李超帥，曹 峰

(伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司，新疆 伊犁 835000)

煤制天然氣工藝中甲烷合成的氣體中含有大量的水分，必須對其進(jìn)行干燥，使其達(dá)到管道輸送的水露點(diǎn)要求，干燥脫水技術(shù)是煤制天然氣進(jìn)入管道輸送的把關(guān)工序，在常規(guī)天然氣脫水中廣泛使用的三甘醇脫水技術(shù)，也適用于煤制天然氣的干燥脫水[1]。

伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司20×108Nm3/a煤制天然氣項目，設(shè)置A/B兩套天然氣三甘醇脫水裝置，單套天然氣處理能力12.5×104Nm3/h，2017年3月干燥裝置投料試車成功，天然氣干燥裝置近三年的運(yùn)行情況基本穩(wěn)定，脫水后天然氣水露點(diǎn)能夠滿足天然氣長輸?shù)囊?。本文分析了天然氣干燥裝置的運(yùn)行情況，介紹了生產(chǎn)運(yùn)行中發(fā)生的水露點(diǎn)高及三甘醇消耗高兩種異常工況的處理過程，總結(jié)了相關(guān)的處理經(jīng)驗(yàn)。

1 天然氣干燥裝置運(yùn)行情況分析

天然氣干燥裝置原始開車運(yùn)行穩(wěn)定后，進(jìn)行了72 h的滿負(fù)荷試驗(yàn)，試驗(yàn)表明干燥裝置滿負(fù)荷時的處理能力、天然氣水露點(diǎn)、裝置消耗等滿足設(shè)計要求，表1為天然氣干燥裝置72h滿負(fù)荷試驗(yàn)的參數(shù)。

表1 天然氣干燥裝置72h滿負(fù)荷試驗(yàn)參數(shù)

2 干燥裝置異常工況處理

2.1 干燥裝置天然氣水露點(diǎn)異常上升

2.1.1 干燥裝置天然氣水露點(diǎn)異常上升過程簡介

2017年6月13日，發(fā)現(xiàn)天然氣干燥A裝置天然氣水露點(diǎn)DCS在線顯示值及化驗(yàn)室分析值出現(xiàn)上漲，此時干燥A裝置天然氣處理量為8.8×104Nm3/h，16∶00水露點(diǎn)開始上升，18∶30分聯(lián)系化驗(yàn)室加樣分析露點(diǎn)值為-52.0℃，天然氣水露點(diǎn)迅速上升，表2為6月13日在線及化驗(yàn)室分析水露點(diǎn)變化情況。

表2 6月13日在線及化驗(yàn)室分析水露點(diǎn)變化情況

2.1.2 原因分析及工藝參數(shù)調(diào)整

影響天然氣干燥三甘醇脫水裝置脫水效果的因素主要有進(jìn)吸收塔濕氣溫度、三甘醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)、吸收塔操作壓力、三甘醇循環(huán)量等[2]，發(fā)現(xiàn)天然氣水露點(diǎn)異常后，對天然氣水露點(diǎn)增加取樣分析頻率，水露點(diǎn)分析頻率由4h一次調(diào)整為2h一次。

水露點(diǎn)異常時，兩臺三甘醇循環(huán)泵滿負(fù)荷運(yùn)行，三甘醇循環(huán)量達(dá)12000kg/h，無法通過調(diào)整循環(huán)量的方式來降低天然氣水露點(diǎn)，表3為水露點(diǎn)升高后的工藝調(diào)整措施。

表3 天然氣水露點(diǎn)升高后的工藝調(diào)整措施

采取以上控制措施后，天然氣露點(diǎn)基本保持在在線分析-26～-29℃，化驗(yàn)室分析值-50～-54℃，各項影響天然氣水露點(diǎn)的工藝參數(shù)調(diào)整后，未發(fā)現(xiàn)影響天然氣水露點(diǎn)異常升高的關(guān)鍵因素。

