輕烴回收工藝生產(chǎn)參數(shù)的校正措施

2012年集輸大隊(duì)

技術(shù)管理座談會(huì)輕烴回收工藝生產(chǎn)參數(shù)的校正措施完成單位：集輸大隊(duì)管理辦撰稿人：于修寶完成時(shí)間：2012年6月輕烴回收工藝生產(chǎn)參數(shù)的校正措施一、輕烴回收處理工藝參數(shù)的演變樁西輕烴站于1995年10月竣工投產(chǎn)。站內(nèi)包括生產(chǎn)裝臵區(qū)、罐區(qū)、裝儲(chǔ)區(qū)及辦公區(qū)。該輕烴回收裝置設(shè)計(jì)日處理天然氣能力為13.5x104m3/d?，F(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備、壓力容器共計(jì)67臺(tái)，年生產(chǎn)油田混合烴1000噸，穩(wěn)定輕烴3800噸。輕烴站自投產(chǎn)以來，根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行情況及化驗(yàn)數(shù)據(jù)，不斷探索新的生產(chǎn)條件和狀況下的運(yùn)行參數(shù)，摸索積累了很多實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。在這個(gè)漫長(zhǎng)的參數(shù)經(jīng)驗(yàn)累積過程中，大體有這樣三個(gè)階段：設(shè)計(jì)值運(yùn)行階段；經(jīng)驗(yàn)值探索階段；經(jīng)驗(yàn)值運(yùn)行階段。從設(shè)計(jì)值向經(jīng)驗(yàn)值的過渡，標(biāo)志著輕烴生產(chǎn)參數(shù)由被動(dòng)向主動(dòng)的進(jìn)展，向生產(chǎn)要效益走出了可喜的一步。輕烴站投產(chǎn)后的五年內(nèi)，即1995-2000年之間，基本屬于第一個(gè)階段，生產(chǎn)參數(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)值運(yùn)行階段。此時(shí)，油氣集輸大隊(duì)剛剛成立兩年，油田伴生氣條件比較豐富，輕烴產(chǎn)量處于高產(chǎn)期，管理比較粗放，生產(chǎn)工藝參數(shù)固化在設(shè)計(jì)生產(chǎn)參數(shù)值。但隨著油田的不斷開發(fā)，伴生氣條件日益惡化，到了2006年以來，氣量逐年降低，生產(chǎn)參數(shù)的優(yōu)化已成為輕烴生產(chǎn)的必然趨勢(shì)。在這六年內(nèi)，輕烴生產(chǎn)探索出了比較適合實(shí)際的運(yùn)行參數(shù)，以化驗(yàn)數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行已成為輕烴生產(chǎn)的中心思想，這是第二個(gè)階段。第三階段是自2006年以后到目前為止的六年。在這個(gè)階段，生產(chǎn)中充分運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為輕烴生產(chǎn)運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。但生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值跟不上伴生氣條件的不斷變化，在目前的生產(chǎn)中，仍需不斷分析目前的伴生氣條件和參數(shù)的適應(yīng)性，在發(fā)展中不斷完善生產(chǎn)運(yùn)行模式。二、生產(chǎn)工藝參數(shù)分析以高溫區(qū)的烷烴蒸氣壓圖為依據(jù)，找出各設(shè)備在工作壓力下的物化性質(zhì)。