三甘醇设备重沸器火筒腐蚀及甘醇损失情况浅析

一、工艺简述

经过分离脱掉大部地层水及泥沙的天然气, 从吸收塔底部进入向上流动, 经过泡罩塔盘与向下的三甘醇溶液形成逆流, 充分接触脱去天然气水分后由吸收塔顶流出后外输。三甘醇溶液吸收了天然气中的水份成为富三甘醇溶液, 从吸收塔底部流出进入再生部分, 在贫/富三甘醇换热器 (冷) 中与再生好的热三甘醇贫液换热后进入闪蒸分离器中;在这里分离出被三甘醇溶液吸收的烃类气体经上部出口排空, 而由闪蒸分离器底部排出的富三甘醇经过过滤器, 以除去其在吸收塔中吸收与携带过来的少量固体、液烃、化学剂及其他杂质。随后, 富三甘醇溶液经贫/富三甘醇换热器 (热) 预热, 进入重沸器上部的精馏柱中;在这里, 富三甘醇向下流人重沸器, 与由重沸器中气化上升的热三甘醇蒸气和水蒸气接触, 进行传热与传质;重沸器内由富三甘醇中气化的水蒸气经精馏柱顶部排至大气, 再生好的贫三甘醇溶液由此流出后经贫/富三甘醇换热器 (冷) 冷却, 然后经三甘醇泵加压去气体/三甘醇换热器进一步冷却, 最后进入吸收塔顶部循环使用, 完成整个三甘醇循环过程。

二、故障部位简述

三甘醇火筒为三甘醇脱水装置的关键设备之一, 放置于重沸器内, 主要作用为给重沸器内的富甘醇加热至规定温度, 实现含水三甘醇 (富甘醇) 内的水分形成水蒸气, 经精馏柱顶部排至大气, 达到提纯三甘醇, 重复利用的效果。

三、故障描述

某气田三甘醇脱水装置在使用一段时间内, 发现三甘醇本液减少, 且有从精馏柱顶部喷出、烟筒中大量烟气排出等现象, 初步判断为火筒漏失, 停装置, 拆卸检修后确认为火筒腐蚀穿孔。

四、原因分析

1. 天然气携带损失

由于三甘醇的蒸气压力很低, 造成出塔的天然气由于流速等原因携带部分三甘醇, 特别是在吸收塔的备压波动范围较大大、气流速度过快或气量不稳定的情况下, 三甘醇的携带损失明显。

2. 三甘醇被气体携带物污染

这里气体携带物主要指含盐碱类地层水, 天然气中携带的含盐碱类地层水进入三甘醇脱水装置后, 与三甘醇接触, 受温度影响气体携带盐碱物质在三甘醇溶液中的溶解度下降。当甘醇中盐碱物质含量达到200~300 mg/L时便会在火筒上形成沉积, 逐渐形成盐碱覆盖层, 从而造成火筒腐蚀的加剧, 而且会引起局部的温度升高导致甘醇降解, 由精馏柱排出, 造成三甘醇部分损失。

3. 分离器液体处理量影响

各大气田都建有一二级甚至多级处理设备, 当气田携液量达到一定数量后, 分离设备气体处理虽说可正常完成, 但部分分离器由于体积小, 造成气体停留时间短, 导致液体处理量减小, 从而增加了脱水撬前端分离设备脱水负荷, 而前段分离器一般对小颗粒水滴分离效果不佳, 致使将较多水分带入脱水撬吸收塔中, 导致三甘醇被盐碱物质污染变质降解, 尤其对于产出水水矿化度较高气田来说, 更容易在火筒壁形成结垢, 在高温条件下易形成局部过热区域, 加速火筒腐蚀。

4.

三甘醇溶液本体问题, 由于部分气田受管理等意思影响, 对采购三甘醇未进行入库质量检测及在使用前的过滤, 造成溶液本身已是质量不过关造成高温结焦, 二是溶液中所含杂质结焦, 直接造成火筒受热不均, 腐蚀加剧, 甘醇损失严重;

5.

