天然气中含蜡成分对处理装置运行的影响分析及对策

天然气中含蜡成分对处理装置 运行的影响分析及对策 晁宏洲 王赤宇 陈 旭 杨 珂 董 萍 ()中国石油塔里木油田公司天然气事业部 摘 要 由于自然条件的原因 ,克拉 2气田天然气处理装置冬季运行时间较长 ,而该气田开采 出的天然气又有着含蜡量较高的特点 。经过分析化验 ,天然气中含蜡成分完全熔化点约在 32 ?。 当含有蜡成分的介质的温度低于 32 ?时 ,天然气中的蜡就有可能析出 ,成为固体或胶状物 ,影响处 理装置安全 、平稳运行和优质 、高效供气 。文章从天然气中含蜡成分对集气装置 、脱水脱烃装置 、乙 二醇再生装置 、管线流通等几个方面的影响进行了分析 ,并从脱除含蜡成分 、加伴热保温 、优化工艺 几个方面提出解决 。最终得出结论 : 伴热作为解决天然气中含蜡成分的一种方式 ,有着良好 的效果 。通过现场实践证明 :在设备及管道上采用易实施的电伴热作为伴热方式 ,结合优化工艺 、 调整参数 、平稳控制等 ,有效地减少了含蜡成分进入天然气处理装置 ,收到较好的效果 ,且大大 降低成本 。 关键词 含蜡成分 集气 脱水脱烃 乙二醇再生 管线流通 电伴热 由于自然条件的原因 ,克拉 2 气田天然气处理 , 从 气 液 分 离 器 中 取 出 的 样 品 重 组 分 占 析 结 果 46 % ,为凝点小于 0 ?的稠油 ,从三相分离器中取出 装置冬季运行时间较长 ,而该气田所产天然气又有 的样品重组分占 57. 5 % ,为熔点高于 45 ?的蜡 。 着含蜡量较高的特点 。在冬季生产运行过程中 ,天 然气中含蜡成分受到外界低温的影响会自然析出 , 对装置的正常生产带来了很大的影响 ,同时 ,也留下 2 含蜡成分对天然气处理装置的影响 了一定的安全隐患 。 经过分析化验 ,天然气中含蜡成分完全熔化点 对天然气中含蜡成分进行研究 ,采取措施减少 约在 32 ?,这 无 论 对 天 然 气 还 是 凝 析 油 作 介 质 来 其析出 ,以确保气田装置 、设备的正常运行 ,保证安 说 ,都是相当高的 。换句话说 ,当含有蜡成分的介质 全 、平稳供气 。同时 ,可更多地回收凝析油 ,提高经 的温度低于 32 ?时 ,天然气中的蜡就有可能析出 , 济效益 ,减少外排污油 ,保护环境 。 成为固体或胶状物 ,给生产和操作带来极大的影响 。 2. 1 含蜡成分对集气装置的影响 1 含蜡成分的物性分析 在集气装置冬季运行过程中 ,天然气中含蜡成 分由于外部环境温度较低 ,蜡会自然析出 、形成乳状 2004 年 12 月 , 克拉 2 气田委托新疆机械研究 物 ,导致引压管积液堵塞 ,从而造成气液分离器差压 ( ) 院理化技术研究所对气液分离器分离物 1 #和三 液位计和浮筒液位计不能准确指示液位 ,给操作带 ( ) 相分离器中分离物 2 #进行取样分析 。根据测定 来极大不便 。同样 ,由于引压管堵塞 ,孔板流量计不 结果 , 1 #样品共检出 84 个组分 , 其中芳烃 1. 22 % , 能准确计量天然气流量 。对以上设备只能通过人工 正构烷 烃 66. 64 % , 异 构 烷 烃 30. 86 % , 其 它 成 分 (不断地排液 ,但克拉 2 气田是高压气田 集气装置 1. 28 % 。 2 #样 品 中 共 检 出 97 个 组 分 , 其 中 芳 烃 ) 操作压力达到 10 M Pa以上 ,这无形中就造成了很 16. 71 % ,正构烷烃 70. 50 % ,异构烷烃 9. 71 % ,其它 大的安全隐患 。 成分 2. 55 % ,未知成分 0. 54 % 。根据 GC /M S全分 283 第 36卷 第 4天然气中含蜡成分对处理装置运行的影响分析及对策 期 集气装置在用的气液两相分离器是带分离元件 氢技术及溶剂脱蜡法脱蜡技术 。主要有莫比尔催化 () ( )的卧式分离器 。当天然气中的含蜡成分在温度较低 MLDW ,谢夫隆异构脱蜡 IDW 等工艺 。 虽脱蜡 时自然析出后与井口流出的杂质结合 ,附着于分离 然 ,解决含蜡成分的方法较多 ,但作为克拉 2 元件上 ,影响了分离效率 ,增加了分离器的负荷 。 这种含井流污物的气田 ,在天然气中含有少量蜡 ,采 用常规的脱蜡技术难以解决问题 。如果采用脱蜡工 艺 ,则需要特定的设备和技术并且对现有的装置长 2. 2 含蜡成分对脱水脱烃装置的影响 时间停运进行大规模改造 ,这无疑会大规模增加成 进入脱水脱烃装置的原料天然气在预冷器管程 本 ,影响西气东输的正常供气 。 要与冷干气进行换热 。随着温度的降低天然气中的 液相进一步析出 ,含蜡烃类会附着于管壁上 ,影响换 现在所能做的 ,是通过一些简单易行的方法来 热面积和气流的通过能力 ,增大了设备的负荷 。 抑制蜡的结晶析出 ,克拉 2 气田采用的办法是用伴 () 热将天然气 或者液体 的操作温度加热至蜡的熔 天然气进入低温分离器时 ,液相下沉经过分离 元件 ,而此时低温分离器内的温度为 - 15 ?,含蜡成 点以上 ,以保证天然气中的蜡不析出 ,避免在天然气 分会在分离元件上附着 ,进而影响分离效率 ,长时间 处理过程中影响设备的正常运行 。 