分子篩脫水裝置運行現(xiàn)狀及問題分析

分子篩脫水裝置運行現(xiàn)狀及問題分析

設(shè)計采用風景秀麗的分子篩脫水裝置，設(shè)計處理氣積50.104m3。d.井峰2003-x1的氣處理，處理氣15.104m3。d.氫氧化鈉含量為127g。3m，其水合物形成溫度根據(jù)理論計算為18.0。該套裝置從加拿大EnterpriseSteelFabricatorsLtd公司引進,采用的是兩塔-濕氣再生流程,吸附劑選用美國UOP公司生產(chǎn)AW-500型抗酸分子篩,加熱裝置采用美國GTS能源公司生產(chǎn)的加熱爐,燃料氣采用本站脫硫后的凈化氣,自控系統(tǒng)采用了PLC控制系統(tǒng)。工藝流程主要包括:原料氣流程和再生氣流程,原料氣和再生氣流向為同向,即均為從吸附塔頂部進、下部出的流程,主要工藝流程如圖1所示。1分子篩脫水裝置運行分析1.1吸附裝置東向差特性總的來說,從裝置投產(chǎn)到現(xiàn)在,吸附塔幾乎保持良好的運行狀態(tài),正常情況下吸附塔進出口壓力、溫度、干氣露點見表1所示。然而,2008年10月26日凌晨2點,在冷卻模式下(冷卻45min后)裝置入口、出口壓力和吸附塔進出口溫度出現(xiàn)如下異常變化:(1)裝置入口壓力從正常生產(chǎn)的6.710MPa上升到7.000MPa,并持續(xù)上升,出口壓力從正常生產(chǎn)的6.530MPa逐漸下降,并持續(xù)下降,如圖2所示。(2)吸附塔進口溫度從正常生產(chǎn)的21.0℃逐漸下降到13.5℃,吸附塔出口溫度從正常生產(chǎn)的22.0℃逐漸下降到13.0℃,如圖3所示。(3)再生加熱過程中,當加熱3h后,再生塔入口溫度達到要求的230.0℃時,再生塔出口溫度僅為50.0℃左右,在此后2h的加熱過程中,再生塔出口溫度才慢慢上升至180.0℃以上,正常運行時,進出口溫度同時達到要求值。分析上述異?，F(xiàn)象,并通過現(xiàn)場逐一排查,判斷為分子篩脫水裝置吸附塔內(nèi)形成水合物堵塞了床層通道,堵塞原因如下:峰003-X3井為高含硫氣井,所產(chǎn)天然氣硫化氫含量高達127g/m3,其水合物形成溫度為18.0℃,峰003-X3井天然氣出水套爐時溫度為70.0℃,由于未對峰003-X3井至涼風站間管線進行保溫處理,天然氣經(jīng)過2km的運距到達涼風站吸附塔前溫度已降至13.5℃(當天大氣溫度為13.5℃,地溫20.0℃),低于水合物形成溫度,從而在吸附塔內(nèi)形成水合物,堵塞了床層通道。出現(xiàn)堵塞后,作業(yè)區(qū)立即采取了下列措施:(1)加大再生氣流量,關(guān)小空冷器風扇,提高與原料氣混合前的再生氣溫度,從而提高進吸附塔的原料氣溫度。效果:由于空冷器出口溫度高限為49.0℃,無法無限制地提高與原料氣混合前的再生氣溫度,加上原料氣量為再生氣量的6倍左右,吸附塔進出口溫度上升不多,無法解決吸附塔內(nèi)的堵塞情況。(2)10月26日15∶30,倒塔時從峰A段來氣(硫化氫含量為26.5g/m3),倒20×104m3氣與峰003-X3井來氣(硫化氫含量為127g/m3)混合,混合后硫化氫含量為72.7g/m3,即降低了進分子篩脫水裝置原料氣的硫化氫含量,從而降低了原料氣的水合物形成溫度;與此同時,對過濾分離器出口至吸附塔之間管線加電伴熱帶,以此提高原料氣的入塔溫度,防止水合物形成。