楊 剛 楊超超 楊 陽(yáng) 李 超 王 建 時(shí) 騰

中國(guó)石油化工股份有限公司西北油田分公司雅克拉采氣廠, 新疆 庫(kù)車(chē) 842017

0 前言

雅克拉集氣處理站(簡(jiǎn)稱(chēng)雅站)位于新疆庫(kù)車(chē)縣境內(nèi)的塔克拉瑪干沙漠北緣,設(shè)計(jì)天然氣處理量260×104m3/d,凝析油處理量17×104t/a,是集油氣計(jì)量、天然氣脫水、天然氣脫汞、制冷回收輕烴、凝析油穩(wěn)定、西氣東輸為一體的大型綜合型處理裝置。其中,凝析油穩(wěn)定采用閃蒸分離+精餾穩(wěn)定的工藝[1]。凝穩(wěn)塔及塔底重沸器堵塞嚴(yán)重影響換熱效果[2-3],影響凝析油輕組分的撥出率,造成輕烴、液化氣產(chǎn)量減少和進(jìn)罐凝析油揮發(fā)量增加。

1 凝穩(wěn)單元流程簡(jiǎn)介

凝穩(wěn)單元流程為:高壓計(jì)量單元的凝液經(jīng)過(guò)二級(jí)凝析油換熱器與穩(wěn)定凝析油換熱后依次進(jìn)入一級(jí)閃蒸分離器、二級(jí)閃蒸分離器、洗鹽分離器,在分離器內(nèi)完成油、氣、水的分離；脫水后的凝液再經(jīng)過(guò)一級(jí)凝析油換熱器換熱后進(jìn)入凝穩(wěn)塔進(jìn)行精餾穩(wěn)定；塔底液相經(jīng)一級(jí)、二級(jí)凝析油換熱器換熱降溫后進(jìn)入凝析油儲(chǔ)罐。塔頂回流罐氣相經(jīng)穩(wěn)定氣壓縮機(jī)增壓、冷卻、分離后進(jìn)入旋流分離器,液相經(jīng)回流泵增壓后進(jìn)入液化氣塔。雅站凝穩(wěn)單元工藝流程見(jiàn)圖1。高壓計(jì)量單元凝液(2.45 MPa,32 ℃)從二級(jí)凝析油換熱器的管程下部進(jìn)入,從管程上部流出;低壓高溫穩(wěn)定的凝析油(0.08 MPa,130 ℃)從二級(jí)換熱器殼程上部進(jìn)入,從殼程下部流出,實(shí)現(xiàn)凝析油換熱。

圖1 雅站凝穩(wěn)單元工藝流程圖

2 凝穩(wěn)單元運(yùn)行情況

凝穩(wěn)塔塔底溫度正常情況下在145 ℃運(yùn)行,2019年1月7日凝穩(wěn)塔塔底溫度開(kāi)始降低,只能加熱到110 ℃左右。1月8日、1月17日、1月25日分別進(jìn)行3次洗鹽,塔底提溫最高至125 ℃就開(kāi)始下降,從洗鹽后運(yùn)行效果來(lái)看仍不能恢復(fù)到原溫度運(yùn)行。由此判斷為塔底重沸器芯子臟堵、鹽堵導(dǎo)致凝穩(wěn)塔重沸器底溫回升受限。2月2日對(duì)凝穩(wěn)塔塔底重沸器進(jìn)行抽芯檢查,發(fā)現(xiàn)芯子外壁存在嚴(yán)重的鹽堵和部分泥砂,見(jiàn)圖2～3。2月3日更換20#+鋅鋁稀土共滲新管束[4]。2月3日18:00投運(yùn)新管束,塔底溫度從45 ℃開(kāi)始提溫,2月4日塔底提溫至105 ℃(對(duì)封頭熱緊),后開(kāi)始逐步緩慢提溫(每日提溫5 ℃),2月7日提溫至125 ℃(最高);2月8日～2月12日塔底溫逐漸降低至100 ℃,14日開(kāi)始在塔底溫度100 ℃運(yùn)行下進(jìn)行洗鹽且洗鹽前后未加破乳劑,洗鹽時(shí)間40 h。對(duì)塔底進(jìn)行提溫,最高提溫至120 ℃,本次洗鹽后塔底溫在105 ℃運(yùn)行。當(dāng)塔底溫度提至110 ℃以上時(shí),塔頂回流罐排水頻率明顯加快,塔頂溫和塔底熱油閥波動(dòng),嚴(yán)重時(shí)采取全回流提高分離效果。強(qiáng)制對(duì)凝穩(wěn)塔提溫,容易造成凝穩(wěn)塔液泛[5]。

