楊 勇，宗俊斌，趙迎濤，林湧濤，張俊山

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乙二醇回收裝置中脫水單元的操作優(yōu)化

楊 勇，宗俊斌，趙迎濤，林湧濤，張俊山

（中國(guó)海洋石油南海東部石油管理局白云天然氣作業(yè)公司， 廣東 深圳 518000）

南海某平臺(tái)乙二醇回收裝置（Mono-Ethylene Glycol Recovery Unit簡(jiǎn)稱為MRU）用于接受來(lái)自海底管線的富乙二醇溶液，經(jīng)過(guò)預(yù)處理、脫水再生、脫鹽等階段后可滿足回注要求。MRU一般設(shè)計(jì)規(guī)模較大，入口流量的變化范圍也較大，MRU的設(shè)計(jì)還沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，在操作過(guò)程中也時(shí)常發(fā)生如換熱器換熱效率達(dá)不到等問(wèn)題。本文介紹的是MRU系統(tǒng)在氣田投產(chǎn)初期，再生階段重沸器不能正常升溫時(shí)等問(wèn)題分析及解決辦法，從而提出脫水再生單元的操作優(yōu)化。

MRU；脫水再生；重沸器；換熱效率

MRU主要分為預(yù)處理單元、再生單元、部分一價(jià)鹽去除單元。在預(yù)處理單元主要是對(duì)富乙二醇進(jìn)行脫烴和鈣鎂離子的去除，再生單元主要是通過(guò)再生塔、重沸器等除去富乙二醇中的水分使其變?yōu)樨氁叶?，部分一價(jià)鹽去除單元主要是根據(jù)實(shí)際需求對(duì)貧乙二醇中的鈉鹽進(jìn)行結(jié)晶去除[1，2]。

1 再生脫水單元運(yùn)行現(xiàn)狀闡述

MRU系統(tǒng)中的再生脫水單元按照設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)再生塔進(jìn)口的貧富乙二醇換熱器和塔底的換熱后，重沸器的乙二醇進(jìn)口溫度在110.6 ℃，出口再進(jìn)入到再生塔中的溫度達(dá)到131.9 ℃，按照設(shè)計(jì)的物料平衡關(guān)系，在該溫度條件下，進(jìn)入到再生塔底部經(jīng)過(guò)閃蒸，這部分富液（含水68%的乙二醇）將通過(guò)蒸餾處理，達(dá)到沸點(diǎn)的水蒸氣攜帶少量的乙二醇進(jìn)入到再生塔的頂部回流系統(tǒng)，冷凝下來(lái)的貧液（含水20%）將進(jìn)入到再生塔的底部貧液倉(cāng)中，再進(jìn)入下游流程[3，4]。如圖1所示。

圖1 MRU脫水再生單元示意圖

某海上油氣平臺(tái)引進(jìn)了整套MRU系統(tǒng)，在投產(chǎn)初期重沸器的進(jìn)口溫度為102 ℃，出口溫度為115 ℃，不足以提供富乙二醇在再生塔的有效脫出溫度，在這段時(shí)間監(jiān)測(cè)到，再生塔貧液側(cè)出口乙二醇含水均維持在較高的位置，不滿足進(jìn)入下游流程的要求。同時(shí)檢測(cè)到重沸器的熱媒油進(jìn)口溫度一直維持在195 ℃左右，出口溫度在175 ℃。如圖2所示，脫水再生單元最近處于不正常狀況。

圖2 重沸器進(jìn)出口乙二醇溫度趨勢(shì)圖

2 再生單元問(wèn)題分析

在重沸器使用初期可以正常升溫到設(shè)計(jì)溫度，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析后，可能有如下幾種方面導(dǎo)致了重沸器的換熱效率下降：

（1）通過(guò)重沸器熱媒油的進(jìn)出口溫差為20 ℃，可判斷重沸器的加熱效率不夠，存在系統(tǒng)功能問(wèn)題。

（2）重沸器入口富乙二醇的含水率高。原設(shè)計(jì)的富液含水率為66%，太高的含水可能會(huì)導(dǎo)致重沸器中乙二醇出口溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)溫度，超出的水量會(huì)攜帶部分熱值。