圖1烷烴蒸氣壓圖（高溫區(qū)）從上圖，得到下表：表1烷烴物化性質(zhì)表項(xiàng)目乙烷丙烷丁烷戊烷P=1.35MPa,°C-243592138P=1.10MPa,°C-322983129P=1.00MPa,C-332677121P=0.30MPa,C-67-133172常壓沸點(diǎn)，C-88.60-42.04-0.50~-11.7236.07~27.88C①P1.71421.62381.61901.6130P0②5.51.30.420.12Q0③/425.47366.18~385.54注：C:比熱容，O.IMPa,15.5°C,kj/（kg?°C）pP:37.8°C時(shí)的飽和蒸氣壓，MPa0Q0:汽化熱，常壓，O.IMPa沸點(diǎn)下，kJ/kg上表中的數(shù)據(jù)分別取了高壓分離器的壓力、脫乙烷塔壓力、脫丁烷塔壓力、膨脹機(jī)出口壓力及常用的其他數(shù)據(jù)。在生產(chǎn)過程中，多組份狀態(tài)下，各單質(zhì)烷烴不是分層存在，而是以各自的飽和蒸氣壓方式共同存在，其含量符合道爾頓分壓定律。（一）高壓分離器1、 設(shè)計(jì)工藝參數(shù)值：P亠=1.35MPa,L亠=300mm,T亠=-30°CTOC\o"1-5"\h\z口 1=1 1=1高 高 高2、 實(shí)際運(yùn)行參數(shù)值：1.32MPa＜P亠＜1.35MPa,^=300mm,T亠＞口 1=1 1=1高 高 高-30C3、分析：（1）對(duì)照表1中的臨界溫度值，可以看出：增壓后原料氣中的混合組份在P=1.35MPa,且經(jīng)空冷器降至常溫后（＜37.80，乙烷以下（即乙烷和甲烷）組份是氣態(tài)，丙烷以上（含丙烷）組份成為液態(tài)。此時(shí)，部分乙烷已經(jīng)成為液相，C+絕大部分被冷凝為液相，成為混合3液。（2）混合液經(jīng)過冷箱降溫后，溫度降至-30C,進(jìn)入高壓分離器。氣態(tài)乙烷和甲烷從混合原料中被分離為干氣，達(dá)到了甲烷、部分乙烷

與C+分離的目的。此時(shí)的液相中，即從高壓分離器底部出的液烴中，3仍含有部分乙烷組份（這部分未分離出的乙烷在后續(xù)工藝中有用處），液烴進(jìn)入脫乙烷塔進(jìn)一步分餾乙烷。4、評(píng)價(jià)：高壓分離器參數(shù)正常，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行影響極小。（二）脫乙烷塔1、 設(shè)計(jì)參數(shù)：P=l.lMpa,T=0.7°C,T=63°C,L=1800mm頂?shù)?、 運(yùn)行參數(shù)：P=1.1Mpa，T=18C，T=65C，L=1800mm頂?shù)?、 分析：脫乙烷塔的塔頂溫度高于設(shè)計(jì)值，相差17C。從表1烷烴蒸氣壓表中可以看出，此時(shí)，乙烷在運(yùn)行狀況下完全為氣相，C以上組份為液相，其中，C非常接近其臨界溫度。在這種情況33下，完全氣化的乙烷將攜帶大量的丙烷組份揮發(fā)到氣相中，從而由塔頂泄壓管線放走。這種結(jié)果不符合塔C-101的分餾要求。塔C-101的頂部泄壓掉一部分乙烷而盡可能地不泄壓丙烷以上組份，并且允許含有相當(dāng)部分的乙烷。4、評(píng)價(jià)：脫乙烷塔的塔頂溫度高。三）脫丁烷塔T=135C，L=1800mm底T=97C，L=1800mm底1T=135C，L=1800mm底T=97C，L=1800mm底頂2、運(yùn)行參數(shù)：P=1.0Mpa，T=42C，頂3、分析：脫丁烷塔的塔底溫度遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)值，相差38C。對(duì)于塔頂來說，從表1烷烴蒸氣壓表中可以看出，此時(shí)，丙烷在運(yùn)行狀況下已成為氣相，不符合塔C-102的分餾要求。在塔頂泄壓時(shí)，氣相的C、C被放走，且攜帶了部分的丁烷組份。塔頂要求溫度降至乙23烷和丙烷之間，即［-33，26］之間，且應(yīng)遠(yuǎn)離丙烷，以防止液相丙烷被乙烷帶走。