的附着容易使分离元件产生锈蚀 ,增加分离负荷 。 4 伴热法解决含蜡成分问题 2. 3 含蜡成分对乙二醇再生装置的影响 由于三相分离器界位计存在偏差 ,油与醇的界 解决含蜡成分的方法是把含有石蜡介质的管道 位指示和自动调节存在偏差 ,部分蜡质会夹杂在凝 () 或设备 加 热 至 其 熔 点 以 上 , 一 般 采 用 以 下 方 法 析油中从混合腔随乙二醇富液 进入 乙二 醇 再生 系 有 :导热油伴热或加热 ;蒸汽伴热 ;电伴热等方式 。 统 。凝析油与蜡混合形成油层 ,覆盖在再生单元的 容器内乙二醇富液上部 ,阻碍闪蒸气或水蒸气离开 4. 1 各种伴热方式比选 液体 ,使容器操作性能及有效空间受到影响 ,增大了 4. 1. 1 导热油伴热法 再生塔的负荷 ;蜡质吸附于再生塔的填料上 ,使波纹 克拉 2气田中央处理厂采用导热油炉为各用热 板表面不易形成由回流液分布而成的液膜 ,影响再 点提供热源 ,导热油炉设计热功率 6 700 kW , 实际 生塔效率 ,使贫液质量指标不合格 ,从而影响乙二醇 仅用 2 000 kW 左右 ,导热油热效有剩余 。 的加注效果 。 () 但导热油伴热的温度较高 约 240 ?, 泄漏会 另外 ,凝析油中的蜡质吸附富液中的固体颗粒 烫伤人或引起火灾 ,很不安全 。导热油伴热只能较 物 ,形成污染物聚合团 ,堵塞管线或聚集于泵入口前 好地解决污油罐和液液分离器的蜡堵问题 ,而站内 的过滤器上 ,从而影响机泵的正常运行 。 和站外由于含蜡引起的冻堵的地方多 ,所需的功率 分散 。因此 ,不推荐采用导热油来伴热 。 4. 1. 2 蒸汽伴热法 蒸汽伴热作外供热源 ,通过伴热管补偿其介质 2. 4 含蜡成分对管线流通的影响 流通管道的散热损失 。这种传统的伴热方式 ,存在 当油温低于析蜡点时 ,蜡晶体不断析出 ,附着在 以下缺点 : 管壁上形成胶凝 。胶凝的形成阻塞管道 ,减小有效 ( )1 蒸汽伴热的供汽 、疏水 、凝结水回收系统复 管径 ,降低输量和增大压降 ,同时胶凝的形成还会使 杂 ,安装工程量大 ; 管道停输后的再启动产生困难 。此外 ,由于气田水 ( )2 疏水阀的泄漏或疏水阀的堵塞 , 影响伴热 的排液管线是 PVC 管 ,在冬季运行中 ,曾多次由于 的可靠性和稳定性 ; 蜡堵造成断裂或法兰刺漏 ,影响了气田水处理装置 ( ) 3 采 用 内 伴 管 和 内 盘 管 虽 有 热 效 率 高 的 特 的正常运行 。 点 ,但腐蚀穿孔严重 ; ( ) 4 蒸 汽 的 参 数 难 以 满 足 介 质 维 持 温 度 的 需 3 脱除含蜡物质的方法 含蜡的成分分析表明 ,该物质与润滑油中蜡的 物性比较接近 。对于润滑油脱蜡一般采用润滑油加 石 油 与 天 然 气 化 工 284 2007 C H EM ICAL EN G IN E ER NI G O F O LI & GA S ) 27 ?,后来与西气东输管 道分 公司 达 成的 交气 条 要 ,只能就高不就低 ,能量利用不合理 ,再加上阀门 件 ,在保证水露点的情况下 ,节流后的温度可适 和疏水器的内漏和外漏 ,使能耗太高 ; ( )当提高 。 5 受蒸汽参数制约 ,既不能维持较高的温度 , 更不能控制所需温度 ; 目前 ,克拉 2气田的天然气处理工艺 , J - T ( )6 蒸汽伴热日常维护工作量大 ; 阀节流后的温度在 - 15 ?左右 ,可满足在轮南西气 ( )7 蒸汽泄漏还给工作环境带来影响 。 东输首站的交气条件 。节流后的温度提高后 ,天然 因此 ,不推荐采用蒸汽伴热 。 气中凝析出的含蜡成分将减少 ,这样将降低低温分 离器 、预冷器 、三相分离器及其它装置设备的负荷 , 4. 1. 3 电伴热 电伴热有以下 主要优点 : 确保安全平稳运行 。天然气中含蜡成分在低温时会 ( )附着于管壁之上 ,影响管线的输气能力 ,因此定期做 1 安全可靠 、施工简便 、日常维护工作量少 ; ( )清管操作也是十分必要的 。 2 能量的有效利用率高 ,操作费用低 ,电伴热 可以只在需要时供热 ,可以根据设备 、管道的热损失 来选用相应的产品 ; ( )3 产品体积小 , 柔性好 , 施工方便 , 不增加设 6 结论和建议 备或管道的隔热工程量 ; ( )通过以上的分析 、论述 ,可以得出如下结论 : 4 维持温度范围大 ,最高可达 500 ?或更高 ; ( )( )5 向大气散热少 、无泄漏 ; 1 天然中含蜡成分对处理装置的影响较大 。 ( )( )6 对分散或远离供汽点的管道或设备 , 如长 2 伴热作为解决天然气中含蜡成分的一种方 输管道 、油田井口设施等的伴热 ,有它独到的优点 ; 式 ,有着良好的效果 。 ( )7 产品有权威机构认证 , 可用于腐蚀性环境 ( )3 从实用性 、安全性 、经济性等角度分析 , 并 和爆炸危险环境 。 通过现场实践证明 :电伴热优于其他伴热方式 ,能够 因此 ,可以推荐采用电伴热方式来加热含蜡成 收到较好的效果 ,且大大降低成本 。 分的天然气 。在 2005 年 9月 ,针对天然气中含蜡成 ( )4 优化工艺 、调整参数 、平稳控制 , 能够减少 分对克拉 2 气田中央处理厂 设 备及 管道 带 来的 影 含蜡成分进入装置 ,减轻对装置的影响 。 响 ,对装置进行了改造 ,共增加电伴热 7 400 m ,功率 ( )5 能够取得良好的经济效益 , 每年增产凝析 440 kW ,取得了良好的效果 。 3 油 2 400 m ,约 360万元 。 含蜡成分进入各个装置 ,形成胶凝物 ,严重影响 设备装置的正常运行 ,在设备及管道上采用易实施 的电伴热或者热 水 伴热 , 会 收到 更 加理 想的 效 果 。 另外 ,不断优化工艺 ,加强控制 ,对工艺进行改造 ,使 5 优化工艺解决含蜡成分问题 含蜡成分在工艺流程上游自然析出 ,减少含蜡成分 由于三相分离器界位计不准确 ,使天然气中的 进入下游装置 ,能够使含蜡成分对设备及管道的影 含蜡成分进入到乙二醇再生装置 ,对装置产生如前 响降到最低 ,根除安全隐患 ,对保障气田安全 、平稳 、 所述的不良影响 。因此 ,要对三相分离器界位计进 高效地向下游供气有着重要的意义 。 行优化 ,加强操作控制使含蜡成分尽可能少地进入 乙二醇装置 。 利用原有工艺管线 ,对工艺流程进行优化 ,使部 分携带有含蜡成分的乙二醇富液先通过第一套乙二 作 者 简 介 醇再生装置的富液缓冲罐进行分离 ,再进入第二套 晁宏洲 :男 , 1972 年生 ,工程师 , 毕业于西安石油学院化学工 乙二醇再生装置再生 ,每周对第一套富液罐进行排 程系 ,现在塔里木油田从事地面工程工作 。 3 液 ,排出的凝析油约 5 m,一年增加凝析油约 2 400 3 m,从而大大减少了凝析油进入乙二醇再生系统 。 (原脱水脱 烃 装 置 设 计 的 节 流 后 的 温 度 较 低 约 - 收稿日期 : 2007 - 01 - 08 收修改稿 : 2007 - 02 - 08 编 辑 :康 莉 2007, V ol. 36, N o. 4 A ug. 2 CH EM ICAL EN G IN EER IN G O F O IL & GAS anode to ca ttode fo r DM FC; the p roce ss of d irec t in te r2 trea tm en t p lan t a t Dongying Comp re sso r Sta tion we re na l refo rm ing and ind irec t in te rna l refom ing fo r H TFC; runn ing unde r lowe r p re ssu re and sm a lle r cap ac ity. B y the p rogre sse s of reduc ing the op e ra ting temp e ra tu re of m ean s of sim u la ting techno logica l p roce sse s, the bo ttle2 neck re stric ting the trea t cap ac ity of ga s p lan t we re SO FC and ca rbon p roduc tion trend s fo r DCFC. SO FC, Keyword s: fue l ce ll, PEM FC, DM FC , found ou t. Com b ined w ith ac tua l situa tion, the innova2 DCFC tion p lan to reduce p recoo ling temp e ra tu re and imp rove exp ande r effic iency wa s p u t fo rwa rd too. A ll re su lts The Ana ly sis an d C oun term ea sure a bou t the Effec t p rovided exp e rim en t fo r the op tim a l op e ra tion of the of the W a x In gred ien t C on ta in ed in Na tura l Ga s on hom e - m ade ga s trea tm en t p lan t. the Proce ssin g D ev ice s Keyword s: ga s trea tm en t, sim u la tion and op tim i2 Chao Hongzhou, W