圖2 管束外壁鹽堵照片

圖3 殼程內(nèi)清出的泥砂和鹽照片

3 相關(guān)因素分析

3.1 進(jìn)站油品物性

前期雅站凝析油油品顏色為稻黃色,二級(jí)閃蒸分離器取油水樣分二層。通過(guò)在站內(nèi)二級(jí)閃蒸分離器油相取樣,加入站內(nèi)消防水,發(fā)現(xiàn)樣品分三層,中間有一層不溶于水和油的絮狀物,見(jiàn)圖4;目前從凝析油進(jìn)罐管線(xiàn)上取凝析油樣,油樣顏色為黑褐色,懷疑進(jìn)站油品物性可能發(fā)生了變化,見(jiàn)圖5。

3.2 熱水溶解鹽試驗(yàn)

通過(guò)對(duì)凝穩(wěn)塔塔底重沸器管束外壁取樣進(jìn)行熱水溶解。將3大塊樣放入燒杯中,見(jiàn)圖6;取熱洗手水,水溫約45 ℃,原熱水氯根含量為625 mg/L,倒入燒杯中,5 min 后,3大塊樣大部分已溶解,取溶鹽后的水,化驗(yàn)氯根為32 827 mg/L,見(jiàn)圖7。根據(jù)鹽的溶解度與溫度的關(guān)系,水溫在40 ℃時(shí),鹽的溶解度最大,溫度低于或高于此溫度后鹽的溶解度均降低。

圖4 油樣加水后分三層照片

圖5 進(jìn)罐凝析油樣照片

圖6 鹽塊未加熱水時(shí)照片

圖7 鹽塊加熱水溶解后照片

3.3 破乳劑

破乳劑加入后向油水界面擴(kuò)散,由于破乳劑的界面活性高于原油中成膜物質(zhì)的界面活性,能在油水界面上吸附或部分置換界面上吸附的天然乳化劑,并且與原油中的成膜物質(zhì)形成具有比原來(lái)界面膜強(qiáng)度更低的混合膜,導(dǎo)致界面膜破壞,將膜內(nèi)包裹的水釋放出來(lái),水滴互相聚結(jié)形成大水滴沉降到底部,油水兩相發(fā)生分離,達(dá)到破乳目的[6]。瀝青質(zhì)含量越高,油-水界面膜的剪切黏度越大,界面膜強(qiáng)度越高,液滴在相互碰撞時(shí)界面膜越不易破裂[7-12]。所以在進(jìn)行破乳劑加注前,需根據(jù)進(jìn)站凝析油物性和含水情況進(jìn)行破乳試驗(yàn),篩選出合適的破乳劑。根據(jù)雅站凝析油物性、凝析油含水、進(jìn)站凝析油處理液量、站內(nèi)處理溫度等情況篩選出的破乳劑型號(hào)為FJ-3 B,破乳劑加注濃度為100 mg/kg。

3.4 洗鹽方式優(yōu)化

鑒于雅站前期凝析油穩(wěn)定單元凝穩(wěn)塔重沸器管束和二換管束發(fā)生過(guò)鹽堵和砂堵問(wèn)題[13],判斷凝穩(wěn)塔塔板有可能存在不同程度的鹽堵和砂堵[14],結(jié)合雅站凝穩(wěn)塔塔底重沸器管束外壁鹽塊熱水溶鹽試驗(yàn),制定兩種洗鹽方案,分別是邊生產(chǎn)邊洗鹽方式和跨塔洗鹽方式。

3.4.1 邊生產(chǎn)邊洗鹽方式

邊生產(chǎn)邊洗鹽方式工藝流程見(jiàn)圖8。

圖8 邊生產(chǎn)邊洗鹽方式工藝流程圖

1)通過(guò)關(guān)小塔底重沸器導(dǎo)熱油出口熱油閥開(kāi)度,降低凝穩(wěn)塔塔底溫度,控制塔底溫度在80 ℃左右。

2)在二級(jí)凝析油換熱器計(jì)量、生產(chǎn)單元來(lái)液管線(xiàn)上進(jìn)行破乳劑加注。

3)投運(yùn)清水加熱器,調(diào)節(jié)穩(wěn)定凝析油出口調(diào)節(jié)閥開(kāi)度提高洗鹽水進(jìn)塔溫度,洗鹽水進(jìn)塔溫度控制在40 ℃左右,用穩(wěn)定的凝析油給清水加熱器的洗鹽水進(jìn)行加溫。

4)加大洗鹽水的用量,洗鹽水用量由1 m3/h增加為3 m3/h,利于把凝穩(wěn)塔塔板和塔底重沸器管束附著鹽帶出。

5)在凝穩(wěn)塔塔底去重沸器進(jìn)口管線(xiàn)去開(kāi)排閥門(mén) W 11020 處取樣,化驗(yàn)洗鹽水氯根含量,根據(jù)氯根變化情況,觀察洗鹽效果和確定洗鹽時(shí)間,圖8紅色部分為洗鹽水加注流程。