4、評(píng)價(jià)：脫丁烷塔的塔底溫度低。（四）導(dǎo)熱油爐1、 額定參數(shù)：T=152€,E-112換熱器：T=14「C,T=120€出口 出 進(jìn)2、 運(yùn)行參數(shù)：T=152C,E-112換熱器：T=141C,T=120C出口 出 進(jìn)3、 分析：由于導(dǎo)熱油爐運(yùn)行在額定狀態(tài)之下，故不考慮超溫超壓的安全問題。從以上參數(shù)可以看出，E-112的物料加溫是靠導(dǎo)熱油爐的出口溫度來控制的。塔底物料溫度要達(dá)到135C，塔底的循環(huán)導(dǎo)熱油溫度必然高于155C（溫差約20C）,導(dǎo)熱油爐出口溫度必然要高于165C（溫差約10C）另一方面，從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行看，TV-108閥門處于全開狀態(tài)，驗(yàn)證了以上的控制方式。4、 結(jié)論：使用導(dǎo)熱油爐出口溫度控制塔底溫度的方式是不合適的。（五）冷箱1、設(shè)計(jì)參數(shù)：丙烷通道參數(shù)：T=-37.7C，T=10C進(jìn)出原料氣通道參數(shù)：T=45C，T=-41C進(jìn)出干氣通道參數(shù)：T=-43C，T=30C進(jìn)出液烴通道參數(shù)：T=-36°C,T=0.7°C進(jìn)出2、運(yùn)行參數(shù)：丙烷通道參數(shù)：T=-37C，T=18C進(jìn)出原料氣通道參數(shù)：T=32C，T=-31C進(jìn)出干氣通道參數(shù)：T=-39C，T=12C進(jìn)出液烴通道參數(shù)：T=-36C，T=7C進(jìn)出3、分析：從以上參數(shù)比較可以看出，冷箱的參數(shù)與設(shè)計(jì)值除丙烷通道出口溫度較高外，沒有很大的差異。這個(gè)現(xiàn)象說明制冷量全部傳遞給了被冷卻介質(zhì)，自身溫度得到升高，從而表明，制冷量不足。原料氣通道與設(shè)計(jì)相比，出口溫度相差10C，驗(yàn)證了以上結(jié)論。通過以上五個(gè)方面的分析，找到了問題的所在，見下表。表2 生產(chǎn)參數(shù)問題表序號(hào)生產(chǎn)參數(shù)不符合點(diǎn)相差幅度主要原因1脫乙烷塔頂溫度高17°C導(dǎo)熱油爐給脫乙烷塔底物料過量加熱2脫丁烷塔底溫度低38°C導(dǎo)熱油爐供給脫丁烷塔底物料熱量不足3導(dǎo)熱油爐出口溫度低10C導(dǎo)熱油爐溫度升高到一定溫度后，易自停4制冷溫度較咼10°C制冷量不足三、生產(chǎn)參數(shù)的校正措施從以上分析可以看出，絕大多數(shù)問題出現(xiàn)在導(dǎo)熱油爐。針對(duì)這種情況，采取了以下措施：1、查找導(dǎo)熱油爐存在的問題，從根本上解決導(dǎo)熱油燃燒不穩(wěn)定的故障。與檢修中心、廠家的工程師一同協(xié)調(diào)，于4月17日進(jìn)行了維修、調(diào)校，調(diào)節(jié)了溫度計(jì)算公式中的兩個(gè)因子和截距，在目前使用的范圍內(nèi)，顯示與現(xiàn)場(chǎng)表的差距不是多大，可以正常使用。經(jīng)檢修中心協(xié)同廠家的工程師一起，制定實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)控制需更換哪些部件、需做哪些工作。同時(shí)解決的問題還有：更換燃?xì)庹{(diào)壓閥的膜片、控制柜油溫顯示不準(zhǔn)確問題。C-102塔底加熱溫度最高加熱到103C，再高就出現(xiàn)液位下降快等一系列波動(dòng)，沒法調(diào)。出現(xiàn)這種情況的原因是塔底溫度一直較低，物料輕，含較多的液化氣組份，密度小，導(dǎo)致了再升高溫度就出現(xiàn)液位揮發(fā)快的現(xiàn)象，同時(shí)，使液位傳感器不靈敏，甚至失靈，以致調(diào)節(jié)紊亂。