ang Ch iyu, Chen Xu, e t a l za tion, e lim ina tion of bo ttleneck, benefit c rea tion ( The N a tu ra l Ga s D ep a rtm en t of Ta rim O il F ie ld Com 2 ) p any, CN PC . CH EM ICAL EN G IN EER IN G O F O IL & The A pp l ica t ion of M o /C NT Ca ta ly sts in the ( Hydro - cra ck in g Rea c t ion of Re s idue GAS , VOL. 36, NO. 4, pp282 ,284, 2007 ISSN 1007 1 1 2 )( - 3426, IN CH IN ES E , Sh i B in, Cu i M in, e t a l 1. Sta te Key L i Chuan A b stra c t: B ecau se of na tu ra l cond ition s, the op 2 L abo ra to ry of H eavy O il, Ch ina U n ive rsity of Pe tro le2 e ra tion of na tu ra l ga s p roce ssing device s in Ke la2 Ga s um , Dongying; 2. Co llege of Chem istry & Chem ica l En2 F ie ld wou ld la st long in w in te r and the re we re too m uch ) ginee ring, Ch ina U n ive rsity of Pe tro leum , Dongying. wax ingred ien t in the exp lo ited na tu ra l ga s. Te st re su lt CH EM ICAL EN G IN EER IN G O F O IL & GAS , VOL. 36, ( NO. 4, pp288 , 290, 2007 ISSN 1007 - 3426, IN showed tha t the m e lting po in t of wax ingred ien t in na tu2 )CH IN ES E ra l ga s wa s abou t 32 ?. W hen the ingred ien t temp e ra2 γ ( ) A b stra c t: The ca rbon nano tube CN Tand - tu re w ith wax wa s be low 32 ?, the wax ingred ien t in A lOsuppo rted Mo ca ta lysts w ith d iffe ren t con ten ts of the na tu ra l ga s m igh t be sep a ra ted ou t to becom e so lid 2 3 m e ta l we re p rep a red by po re vo lum e imp regna tion, and sta te o r je lly, and it wou ld influence the safe ty and we re u sed in the hyd ro - c rack ing reac tion of Gudao steady op e ra tion of the p roce ssing device s and the qua l2 vacuum re sidue. The ca ta lytic p rop e rtie s of the se two ity and effic iency of ga s supp ly. The effec t of wax in2 k ind s of ca ta lysts we re comp a red by ana lyzing the coke gred ien t on d iffe ren t un it wa s ana lyzed in th is p ap e r con ten t and the d istribu tion of liqu id p roduc ts, and the and the so lu tion wa s p u t fo rwa rd to from wax remova l to effec t of Co to the ca ta lysts wa s a lso inve stiga ted. It hea t p re se rva tion and p roce