3.4.2 跨塔洗鹽方式

跨塔洗鹽方式工藝流程見(jiàn)圖9。

1)關(guān)小塔底重沸器導(dǎo)熱油出口熱油閥開(kāi)度,降低凝穩(wěn)塔塔底溫度,控制塔底溫度在60～70 ℃;用凝穩(wěn)塔塔底重沸器洗鹽熱水對(duì)清水加熱器的洗鹽水進(jìn)行加溫,使洗鹽水進(jìn)塔溫度在40 ℃左右。按規(guī)程投用凝穩(wěn)塔全部跨塔事故流程,將洗鹽分離器液相出口調(diào)節(jié)閥后一級(jí)凝析油換熱器、二級(jí)凝析油換熱器旁通閥門(mén)LV 1107打開(kāi),關(guān)閉洗鹽分離器液相進(jìn)一級(jí)凝析油換熱器進(jìn)口閥門(mén),一級(jí)凝析油換熱器出口閥門(mén)LV 1103保持打開(kāi),凝析油通過(guò)圖9紅色管線(xiàn)進(jìn)二級(jí)凝析油換熱器后進(jìn)凝析油儲(chǔ)罐。

2)視凝穩(wěn)塔回流罐壓力按操作規(guī)程停運(yùn)穩(wěn)定氣壓縮機(jī)。

3)按操作規(guī)程逐步停運(yùn)凝析油塔底回流泵、停運(yùn)凝析油塔頂空冷器、關(guān)閉凝穩(wěn)塔回流罐采出及回流流程。

4)加大洗鹽水的用量,延長(zhǎng)對(duì)凝穩(wěn)塔和塔底重沸器的洗鹽時(shí)間;中控注意凝穩(wěn)塔回流罐的壓力、液位,發(fā)現(xiàn)壓力、液位波動(dòng)及時(shí)處理并通知現(xiàn)場(chǎng)崗位人員。

5)在凝穩(wěn)塔塔底去重沸器進(jìn)口管線(xiàn)去開(kāi)排閥門(mén) W 11020 處取樣,化驗(yàn)洗鹽水氯根含量,根據(jù)氯根變化情況,觀察洗鹽效果并確定洗鹽時(shí)間。

圖9 跨塔洗鹽方式工藝流程圖

因跨塔洗鹽方式需停運(yùn)穩(wěn)定氣壓縮機(jī)[15-16],造成大量低壓氣長(zhǎng)時(shí)間放空[17-20],優(yōu)選邊生產(chǎn)邊洗鹽方式進(jìn)行洗鹽作業(yè),2月24日6:00停止洗鹽流程,累計(jì)洗鹽34 h,期間在凝穩(wěn)塔進(jìn)塔底重沸器入口管線(xiàn)去開(kāi)排位置取洗鹽水樣,每次取樣5 L,取樣時(shí)發(fā)現(xiàn)洗鹽水中有細(xì)微泥砂;洗鹽26 h時(shí)取洗鹽水樣化驗(yàn)氯根23 448 mg/L,洗鹽停止前取洗鹽水樣化驗(yàn)氯根11 724 mg/L,結(jié)合洗鹽氯根變化,說(shuō)明洗鹽時(shí)已將凝穩(wěn)塔塔盤(pán)內(nèi)存在的部分鹽和砂帶出。洗鹽后對(duì)凝穩(wěn)塔塔底溫度緩慢提溫,2月26日凝穩(wěn)塔塔底溫度已恢復(fù)至145 ℃運(yùn)行,運(yùn)行中始終保持在二級(jí)凝析油換熱器計(jì)量、生產(chǎn)單元來(lái)液管線(xiàn)上按破乳劑加注濃度要求進(jìn)行加注。

4 結(jié)論和建議

隨著雅克拉氣田開(kāi)發(fā)進(jìn)入遞減階段,單井凝析油物性變化及部分低產(chǎn)井出砂嚴(yán)重,單井含水上升、礦化度增加,給站內(nèi)裝置帶來(lái)腐蝕、鹽堵、砂堵的隱患和分離脫水難度增加等問(wèn)題。進(jìn)站凝析油物性變化,造成凝析油穩(wěn)定單元一級(jí)閃蒸分離器、二級(jí)閃蒸分離器、洗鹽分離器三臺(tái)三相分離器分離脫水效果變差,凝穩(wěn)塔塔底溫度105 ℃運(yùn)行,水在塔內(nèi)汽化經(jīng)空冷器冷卻后大量進(jìn)入凝穩(wěn)塔回流罐;加之凝穩(wěn)塔塔盤(pán)存在一定程度的結(jié)鹽、泥砂,造成塔內(nèi)換熱效果差,導(dǎo)致凝穩(wěn)塔底溫提溫效果變差。

針對(duì)進(jìn)站原油物性變化和二級(jí)凝析油熱管束、凝穩(wěn)塔及塔底重沸器砂堵問(wèn)題，建議在站內(nèi)凝析油穩(wěn)定單元前端進(jìn)行破乳劑加注,增加站內(nèi)分離脫水效果；在凝液進(jìn)換熱器前加裝除砂器,對(duì)凝液中的泥砂進(jìn)行分離脫除；優(yōu)化洗鹽流程,在計(jì)量單元凝液進(jìn)換熱器前進(jìn)行水洗脫鹽處理。