C-102塔的負(fù)荷需要提高，目前塔底溫度僅97C;加熱油爐在塔提高負(fù)荷的情況下，通過調(diào)節(jié)達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡;以導(dǎo)熱油爐來控制塔底溫度的做法不合適，改用TV-108來調(diào)節(jié)C-102塔的底溫；適當(dāng)整定TV-108閥的PID參數(shù)，特別是積分調(diào)節(jié)；(5)檢查更換了壓頻轉(zhuǎn)換器。廠家在4月18日更換了壓頻轉(zhuǎn)換器，目的是解決油溫較高時(shí)顯示不準(zhǔn)的問題，但該現(xiàn)象在更換后仍存在，從而判斷問題可能不在壓頻轉(zhuǎn)換器；(6)更換了燃?xì)庹{(diào)壓閥的膜片，并備用一只，該閥不存在其他問題。2、調(diào)整的關(guān)鍵參數(shù)重點(diǎn)是塔底部輕油溫度。(1)C-102塔底部輕油溫度：正常已提高到112C，高時(shí)達(dá)到了118C，有希望繼續(xù)提高；(2)對(duì)用TV-108閥調(diào)節(jié)塔底溫度而不是用導(dǎo)熱油爐來控制油溫，上下達(dá)成了共識(shí)；(3)C-102塔頂部回流量：將塔底泵更換為原來的大泵后，由原先的1000m3/h上下提高到了2000m3/h。導(dǎo)熱油爐出口溫度設(shè)置不低于145€。對(duì)TV-108閥的精細(xì)調(diào)節(jié)：PID調(diào)節(jié)、靈敏度調(diào)節(jié)等。3、關(guān)于制冷量不足的措施。本站的螺桿壓縮機(jī)額定排量為26m3/min，實(shí)際運(yùn)行排量約為20m3/min，而且其效率也在逐步降低。針對(duì)這種情況，本站采取了制冷前端原料氣預(yù)冷的補(bǔ)救措施，即在空冷器后加水冷的辦法，使進(jìn)入冷箱前的原料氣溫度提前由30T以上降至20T以內(nèi)，降低了制冷負(fù)荷。四、取得的效果通過以上措施的實(shí)施，四個(gè)主要參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行值已經(jīng)比較接近設(shè)計(jì)值，特別是導(dǎo)熱油爐的運(yùn)行，目前已經(jīng)調(diào)節(jié)到生產(chǎn)需要的狀況。表3生產(chǎn)參數(shù)措施表序號(hào)生產(chǎn)參數(shù)不符合點(diǎn)相差幅度主要措施1脫乙烷塔頂溫度高5°C適當(dāng)降低塔底溫度2脫丁烷塔底溫度低13°C使用TV-108閥調(diào)節(jié)供熱量3導(dǎo)熱油爐出口溫度低3C維修導(dǎo)熱油爐控制程序，解除自停故障4制冷溫度較咼2C前端預(yù)冷五、效益分析1、經(jīng)濟(jì)效益：自2012年3月1日各項(xiàng)措施實(shí)施以來，到目前為止共計(jì)132天，以每天增產(chǎn)2噸，輕烴單價(jià)6500元/噸，運(yùn)行成本為850元/噸計(jì)，措施費(fèi)用主要是維修導(dǎo)熱油爐，計(jì)1.5萬元，則產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為：(0.65—0.085)x2x132—1.5=147.66(萬元)。2、社會(huì)效益：經(jīng)維修后，導(dǎo)熱油爐自動(dòng)控制效果良好，極大地降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度。六、關(guān)于輕烴回收工藝流程的幾點(diǎn)建議為了完善輕烴回收工藝流程，降低制冷溫度，提高輕烴產(chǎn)量，根據(jù)各組份的物