（3）重沸器內(nèi)的熱媒油傳熱效率低，換熱器內(nèi)部存在問(wèn)題。

該換熱器為焊接板式換熱器，換熱原理可以參考管殼程式換熱器的傳熱原理。在實(shí)際生產(chǎn)中，換熱器的熱推動(dòng)力、傳熱速率、換熱面積都為設(shè)計(jì)值，基本上沒(méi)有變動(dòng)，而熱阻是隨著使用的時(shí)間變化而變，進(jìn)一步影響了換熱能力。一般的影響因素包括換熱器管束上污垢形成、換熱器介質(zhì)中的懸浮顆粒（如泥砂、塵土、不溶鹽類）等流經(jīng)換熱器表面是易形成的污垢[5]。另外，換熱器內(nèi)部的管束出現(xiàn)的外腐蝕也會(huì)影響傳熱效率，管端與管板間產(chǎn)生了縫隙，最終導(dǎo)致?lián)Q熱管束、管板、殼體、封頭損壞，進(jìn)而導(dǎo)致兩種流體介質(zhì)混合影響了傳熱效率[6，7]。

3 解決方案及效果

（1）重沸器屬于焊接板式換熱器，其換熱效率較普通管殼式換熱效率高。而在重沸器使用初始能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的溫度，故該可能性基本排除。

（2）經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)近期來(lái)液的含水確有上漲，故針對(duì)可能存在的問(wèn)題做了如下系統(tǒng)調(diào)整。如圖1所示中，通過(guò)加大貧液側(cè)回流量，降低重沸器入口乙二醇的含水率。根據(jù)需要調(diào)整進(jìn)入再生塔的來(lái)液，減少再生塔富液側(cè)的冷液進(jìn)入量，增大熱液的回流量。讓塔底始終保持較高的溫度。目的是為了讓塔底部的富液盡可能的“提純”，降低進(jìn)入重沸器的乙二醇中的含水率。

經(jīng)過(guò)操作調(diào)整，重沸器乙二醇出口溫度到達(dá)130 ℃，接近設(shè)計(jì)溫度。貧液泵出口含水檢測(cè)基本接近20%，可以導(dǎo)入下游流程。該系統(tǒng)進(jìn)行12 h穩(wěn)定期，由于上游預(yù)處理階段的液位調(diào)整，需要調(diào)整再生塔富液入口的進(jìn)液量，這步調(diào)整也導(dǎo)致重沸器出口溫度波動(dòng)，但經(jīng)過(guò)2~3 h的調(diào)整，溫度未恢復(fù)。

（3）系統(tǒng)調(diào)整后雖然穩(wěn)定了一段時(shí)間，但是不符合正常生產(chǎn)，同時(shí)考慮在重沸器使用期間主要是水下來(lái)液，在清洗再生塔富液側(cè)泵前的Y型濾器發(fā)現(xiàn)，有較多的雜質(zhì)堵塞了濾芯，故換熱效率的下降有很大可能性在于換熱器內(nèi)形成污垢，使得換熱面減少，熱阻增加。因此決定對(duì)再生系統(tǒng)進(jìn)行在線沖洗。

該重沸器設(shè)有反沖洗的淡水管線、酸洗劑管線，考慮重沸器使用時(shí)間并不是很長(zhǎng)，故只采用淡水反沖洗，沖洗壓力設(shè)定在400 kPaG，主要是清洗換熱器內(nèi)部乙二醇的流道。如圖3所示為清洗期間的取樣。在初始階段發(fā)現(xiàn)外排污有大量的絮狀物，顏色較深，靜止一段時(shí)間后底部有大量的白色顆粒聚結(jié)，頂部有明顯的分層現(xiàn)象，化驗(yàn)結(jié)果為烴類。

圖3 淡水反洗效果圖

重沸器淡水反沖洗完以后，重新啟動(dòng)系統(tǒng)，逐步對(duì)乙二醇進(jìn)行升溫，經(jīng)過(guò)重沸器后溫度可以達(dá)到設(shè)計(jì)值131 ℃，在允許范圍內(nèi)波動(dòng)，圖4即為在處理后一周內(nèi)的重沸器乙二醇進(jìn)出口溫度趨勢(shì)圖。