2.1.3 三甘醇純度及換熱器內(nèi)漏檢查

(1)三甘醇純度檢查

發(fā)現(xiàn)異常后，要求化驗(yàn)室對三甘醇的貧富液濃度加樣分析，表4為貧液純度及含水分析結(jié)果，三甘醇的貧液濃度基本合格，但是貧液中的含水有明顯的上升趨勢。

表4 貧液純度及含水分析結(jié)果

(2)貧液冷卻器內(nèi)漏檢查

根據(jù)貧液含水分析結(jié)果判斷可能有冷卻器內(nèi)漏后，6月15日對三甘醇貧液冷卻器進(jìn)出口三甘醇的含水量進(jìn)行了分析，分析結(jié)果顯示貧液冷卻器進(jìn)出口的三甘醇含水量均為0.40%，判斷貧液冷卻器未發(fā)生泄漏。

(3)氮?dú)饧訜崞魅肟谀呵谐鱿到y(tǒng)檢查

6月20日上午11:00左右，將天然氣干燥A系列氮?dú)饧訜崞鞯娜肟谀呵谐?，改為就地排放，氮?dú)饧訜崞髂呵谐鱿到y(tǒng)后，在線分析露點(diǎn)值下降明顯且下降幅度較大，化驗(yàn)室分析值也出現(xiàn)了明顯的下降，判斷氮?dú)饧訜崞靼l(fā)生內(nèi)漏。6月21日切出凝液后，貧液取樣分析結(jié)果為貧液純度99.7%，含水0.16%，貧液純度及含水已恢復(fù)正常。

2.1.4 干燥裝置天然氣水露點(diǎn)異常處理結(jié)果

氮?dú)饧訜崞鲀?nèi)漏造成中壓蒸汽凝液漏入到氣提氮?dú)庵?，從而進(jìn)入到三甘醇貧液中，造成貧液含水高，純度不合格，造成天然氣水露點(diǎn)上升。因氮?dú)饧訜崞鳠o氮?dú)馀月?，所以臨時將中壓蒸汽凝液改為在進(jìn)入氮?dú)饧訜崞髑熬偷嘏欧?，待天然氣干燥裝置停車檢修時處理氮?dú)饧訜崞鲀?nèi)漏問題。

2.1.5 氮?dú)饧訜崞鲀?nèi)漏增加檢測裝置

氮?dú)饧訜崞魇褂弥袎赫羝簛砑訜崂涞獨(dú)?，在裝置的運(yùn)行過程中，氮?dú)饧訜崞鞯膬?nèi)漏會造成凝液進(jìn)入三甘醇再生系統(tǒng)內(nèi)，從而導(dǎo)致三甘醇貧液純度降低，影響三甘醇脫水效果。在運(yùn)行中，無法直觀方便的判斷氮?dú)饧訜崞鞯倪\(yùn)行情況，取樣分析發(fā)現(xiàn)三甘醇貧液濃度下降時，已影響干燥后天然氣的露點(diǎn)，可造成天然氣水露點(diǎn)不合格。

在氮?dú)饧訜崞鳠岬獨(dú)獬隹谖恢迷黾拥獨(dú)饧訜崞鲀?nèi)漏檢測裝置后，能夠及時發(fā)現(xiàn)氮?dú)饧訜崞鞯膬?nèi)漏，在運(yùn)行中將氮?dú)饧訜崞髑谐鱿到y(tǒng)檢修，保證天然氣水露點(diǎn)的穩(wěn)定。

2.2 干燥裝置三甘醇消耗量異常增加

2.2.1 干燥裝置三甘醇消耗異常增加過程簡介

2018年1月至3月，天然氣干燥B系列滿負(fù)荷運(yùn)行，期間各項工藝指標(biāo)穩(wěn)定，但天然氣耗三甘醇量異常上升，表5為干燥B系列三甘醇消耗量統(tǒng)計表，干燥B系列平均三甘醇消耗量在46mg/Nm3，而額定消耗值20mg/Nm3。