效果:由于混合后原料氣的硫化氫含量降低,水合物形成溫度降低,加上峰A段來氣溫度為21.0℃和電伴熱的作用,在冷卻模式下,分子篩吸附塔進塔溫度逐漸上升,后維持在18.1℃左右,出塔溫度維持在19.0℃左右,裝置入口壓力維持在6.646MPa,出口壓力維持在6.449MPa。在上述工作狀態(tài)下,對裝置運行情況進行了為期1天的觀察,觀察過程中,裝置運行平穩(wěn),裝置進出口壓力和吸附塔進出口溫度無異常變化,說明上述方法能有效地抑制水合物的形成,防止塔內(nèi)凍堵。(3)10月27日11∶38,停止從峰A段向分子篩脫水裝置中倒氣,裝置入口壓力、出口壓力、吸附塔進出口溫度無異常變化,同時為了檢測電伴熱帶對原料氣入塔溫度的提升效果,于19∶45關(guān)閉電伴熱帶,吸附塔入口溫度由18.1℃下降到17.3℃,裝置運行平穩(wěn),說明電伴熱帶對原料氣的入口溫度有一定的提升作用,但提升的效果不是很明顯。1.2加熱爐風機停回保護裝置,因機低,系統(tǒng)停車原因分析加熱爐投入生產(chǎn)運行后,加熱爐爐膛溫度、再生氣出口溫度等參數(shù)均在設(shè)計范圍之內(nèi)。采用燃燒空氣風扇給加熱爐強制通風,提高了燃燒效率,減少燃料氣的消耗,加上熱量循環(huán)使用,加熱爐的熱效率一般能夠達到80%～85%。2007年11月7日試運行至今加熱爐所出現(xiàn)的故障有:(1)在吸附塔進行倒換時,配電房內(nèi)加熱爐的控制開關(guān)跳閘,引起加熱爐報警,使得整個裝置停車。原因:經(jīng)檢查核實,現(xiàn)場加熱爐循環(huán)風機接線接觸不良,塔倒換時啟動瞬間電流過大,保護開關(guān)自動跳閘以保護整個線路。解決措施:給加熱爐循環(huán)風機重新接線,保障線路接觸良好,現(xiàn)裝置倒塔正常。(2)市電停、發(fā)電機發(fā)電,空冷器風機、加熱爐配風風機停機,引起系統(tǒng)停車。原因:市電停、發(fā)電機發(fā)電時,兩者之間轉(zhuǎn)換有幾秒延時,風機不能自動啟動,加上發(fā)電機的功率為50kW,而站上所有設(shè)備的用電功率已超過60kW,空壓機啟動瞬間,發(fā)電機發(fā)電量不能滿足需要,造成加熱爐風機停而使得整個裝置停車。解決措施:更換了功率更大的發(fā)電機,保障了站上的用電量,現(xiàn)裝置運行正常。(3)2008年11月11日,加熱爐突然停機,導致整個裝置停車。原因:重啟裝置時,通過現(xiàn)場觀察,發(fā)現(xiàn)加熱爐燃料氣電磁閥首先關(guān)閉,然后加熱爐內(nèi)火焰熄滅,說明電磁閥先接到指令才關(guān)閉導致整個裝置停機,通過逐一排查,發(fā)現(xiàn)火焰探測器偏移中心位置,無法觀察到爐內(nèi)引導火焰而使系統(tǒng)發(fā)出假指令,關(guān)閉了主火燃料氣電磁閥,導致停機。解決措施:撤下探測器,清潔探頭,安裝時使探頭對準引導火中心位置,現(xiàn)加熱爐運行正常。1.3空冷器關(guān)閉空冷器的作用是冷凝加熱循環(huán)期間再生氣帶走的水,當氣體冷卻到49℃時,氣體將析出前面吸附循環(huán)周期間吸附的水?？绽淦鲝耐懂a(chǎn)至今,進入冷卻器的氣體溫度在30℃到接近260℃的范圍內(nèi)變化,冬季氣溫低時,空冷器百葉窗自動關(guān)閉,避免了再生氣被過度冷卻,從空冷器出來的天然氣溫度無論是加熱階段還是冷卻階段均能滿足低于49℃的要求,能起到很好的冷凝效果。