三甘醇能量泵循环不畅, 三甘醇能量泵启动压力为4.5MPa左右, 当启动压力小于4.5MPa时, 受外输压力波动等影响, 造成三甘醇能量泵运行不稳定, 泵循环速度不稳, 导致富液罐局部受热不均, 富液加热时间过久造成部分三甘醇变质降解, 结焦并附着在火筒壁, 形成局部温度超高, 加速对火筒的腐蚀速度。

五、建议采取的措施

1. 平稳操作, 保持压力稳定

三甘醇吸收塔压力波动的设定值在很小的范围内 (±0.1MPa) 左右, 所以首先装置在加减气量时要缓慢操作, 升降压速度不能过快;其次过气量应控制在吸收塔设计处理范围内, 避免装置超负荷运行, 造成甘醇的损失, 最后由于大部分三甘醇脱水装置都建立在天然气外输处理厂, 受外输压力影响较大, 易产生回压等波动, 造成天然气进出塔流速不稳, 也导致天然气携带甘醇较多, 间接增大脱水负荷。

2. 定期对循环系统各部位甘醇取样分析

A、水含量:贫液中的水含量应低于1%, 富甘醇中的水含量一般不超过5%~6%, 水含量超标则需要调节重沸器的温度或改变循环量;一般贫甘醇的浓度在98%~99.5%之间, 富甘醇在93%~97%之间, 如果贫富液的浓度相差在0.5%~1.5%之间, 表明甘醇循环速度太快, 贫富液相差在4%~5%之间, 表明甘醇循环速度太低。

B、p H值:p H值应保持在7.0~7.5之间。

C、氯含量:确定甘醇中的氯含量, 一般 (重量百分比) 应低于1%。

D、固体含量:确定甘醇中悬浮固体含量, 如果固体杂质的量达到400~500 mg/L, 就应检查过滤装置。

E、铁含量:该值显示出脱水装置中腐蚀状况, 一般铁的含量低于5 mg/L认为无腐蚀发生, 如果达到10~15 mg/L表明甘醇液中有铁的腐蚀产物 (如氧化铁) , 铁的含量最高不应超过100 mg/L。

F、甘醇的类型及含量。如果三甘醇中的其它醇类增多, 则说明甘醇发生了降解, 则要检查重沸器的温度、甘醇循环量等及重沸器的结垢及火焰燃烧情况。

3.

合理调节生产参数, 遵照气田各自生产特点, 调节适当三甘醇能量泵运行压力, 且在保证正常生产情况下, 尽可能提升甘醇进吸收塔压力, 保证脱水效果。

4.

定期对前段分离器进行分离效果评价, 确保进塔气质符合基本脱水要求

5.

提高装置自身过滤系统的过滤效果, 加强过滤参数监控, 部分装置采用活性炭过滤方式, 由于活性碳滤芯从出厂到使用经过多次搬运, 造成部分碳粒破碎一定程度影响过滤效果或细粒碳粉被带入甘醇反而污染甘醇, 产生甘醇降解物及烃类物质影响脱水效果。

上述故障浅析, 仅为自身与设备操作人员结合工作经验及装置使用的特殊区域所谈, 不足之处请指正。

摘要：三甘醇脱水装置是目前广泛应用于气田的脱水设备之一, 其原理是利用三甘醇的亲水性, 通过与天然气的充分接触及高低温循环, 实现天然气的脱水目的及三甘醇的提纯重复使用, 以其使用可靠性, 经济型, 便捷性等, 被认可为各大气田主要脱水设备之一, 本文所述三甘醇脱水装置火筒腐蚀情况, 与产出水理化性质有很大关系, 因此谨以此文作为该设备使用的一例参考, 预防此类情况的相似发生, 避免不必要损失。

关键词：三甘醇,故障,分析