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城市燃气防冻技术措施

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中压深冷天然气处理装置的冻堵与防冻堵

来源:    发布时间:2008-01-30    点击量:

1 冻堵原因分析

1·1 天然气水合物性质及形成条件

天然气中某些气体组分( CH,C2 H6C3 HRC4H  nC4H CO2N:及 HS)在一定温度和压力下能和液态水形成天然气水合物。天然气水合物是白色结晶固体,外观类似松散的冰或致密的雪,相对密度为096098,可沉在液烃中。天然气的温度等于或低于露点温度,有液态水存在是水合物形成的主要条件…。

12 贫气中析出固体 CO2的条件

当天然气中含有较多的 CO2时,制冷温度降至一57℃就会有固体 CO2 析出。中压深冷天然气处理装置处理的原料气通常都是贫气, 利用有关图表可近似估计贫气在何种条件下析出固体 CO’。

13 原因分析

刚发现冻堵现象时,有人认为天然气水合物的形成是冻堵的原因,实际上,中压深冷天然气处理装置所处理的原料气通过多级压缩、分离和分子筛干燥塔脱水后 ,其露点可达 100oC以下。实践证明,即使高压原料气经节流阀节流和膨胀机膨胀到达脱甲烷塔时(温度为 99℃,压力为 13MPa)也不会析出液态水,不会与天然气中某些气体组分形成天然气水合物而造成装置冻堵,中压深冷天然气处理装置对原料气 中的 CO,含量有十分严格的要求。如天然气处理厂 四气厂的气体处理装置设计原料气中CO2的含量 (物质的量分数,下同)0012515 0034031 ,但实际上原料气 C02的含量远远高过了设计值 ,并且在 中原油田广泛采用 CO2气驱采油技术 ,造成 原料气 C(),含量越来越高,其含量 一般都在 15%左右,瞬间高值可达 3%。由图 1可知 ,在脱甲烷塔的压力和温度条件下,原料气中 CO,含量超过 18%便会冻堵。根据四气厂装置操作人员的实际操作经验,原料气中 CO:含量超过 18 ,如果 甲烷塔塔顶操作温度低于一97~C(含量超过24%时低于 95)便会出现冻堵。可见,实际的冻堵温度情况和图 1曲线中数据非常接近。经过对比还可看出,以目前脱甲烷塔的操作条件(13MPa、一99),原料气 CO2的含量非常接近冻堵条件形成区 ,“瞬间高值 3%”已在冻堵条件形成区。因此在一定 CO,含量下 中压深冷天然气处理装置难以避免 CO,冻堵

2 防冻堵措施

21 增设冻堵预报警装置

增设冻堵 预报警装置,给操作人员提供报警提示 ,由操作人员根据操作规程采取相应措施来防止冻堵的发生。因为冻堵分别产生于脱甲烷塔顶部、节流阀出口,且两处冻堵时现象并不相同,所以必须分开考虑如何预警。脱甲烷塔顶部冻堵时塔顶压差变化通过报警装置实现自动监测,并且当塔顶压差出现非正常变化时给操作人员提示出现冻堵迹象的报警信息,这对于防止冻堵现象的继续发展恶化和保障装置的连续平稳运行具有十分重要的意义。对于节流阀,其冻堵也是一个逐渐发展的过程,有冻堵迹象时,节流阀前后的温度有不同的变化,主要表现为:阀前温度下降,阀后温度上升。根据操作人员的实践经验,节流阀冻堵后较难解冻,早期报警提示信息对操作人员来说至关重要。因此通过报警装置及时监测,能够防止节流阀严重冻堵或完全冻堵。此措施优点是能够保留现有的气体处理工艺,对装置的改动-~EJ,,相对投资较少,操作人员能够依据报警信息对运行参数做及时的调整,避免了冻堵或解冻过程中参数波动对设备带来的损害。

22 新建一套脱碳装置

随着中原油田注入 C02进行强化采油措施的广泛采用,原料气中的 C02含量会越来越多,很多中压深冷天然气处理装置将不得不脱除 C02。目前所广泛采用的脱碳工艺主要分为化学吸收和物理吸收两类_3 J。两类方法都有比较成熟的工艺,而且发展比较快。如国内南化集团研究院新近开发的“空间位阻胺脱碳新工艺”,其空间位阻胺新型催化剂达到国外先进催化剂的综合效能,吸收能力比 Benfield溶液提高 10 30%,再生热耗降低 30%以上,可在保证达到脱碳的基础上,最大限度地降低装置的投资、气体消耗及操作运行费用。

23 设立解冻管线

中压深冷天然气处理装置的冻堵通常发生在温度最低处,通过一条解冻管线将温度较高的原料气(25 oC)引至低温冻堵位置(IO0~C),实践证明该解冻措施十分有效。使用原料气作为解冻气,既避免了在系统中混入其他组分,也省去了装置停机后再间接加热解冻的繁琐步骤。