再生分離器本身分離效果很好,但是玻板液位計內(nèi)浮桿容易被卡,原因是玻板液位計浮筒內(nèi)徑較小,冬季氣溫低時易于凍堵,加上污物粘稠,導致液位不隨真實液位變化,變送器變送到工況機上的液位也不是真實值,當分離器內(nèi)液位漲到一定值時,浮桿突然上升很多,工況機上突然顯示分離器內(nèi)污水液位超過液位高限,導致整個裝置停車,對玻板液位計進行清洗后,上述情況仍然存在,現(xiàn)在只能通過值班人員加密排污來預防這種情況發(fā)生。2現(xiàn)場措施后裝置存在的問題前面介紹裝置近期出現(xiàn)了吸附塔內(nèi)凍堵、火焰監(jiān)測器偏移中心位置等問題,通過現(xiàn)場采取措施后,裝置目前運行正常,但還存在如下問題待解決。2.1及時對濾芯進行整理上次吸附塔內(nèi)凍堵后,采取倒低含硫氣中和及加電伴熱等方式暫時解決了凍堵情況,然而,隨著大氣溫度的不斷降低(涼風站冬季地溫為3℃～5℃,最低達到零下2℃)。2008年11月22日,分子篩吸附塔內(nèi)又發(fā)生了凍堵,與此同時,過濾分離器壓差急劇增大,濾芯上完全結(jié)冰(如圖4所示),氣流無法通過,說明前面采取的措施已無法保證冬季正常生產(chǎn),有必要找出一條徹底解決整個裝置凍堵的措施。建議:在涼風站增建水套爐一套,并修建兩個水池,讓三甘醇脫水裝置高位水箱中的水自然流入水套爐加熱,加熱后的高溫水分別進入兩個水池,讓峰003-X3井來氣進站管線橫穿水池1與水池中高溫水換熱,管線與水池邊緣通過防滲漏處理進行密封,對水池中的管線作防腐處理,對水池至收球筒間的管線加保溫層;讓高峰場進站管線橫穿水池2與水池中高溫水換熱,對水池中的管線作防腐處理,對水池至收球筒間的管線加保溫層,兩水池中的水自然流回三甘醇脫水裝置低位水池,以此提高原料氣的入塔溫度,防止冬季氣溫低時發(fā)生凍堵。具體流程如圖5所示:2.2加熱爐振動大、彈簧前面介紹了加熱爐因火焰監(jiān)測器偏移了中心位置而停機,在查找原因的過程中發(fā)現(xiàn)探測器內(nèi)螺母、墊片等緊固件在加熱爐的振動下已松動嚴重,有的已掉,且探測器內(nèi)彈簧生銹嚴重,銹蝕物附著在彈簧上,使彈簧的彈性變差,不能正常工作,導致有時無法探測到火焰。建議:定期檢查探測器內(nèi)緊固件等有無松動,更換探測器內(nèi)彈簧,將探測器位置直接焊死。2.3加熱、冷卻時間的確定干燥塔進出口閥門的切換完全由邏輯控制程序自動控制,不能人為干預,該邏輯控制程序只有1種功能,只能按固定的切換周期(10h)對干燥塔進行切換,不能根據(jù)露點檢測情況對干燥塔進行切換。然而,在實際生產(chǎn)過程中,應該根據(jù)露點檢測情況適時調(diào)整加熱和冷卻時間,即冬季氣溫低時可適當增長加熱時間,縮短冷卻時間,夏季氣溫高時可適當縮短加熱時間,增長冷卻時間。建議:由專業(yè)人員對涼風站分子篩脫水裝置增加一個控制模塊,在該模塊中能隨時輸入切換周期、加熱時間、冷卻時間,從而實現(xiàn)根據(jù)露點來控制干燥塔的切換,以減少分子篩再生次數(shù),延長分子篩使用壽命。3甘醇脫水裝置高位水池加熱維護(1)由于原料氣的硫化氫含量高,在運行過程中應注意觀察再生氣入口溫度控制在230℃～250℃之間,這樣既能滿足水露點要求,同時又能減少COS的生成量。(2)在涼風站增建水套爐一套和水池兩個,讓三甘醇脫水裝置高位水箱中的水自然流入水套爐加熱,加熱后的高溫水分別進入兩個水池,讓峰003-X3井來氣進站管線橫穿水池1與水池中高溫水換熱;讓高峰場進站管線橫穿水池2與水池中高溫水換熱