ss op tim iza tion. F ina lly it wa s found tha t Mo /CN T ca ta lysts had good ca ta lytic conc luded tha t hea t - trac ing wa s a good way to trea t p rop e rtie s in the hyd ro - c rack ing reac tion of Gudao the wax in na tu ra l ga s. The ac tua l app lica tion a lso showed tha t e lec tric hea t trac ing on device s and vacuum re sidue, wh ich imp roved w ith the concen tra2 tion of m e ta l in ca ta lyst inc rea sing, and the ca ta lytic p ip line s wou ld have good effec t to p roh ib it wax ingred i2 en t en te ring na tu ra l ga s trea ting un it and dec line the p rop e rtie s of Mo /CN T ca ta lysts we re sup e rio r to Mo / co st grea tly. - A lOca ta lysts on the sam e reac tion cond ition. 2 3 A dd ing m e ta l of Co cou ld imp rove the ca ta lytic p rop e r2 Keyword s: the wax ingred ien t, ga s - co llec ting, tie s of Mo /CN T ca ta lysts in the hyd ro - c rack ing reac2 dehyd ra tion and dea lkyla tion, glyco l recyc ling, c ircu2 tion of Gudao vacuum re sidue obviou sly. la tion of p ip e line, e lec tric hea t trac ing Keyword s: ca rbon nano tube suppo rted Mo ca ta2 2 O p t im a l O pera t ion of the Hom e - m a de Ga s Trea tγ lysts, - A lOsuppo rted Mo ca ta lysts, hyd ro - 2 3 m en t P lan t c rack ing of re sidue, ca ta lytic p rop e rtie s ( Guo J ingzhou, Shen J ian, W ang J iancheng O il &Ga s Tan sm ission Fac to ry of Shengli O il F ie ld B ranch 2 M o lecu la r D ist illa t ion Techn o logy an d its A pp l ica ) Comp any unde r S INO PEC . CH EM ICAL EN G IN EER 2 t ion in Pe trochem ica l In du stry ( IN G O F O IL & GAS , VOL. 36, NO. 4, pp285 ,287, Zhang Xue jia, J i W e i, W ang B aohu i, e t a l Co l2 ( )lege of Chem istry & Chem ica l Enginee ring, D aq ing Pe2 2007 ISSN 1007 - 3426, IN CH IN ES E ) tro leum In stitu te. CH EM ICAL EN G IN E ER IN G O F O IL A b stra c t: The ou tp u t of p e tro leum a ssoc ia ted ga s ( & GAS , VOL. 36, NO. 4, pp291 , 295, 2007 ISSN dec rea sed grea tly a t the la te r stage of o il fie ld deve lop 2 )1007 - 3426, IN CH IN ES E m en t. In fac t the cen trifuga l comp re sso rs and the ga s