表5 干燥B系列三甘醇消耗量統(tǒng)計表

2.2.2 原因分析及改進(jìn)措施

天然氣干燥裝置正常運(yùn)行時，三甘醇損耗量應(yīng)≤20mg/Nm3，裝置運(yùn)行時三甘醇損耗量過大一般由三甘醇發(fā)泡、吸收塔運(yùn)行壓力低、天然氣入塔溫度高、富液精餾柱柱頂回流偏小、氣提氣量增加等因素造成的。

2018年1月至3月，干燥裝置B系列滿負(fù)荷運(yùn)行期間，干燥裝置進(jìn)入吸收塔的天然氣壓力在2.13～2.22MPa之間波動，進(jìn)入吸收塔的天然氣溫度在21～28℃間波動，重沸器溫度190～200℃之間，精餾柱頂溫度75～85℃之間，氣提氮?dú)饬?00～230kg/h之間，影響三甘醇消耗的各項指標(biāo)均在設(shè)計范圍內(nèi)，同時吸收塔內(nèi)三甘醇取樣未見發(fā)泡。

2.2.3 三甘醇廢液含三甘醇情況分析

對可能引起消耗異常增加的其它原因進(jìn)行了排查，確認(rèn)干燥B系列三甘醇再生系統(tǒng)無外漏的閥門，但在運(yùn)行排查中發(fā)現(xiàn)，干燥B裝置精餾柱頂部放空口滴液中有三甘醇，為確定含量，對廢液量及廢液中三甘醇含量進(jìn)行了分析，干燥B裝置廢液量為10kg/h左右，廢液含三甘醇40%，廢液外排造成每小時損失三甘醇4.0kg，每月三甘醇外排量約2880kg，極大的增加了三甘醇的損耗，判斷廢液中三甘醇的含量上升，造成的三甘醇消耗異常。

2.2.4 三甘醇消耗異常增加處理結(jié)果

針對干燥裝置三甘醇消耗異常增加的情況，應(yīng)調(diào)整吸收塔運(yùn)行壓力、天然氣進(jìn)塔溫度、精餾柱頂溫度、氣提氮?dú)饬康冗\(yùn)行參數(shù)，在天然氣水露點(diǎn)滿足要求的前提下盡量降低三甘醇的消耗。對于三甘醇廢液含三甘醇高的情況，應(yīng)在檢修時檢查精餾柱填料運(yùn)行狀況，必要時更換填料。

3 結(jié)論及建議

(1)天然氣干燥三甘醇脫水裝置滿負(fù)荷時的處理能力、工藝參數(shù)、裝置消耗等滿足設(shè)計要求，能夠保證天然氣長輸對水露點(diǎn)的要求。

(2)水露點(diǎn)異常升高時，除排查進(jìn)吸收塔濕氣溫度、三甘醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)、吸收塔操作壓力、三甘醇循環(huán)量等運(yùn)行參數(shù)外，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注貧液冷卻器、氮?dú)饧訜崞鞯葥Q熱器內(nèi)漏造成的影響。

(3)在氮?dú)饧訜崞鳠岬獨(dú)獬隹谖恢迷黾拥獨(dú)饧訜崞鲀?nèi)漏檢測裝置后，能夠及時發(fā)現(xiàn)氮?dú)饧訜崞鞯膬?nèi)漏，在運(yùn)行中將氮?dú)饧訜崞髑谐鱿到y(tǒng)檢修，保證天然氣水露點(diǎn)的穩(wěn)定。

(4)應(yīng)進(jìn)一步分析三甘醇廢液含三甘醇高的原因，探討降低三甘醇廢液含三甘醇高的措施，或?qū)⑷蚀紡U液回收利用的方法，降低天然氣干燥三甘醇消耗。