分析轻烃回收装置乙烷不合格率

1 装置现状

2×106Nm3/d轻烃装置主体部分引进于美国福录公司, 装置设计处理天然气能力为每日200万标准立方米, 操作弹性为设计能力的±20%, 乙烷收率为85%。装置总投资约1.3亿元人民币。

轻烃回收装置主体部分由原料气预分离、增压、脱水、膨胀制冷、氨吸收辅助制冷、分馏、储运、火炬放空和余热回收9个系统组成。原料气主要来源于辽河油田的欢喜岭、双台子和兴隆台三个区块的伴生气, 经装置处理后将天然气分离为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及轻质油产品。装置的核心设备为燃气轮压缩机组和膨胀机。原料气由0.05MPa.G经两缸三段14级压缩机压缩提高到3.8MPa.G。经两级冷箱换热达到-87℃在脱甲烷塔中脱去甲烷, 塔顶甲烷气经换热、膨胀制冷、再换热再膨胀制冷的两级干式逆增压膨胀工艺后外输。塔底乙烷以下的轻烃经脱乙烷塔、脱丙烷塔和脱丁烷塔生产出乙烷、丙烷、丁烷和轻质油产品。

乙烷是轻烃厂主要产品之一, 且全部外销。现由于用户对产品质量提出了更高的要求, 致使轻烃装置产出的乙烷不合格率增多, 即未能达到用户的新标准, 被视为不合格品, 用户拒绝, 而拒收的乙烷只能全部返回原料气中, 造成能量和能源的极大浪费。所以乙烷不合格率增高直接影响到装置全年生产任务。

2 影响轻烃装置乙烷不合格率原因分析

2.1 原料气中乙烷含量少

原料气主要来源于辽河油田的欢喜岭、双台子和兴隆台三个区块的伴生气, 其乙烷含量多少直接影响了乙烷不合格率。

2.2 脱甲烷塔顶制冷温度

脱甲烷塔将甲烷从塔中脱出作为干气外供, 其余液相物料则为混合轻烃。脱甲烷塔在轻烃回收装置中起到至关重要的作用, 直接影响了后续产品的质量。脱甲烷采用氨冷剂制冷作为辅助冷源, 双级膨胀制冷作为主要冷源的混合制冷方式, 使塔顶制冷负温达到-87℃。如果脱甲烷塔顶制冷温度达不到设定温度, 会使乙烷等重组分跟甲烷一起外输, 极大的影响了进入脱乙烷塔乙烷的含量, 造成乙烷不合格率提高。

2.3 甲烷塔底液位控制

脱甲烷塔底物流通过液位控制阀进入脱乙烷塔。脱甲烷塔底液位控制故障, 使脱甲烷塔底液位忽高忽低, 造成脱甲烷塔底分馏不彻底, 甲烷随液烃进入脱乙烷塔, 乙烷产品中含有甲烷, 造成乙烷不合格率提高。

2.4 脱甲烷塔底温度

脱甲烷塔底热量由塔底重沸器提供, 热介质为贫氨液。脱甲烷塔底温度一般设定在60-70℃之间, 若温度高出设定值, 则乙烷会被蒸出随甲烷进入干气管线中外输, 进入脱乙烷塔的乙烷含量会减少, 造成乙烷含量过低, 使乙烷不合格率提高。若脱甲烷塔底温度低于设定值, 则部分甲烷不能被蒸出, 会随乙烷以下的轻烃进入脱乙烷塔, 造成乙烷产品中甲烷含量过高, 使乙烷不合格率提高。

2.5 脱乙烷塔塔顶温度

脱乙烷塔顶气相 (主要是乙烷) 进入脱乙烷塔冷凝器, 与冷介质液氨换热使得部分冷凝形成两相物流, 到脱乙烷塔收集器进行气液分离, 上升气体经收集器中的除雾网进一步除去雾状液滴, 然后通过脱乙烷塔顶压力控制阀外输乙烷产品。塔顶温度过高使丙烷以上轻烃不能得到很好的分离, 随乙烷进入产品, 使乙烷不合格率提高。而脱乙烷塔顶温度过低, 又会使部分乙烷冷凝进入塔底, 随丙烷以上轻烃进入后续分馏系统, 造成乙烷不合格率提高。

2.6 脱乙烷塔塔底温度

脱乙烷塔底液相混合轻烃经塔底重沸器加热, 加热介质为贫氨液, 进一步对重组分提浓后通过液位控制阀将混合轻烃 (丙烷以上组分) 输送到脱丙烷塔。脱乙烷塔底温度过高使丙烷以上轻烃进入脱乙烷塔上部, 随乙烷进入产品。脱乙烷塔塔底温度过低又会使乙烷不能得到充分换热进行分离, 随丙烷以上轻烃进入后续分馏系统。

2.7 轻烃装置系统压差高

轻烃装置系统压差过高, 会造成轻烃装置无法正产运行。需要对轻烃装置进行热吹, 将轻烃装置系统温度升高, 此时装置参数异常, 会造成轻烃产品质量受到极大影响, 造成乙烷不合格率提高。洗涤塔在天然气烃烃回收装置中比较少见, 该装置原料气通过洗涤塔后, 脱水量占原料气总含水量的85%, 分离出重烃占装置总回收烃量9%, 减少了分子筛干燥器脱水负荷和压缩机负荷。洗涤塔塔顶温度控制在9℃-15℃, 洗涤塔塔顶温度高会使洗涤塔中水去向分子筛中, 增加分子筛负担, 不能把水充分脱出。在深冷状态下, 在管道中结成水化物。会造成分子筛中毒结焦, 严重影响原料气脱水效果, 水进入深冷系统, 造成冻堵。分子筛再生气温度低, 不能使分子筛充分加热, 会使分子筛加热完成后, 分子筛中含水, 影响下一步分子筛工作, 会使水进入后续深冷工艺中, 造成系统压差高。

3 结语

在轻烃回收装置中, 脱甲烷塔作为装置分馏的核心, 采用氨冷剂制冷作为辅助冷源, 双级膨胀制冷作为主要冷源的混合制冷方式, 只有将脱甲烷塔各参数达到设定参数, 才能最大限度的保证后续轻烃质量, 从而保证乙烷合格率。并且对分子筛、洗涤塔等重点设备加强参数管控, 保证设备达到正常工况, 确保乙烷合格率。对于轻烃回收装置保证乙烷合格率应加强装置参数管理, 使各种能量能够达到充分利用的效果, 通过对工艺参数精心的计算及细致的研究, 对多种工艺设计方案做技术方面和经济方面对比分析, 从而优化工艺流程, 达到优化控制参数。

摘要：辽河油田油气集输公司兴隆台轻烃回收厂建于1987年, 于1989年7月正式投产, 主体装置从美国福陆公司成套引进, 是当时国内规模最大的深冷轻烃回收装置。目前装置已连续运行27年, 超过服役年限。装置设计处理天然气能力为每日200万标准立方米, 操作弹性为设计能力的±20%, 乙烷收率为85%。在能量利用上也是非常充分合理, 全部热能利用可达85%。现分析轻烃回收装置乙烷不合格率主要原因, 总结方法。

关键词：分析,轻烃回收装置,乙烷不合格率

参考文献

[1] 吕红波, 易明新, 刘念景, 刘金斗, 杨长军.提高轻烃回收装置乙烷收率的技术措施[M].石油与天然气化工, 2003, 6.

[2] 蒋洪, 朱聪, 练章华.提高轻烃回收装置液烃收率[M].油气田地面工程, 2000, 8.