圖4 重沸器進(jìn)出口乙二醇溫度趨勢(shì)圖

4 脫水再生操作優(yōu)化

通過(guò)對(duì)再生塔進(jìn)口、再生塔富側(cè)出口、再生塔貧側(cè)出口進(jìn)行取樣觀察（如圖5）。從取樣的目測(cè)結(jié)果來(lái)看，再生塔進(jìn)口處清澈透明，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)絮狀體和白色顆粒，但進(jìn)入到再生塔脫水單元，塔底的重沸器入口富液和出口貧液，液體表面均出現(xiàn)少量絮狀體和白色顆粒（粒徑很小，肉眼能見(jiàn)），水體濁度較高，這說(shuō)明在脫水單元內(nèi)部存在較多的顆粒物質(zhì)的可能，這部分顆粒物存在的位置包括再生塔塔底貧富液倉(cāng)、塔底離心泵入口“Y型”濾器內(nèi)、重沸器內(nèi)MEG換熱器流道中。而分層出現(xiàn)的油可能與前期MRU投入運(yùn)行過(guò)程中，水下來(lái)液在預(yù)處理階段沒(méi)有完全脫去油類[7]，而帶入到再生階段而進(jìn)入重沸器，隨著部分顆粒物質(zhì)粘附在板式換熱器的流道內(nèi)。

結(jié)合在淡水反沖洗后的脫水再生單元基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，分析總結(jié)后對(duì)系統(tǒng)采取以下建議和操作上的優(yōu)化：

（1）將再生塔塔底部物料放掉，清洗塔底的貧富液倉(cāng)，在初始投用之前應(yīng)確保塔底沒(méi)有沉淀物、雜質(zhì)等。

（2）清洗塔底離心泵的入口“Y型”濾器，或者更換目數(shù)較高的濾網(wǎng)（至少100目以上）。

（3）當(dāng)判斷為再沸器換熱效率影響時(shí)，為避免損傷重沸器內(nèi)部件，可優(yōu)先選擇淡水反沖洗對(duì)重沸器進(jìn)行淡水反洗，若沒(méi)有明顯效果后再考慮酸液反沖洗，將重沸器乙二醇流道內(nèi)的污垢徹底去除。

（4）在顆粒過(guò)濾器正常間歇式預(yù)涂后，需要監(jiān)測(cè)顆粒過(guò)濾器出口富液的液體形態(tài)，如果存在較多的絮體和顆粒物，暫時(shí)不能放入后面的脫水再生系統(tǒng)，循環(huán)處理達(dá)標(biāo)后，再進(jìn)入后續(xù)處理單元，以免出現(xiàn)上述類似情況。

（5）在預(yù)處理單元內(nèi)的脫烴裝置采用合適的操作壓力和溫度，以達(dá)到烴類和二氧化碳的完全脫除。

（6）在再生塔操作過(guò)程中，如果由于來(lái)液的含水率突然上升，可以使用貧液泵的回流管線進(jìn)行溫度補(bǔ)償，提高再生塔的再生率。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)MRU系統(tǒng)操作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)和理論分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)MRU操作提出了一系列優(yōu)化建議，以提高M(jìn)RU的再生效率。

[1] 郝藴,周曉紅.南海深水氣田群番34-1CEP平臺(tái)乙二醇再生脫鹽系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)[J].中國(guó)海上油氣,2014,26(4):91-95.

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Operation Optimization of Dehydration Process in Mono-Ethylene Glycol Recovery Unit

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（CNOOC Nanhai East Petroleum Bureau Baiyun Natural Gas Operating Company, Guangdong Shenzhen 518000，China）

MRU (Mono-Ethylene Glycol Recovery Unit) has been widely used in offshore oil and gas fields. It accepts rich glycol solution from subsea pipeline; the glycol solution treated via pretreatment, dehydration, desalination and other processes can meet reinjection requirements. MRU design scale usually is large, the change range of inlet flow also is big, the localization of MRU's design has not yet been fully realized, some problems often appear during operation, such as low heat exchange efficiency of the heat exchanger. In this paper, in initial operation stage of an offshore gas field, the problem that the re-boiler in MRU did not run normally work was introduced, the reasons to cause above problem were analyzed, and solutions were put forward to optimize the operation of MRU.

MRU；dehydration regeneration；re-boiler；heat exchange efficiency

2016-03-23

楊勇（1989-），男，助理工程師，四川成都人，2013年畢業(yè)于西南石油大學(xué)石油工程專業(yè)，研究方向：海洋石油天然氣開(kāi)采。

TQ 201

A

1004-0935（2017）05-0513-03