天然氣重烴脫除改造

張 瑞

(寧夏哈納斯液化天然氣有限公司，寧夏 銀川 750021)

在天然氣處理和加工工業中，天然氣的脫重烴是天然氣管道輸送和天然氣液化前的預處理工段，若天然氣中C6+未被脫除到“微量”水平，在低溫液化時，天然氣中的重烴會以固體的形式凍結在換熱器的管束或節流閥的工作部位，使換熱器壓差增大，降低裝置的生產能力，在一定的工況下，堵塞換熱管道和設備，嚴重影響了安全運行，為了避免天然氣中的重烴對液化工藝的影響需將天然氣中的重烴在深冷液化前脫除，目前LNG處理廠多采用吸附床內聯合利用了分子篩(MS)去除氣體中的水分 與硅膠(SG)脫除苯和 C9 含量在硅膠床層底部降到微量級別、活性炭從原料氣中將所有的 C7 和 C8 除去，由于在冬季氣質發生改變重烴含量與設計不符，脫重烴床設計能力最好脫除1000ppm重烴。根據床層順控程序，控制參數，增設凝析油氣氣提塔C-1301等探究，綜合優化床層順控及參數控制，及時解決了脫重烴在深冷時堵塞管道。

1 工藝流程及工藝原理

重烴脫除工序是將原料氣中所含的C6+脫除到“微量”水平，防止對于裝置深冷工序造成堵塞、故障。在裝有硅膠和活性炭的重烴脫除床內，實現重烴的脫除。所采用設計包括在吸附床內結合使用分子篩(MS)與硅膠(SG)和活性炭。 MS 層有助于脫除氣相水分，因此被置于 SG 層上面，起到防護床層的作用。脫重烴床吸附時間為12 h，再生時間包括床泄壓至解析壓力、并聯階段，床層預熱階段，床層加熱階段，床層冷吹階段，重新加壓至吸附壓力15min、層備用階段，床層并聯時間15min再生時間為11 h，再生氣來自于脫汞后天然氣，經高溫熱油加熱至280 ℃對床層進行再生，床層順控控制采用自動控制，工藝流程圖見圖1。

圖1 脫重烴工藝流程圖

Fig.1 Heavy hydrocarbon removal process flow drawing

2 天然氣重烴含量變化(對比設計重烴指標與現在指標，指出重烴床已不能滿足要求)

寧夏哈納斯液化天然氣根據兩種原料氣源： 原料氣 1 和原料氣 3設計重烴床脫除能力C6+最大是1000 ppm，而實際原料氣組份如表1。

表1 實際原料氣組份

由于原料氣中的 HHC 的濃度偏高，最初設計的HHC 脫除塔1000ppm不能滿足將 HHC 濃度降到可接受的范圍。因此，提議作少量變更來優化。

3 脫重烴床優化措施(寫如何調整順控程序，及再生溫度曲線對比)

(1)因為原料氣質改變，重烴吸附床層不能滿足 12 h吸附運行，將再生周期的時間由 12 h減少到 6 h。(加熱階段 2 h，冷卻階段 3.5 h，剩下的時間為卸壓和充壓。

(2)再生氣的流量由5500kg/h增加到 6500kg/h，加快再生床的速度。

(3)將再生氣外排城市氣體管網，改為在冷卻階段，通過 壓力控制閥將再生氣循環回到原料氣壓縮機入口罐，減少排入城市氣體管網或熱電廠的再生氣流量，降低能耗。

(4)在再生氣空冷中冷卻時，再生氣中高含量 HHC 會將 HHC 冷凝下來。HHC 凝液收集在重烴緩沖罐。在專門的液位控制閥作用下，HHC 凝液輸送到單重烴回收單元作進一步和處理。注意，凝液僅在再生加熱階段出現。

(5)操作工可以將再生氣冷后溫度設定值調低以獲得最大量的凝液。

(6)為了監測 HHC 解吸單元的性能，增加一臺氣相色譜來分析 HHC 組份，如 nC6,iC6,nC7,nC8 和苯。新的氣相色譜將分析兩條生產線的下列物流。i. HHC 床層進口氣ii. HHC 床層出口氣iii. 從 HHC 床層出來的再生物流iv. 冷凝汽提器(C-1301)氣相出口物流考慮取樣分析的關鍵性， 可根據需要在操作中調整苯和 C6+等組份在 LNG 內的固體溶解度很小。這些組份有可能在 MCHE 中凍結，阻塞管側，限制甚至阻斷原料氣流動。這些組份也有可能在 LNG 儲罐底部積累。因此，控制進入 MCHE 中溫管束進料氣的品質非常重要，進料氣將在 MCHE 中溫管束冷凝。一個在線分析儀將監測進入中溫管束進料氣的品質，特別關注 C6，C7，C8 和苯的含量。C-1301 出來的氣體品質主要通過控制離開高溫管束原料氣的溫度。 C-1301 重烴脫除塔頂部出來并進入 MCHE 中溫管束中的 C6+和苯含量應該維持在固體溶解度以下，從而確保在 MCHE 或 LNG 產品中不發生凍結。使 MCHE 高溫管束出來的原料氣溫度更低，可以降低 C-1301 頂部氣相中 C6+和苯的含量。

4 重烴床負荷測試數據

表2 脫重烴床1230B穿透測試數據表

5 結論

經過脫重烴床層優化后，未出現過液化深冷管束因重烴堵塞壓差上漲，保證了裝置平穩安全生產。裝置有同類現象可做以借鑒。