乙二醇回收裝置中脫水單元的操作優化

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化

楊 勇，宗俊斌，趙迎濤，林湧濤，張俊山

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

南海某平臺乙二醇回收裝置（Mono-Ethylene Glycol Recovery Unit簡稱為MRU）用于接受來自海底管線的富乙二醇溶液，經過預處理、脫水再生、脫鹽等階段后可滿足回注要求。MRU一般設計規模較大，入口流量的變化范圍也較大，MRU的設計還沒有完全實現國產化，在操作過程中也時常發生如換熱器換熱效率達不到等問題。本文介紹的是MRU系統在氣田投產初期，再生階段重沸器不能正常升溫時等問題分析及解決辦法，從而提出脫水再生單元的操作優化。

MRU；脫水再生；重沸器；換熱效率

MRU主要分為預處理單元、再生單元、部分一價鹽去除單元。在預處理單元主要是對富乙二醇進行脫烴和鈣鎂離子的去除，再生單元主要是通過再生塔、重沸器等除去富乙二醇中的水分使其變為貧乙二醇，部分一價鹽去除單元主要是根據實際需求對貧乙二醇中的鈉鹽進行結晶去除[1，2]。

1 再生脫水單元運行現狀闡述

MRU系統中的再生脫水單元按照設計要求，經過再生塔進口的貧富乙二醇換熱器和塔底的換熱后，重沸器的乙二醇進口溫度在110.6 ℃，出口再進入到再生塔中的溫度達到131.9 ℃，按照設計的物料平衡關系，在該溫度條件下，進入到再生塔底部經過閃蒸，這部分富液（含水68%的乙二醇）將通過蒸餾處理，達到沸點的水蒸氣攜帶少量的乙二醇進入到再生塔的頂部回流系統，冷凝下來的貧液（含水20%）將進入到再生塔的底部貧液倉中，再進入下游流程[3，4]。如圖1所示。

圖1 MRU脫水再生單元示意圖

某海上油氣平臺引進了整套MRU系統，在投產初期重沸器的進口溫度為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，在這段時間監測到，再生塔貧液側出口乙二醇含水均維持在較高的位置，不滿足進入下游流程的要求。同時檢測到重沸器的熱媒油進口溫度一直維持在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 重沸器進出口乙二醇溫度趨勢圖

2 再生單元問題分析

在重沸器使用初期可以正常升溫到設計溫度，結合現場實際情況分析后，可能有如下幾種方面導致了重沸器的換熱效率下降：

（1）通過重沸器熱媒油的進出口溫差為20 ℃，可判斷重沸器的加熱效率不夠，存在系統功能問題。

（2）重沸器入口富乙二醇的含水率高。原設計的富液含水率為66%，太高的含水可能會導致重沸器中乙二醇出口溫度達不到設計溫度，超出的水量會攜帶部分熱值。

（3）重沸器內的熱媒油傳熱效率低，換熱器內部存在問題。

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。在實際生產中，換熱器的熱推動力、傳熱速率、換熱面積都為設計值，基本上沒有變動，而熱阻是隨著使用的時間變化而變，進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、換熱器介質中的懸浮顆粒（如泥砂、塵土、不溶鹽類）等流經換熱器表面是易形成的污垢[5]。另外，換熱器內部的管束出現的外腐蝕也會影響傳熱效率，管端與管板間產生了縫隙，最終導致換熱管束、管板、殼體、封頭損壞，進而導致兩種流體介質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到設計的溫度，故該可能性基本排除。

（2）經過監測數據發現近期來液的含水確有上漲，故針對可能存在的問題做了如下系統調整。如圖1所示中，通過加大貧液側回流量，降低重沸器入口乙二醇的含水率。根據需要調整進入再生塔的來液，減少再生塔富液側的冷液進入量，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”，降低進入重沸器的乙二醇中的含水率。

經過操作調整，重沸器乙二醇出口溫度到達130 ℃，接近設計溫度。貧液泵出口含水檢測基本接近20%，可以導入下游流程。該系統進行12 h穩定期，由于上游預處理階段的液位調整，需要調整再生塔富液入口的進液量，這步調整也導致重沸器出口溫度波動，但經過2~3 h的調整，溫度未恢復。

（3）系統調整后雖然穩定了一段時間，但是不符合正常生產，同時考慮在重沸器使用期間主要是水下來液，在清洗再生塔富液側泵前的Y型濾器發現，有較多的雜質堵塞了濾芯，故換熱效率的下降有很大可能性在于換熱器內形成污垢，使得換熱面減少，熱阻增加。因此決定對再生系統進行在線沖洗。

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

圖3 淡水反洗效果圖

重沸器淡水反沖洗完以后，重新啟動系統，逐步對乙二醇進行升溫，經過重沸器后溫度可以達到設計值131 ℃，在允許范圍內波動，圖4即為在處理后一周內的重沸器乙二醇進出口溫度趨勢圖。

圖4 重沸器進出口乙二醇溫度趨勢圖

4 脫水再生操作優化

通過對再生塔進口、再生塔富側出口、再生塔貧側出口進行取樣觀察（如圖5）。從取樣的目測結果來看，再生塔進口處清澈透明，沒有發現絮狀體和白色顆粒，但進入到再生塔脫水單元，塔底的重沸器入口富液和出口貧液，液體表面均出現少量絮狀體和白色顆粒（粒徑很小，肉眼能見），水體濁度較高，這說明在脫水單元內部存在較多的顆粒物質的可能，這部分顆粒物存在的位置包括再生塔塔底貧富液倉、塔底離心泵入口“Y型”濾器內、重沸器內MEG換熱器流道中。而分層出現的油可能與前期MRU投入運行過程中，水下來液在預處理階段沒有完全脫去油類[7]，而帶入到再生階段而進入重沸器，隨著部分顆粒物質粘附在板式換熱器的流道內。

結合在淡水反沖洗后的脫水再生單元基本達到了設計要求，分析總結后對系統采取以下建議和操作上的優化：

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

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

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

（4）在顆粒過濾器正常間歇式預涂后，需要監測顆粒過濾器出口富液的液體形態，如果存在較多的絮體和顆粒物，暫時不能放入后面的脫水再生系統，循環處理達標后，再進入后續處理單元，以免出現上述類似情況。

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

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

5 結束語

本文對MRU系統操作過程中出現的問題進行了現場和理論分析，在此基礎上對MRU操作提出了一系列優化建議，以提高MRU的再生效率。

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

[2] 任順順,張少春,孫建宇,等.深水氣田新型乙二醇再生工藝方法[J].油氣儲運,2015,34(2):208-210.

[3] 劉飛龍,倪浩,曾樹兵,姜振暉.乙二醇再生回收技術在海上平臺的應用[J].石油與天然氣化工,2013,43(2):113-116.

[4] 趙方生,馬勇,陳賓,等. 乙二醇再生工藝在海上平臺的應用[J].石油和化工設備,2013,16(5):35-37.

[5] 賀江波,孫曉飛,徐樂樂,等.乙二醇再生塔操作優化[J].重慶科技學院學報,2011,13(4):94-97.

[6] 王赟,王勇,周瑞.乙二醇循環系統再生工藝研究[J].廣東化工,2013,40(20):3-4.

[7] 蔣洪,鄭賢英.低處理量乙二醇再生工藝改進[J].石油與天然氣化工,2011,41(2):183-186.

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年畢業于西南石油大學石油工程專業，研究方向：海洋石油天然氣開采。

TQ 201

A

1004-0935（2017）05-0513-03