烷气体压缩机进行增压，温度达到85～110℃，压力达到1.85～2.0Mpa。经水冷器之后，温度降为25～35℃，进入一级三相分离器除去游离水，液态烃进入脱乙烷塔。在一级三相分离器气相出口喷入三甘醇脱水，气体从一级三相分离器出来进入贫富气换热器，从贫富气换热器出来温度降为10～20℃。经过4台氨蒸发器制冷后温度达到-10～-15℃，压力为1.80Mpa，进入二级三相分离器。分离后混合液烃去下游塔系统蒸馏处理；贫天然气进入贫富

4、气换热器壳层，与管层富天然气换热后再通过计量外输。氨蒸发器4台均为2管程固定管板换热器，单台换热面积100m2，可以2串2并，也可以4台串联运行，实际流程是4台串联运行2、2原蒸发器存在问题2.2.1换热效果差。5原设计10×104m3/d气量的氨蒸发器天然气出口温度为-20～-25℃，而在四台氨蒸发器串联使用气量为3×104m3/d时实际制冷温度只有-14℃，与设计温度相差较多，影响液化石油气和轻质油总产量3t/d左右。2.2.2列管腐蚀结垢严重根据现场调研及提供的数据，近几年4台氨蒸发器平均每年要检修2次。主要是换热列管腐蚀严重，腐蚀物附着在列管表面形成积垢，

5、并且经常有腐蚀穿孔的现象发生（在检修时，已经将腐蚀穿孔的列管两端封堵）；还有就是列管内部部分有三甘醇粘结挂壁现象，影响传热效果和正常生产。2.2.3壳程气氨出口温度过高平常氨蒸发器壳程氨液位控制在50%的位置，控制液位以上的气氨过热温度偏高，第一级氨蒸发器的气氨出口温度达到了0℃以上。2.2.4管程有冻堵现象有一些列管内部有水化物生成现象，造成管程物流压降偏大。3、技术改造方案及实施提高制冷效果的关键是改造氨蒸发器的结构，强化列管内外侧流体的膜传热系数，即提高管程液体流速，并使气液相混合均匀，防止结冻；通过提高管程流体流速减少三甘醇挂管壁和结垢发生，从而降低阻垢系

6、数。为此提出对氨蒸发器进行如下技术改造。53.1氨蒸发器结构设计根据提供的设计基础参数和实际调查数据。氨蒸发器管程介质：高压天然气（原油伴生气），P=2.1MPa，流量Q=3～5×104m3/d，进口温度T1=10～20℃，出口温度要求T2≤-20℃，设计按T2≤-25℃。三甘醇：流量Q=500kg/h介质为液氨：P=0～0.05MPa，蒸发温度T=-30℃～-33℃。新的氨蒸发器除了能够满足高压原料气制冷温度外，还应该满足：管程内避免有三甘醇粘着物挂壁现象和经常性的结垢现象，减少检修次数。通过利用HYSYS进行物料和能量衡算，以及不同设备结构传热系数的反复核算，

7、最后确定改造后为BEM800-2.5/1.6-97-6/32-10I氨蒸发器。该蒸发器结构需要换热面积A=76.52m2，实际选取换热面积80m2（外管计算97m2），面积富余量为5%。3.2项目实施2011年7月15日完成设备施工图设计。2012年8月31日完成设备制造。实施更新改造的氨蒸发器选在净化框架底层东边的1台。2012年10月净化站大修改造时安装投运。54、实施效果通过这次改造取得如下效果：4.1由于管程数由2管程增加到了10管程，大大提高了管程流速。换热管内流速由原来的0.50m/s提高到1.7～2.5m/s，提高了传热系数。4.2由于采用不锈钢作为

8、换热管及管