裝置內部水合物防凍技術研究

王金嬋 陸銘娟 許陽芳 龐翠華 張婭薇

摘要：南八深冷是將天然氣進行深度脫烴的天然氣處理裝置，設計制冷深度為-86℃，在此溫度下，為了防止天然氣水合物凍堵的發生，需要將天然氣原料氣用分子篩進行深度脫水。但是目前分子篩的脫水效果比較差，裝置經常運行在-80℃左右，制約裝置的輕烴產量。

南八分子篩脫水系統在分子篩吸附5小時脫水效果開始下降，6小時后下降更為明顯。因此，有必要探索試驗新的技術方案，提高分子篩的解析效果，使裝置在最優工況下運行。

關鍵詞：防凍技術；脫烴

（一）再生氣溫度對分子篩再生程度的影響試驗

首先，通過以往工作數據得出南八深冷導熱油爐的最大熱負荷能力。其次，對分子篩系統參數進行優化調整，通過降低再生氣量提高再生氣溫度，并對其再生及脫水效果進行考核。通過試驗數據分析得出分子篩再生效果達到最優的控制參數，進而預防后續制冷單元發生天然氣水合物凍堵，為裝置安全生產提供保障。

當再生氣量為8000m3/h時，分子篩在較短時間內升高到約160℃，因為溫度相對較低，分子篩解析后期溫度升高減緩，再生時間長。當再生氣量為6562m3/h，這個流量下的再生的分子篩開始溫度升高較慢，但再生后期因為再生氣溫度為270℃，與分子篩之間有大溫差，所以分子篩出口再生氣溫度能夠升得更高。在此再生流量下的分子篩再生效果不好，吸附6小時后，原料氣露點上升比較快；吸附結束時的原料氣露點只有-72.2℃。8小時以后的原料氣露點偏高，不能滿足生產需求。

由于熱吹結束后分子篩必須進行冷吹降溫，在試驗過程中A塔熱吹時間過長，此時B塔為了防止凍堵進行了一定的升溫，影響了輕烴產量。所以，有必要進行改進試驗研究來杜絕這個問題。

改進實驗：通過在一個再生周期內改變再生氣量，提高再生溫度考核

（1）通過變氣量再生對南八深冷分子篩系統脫水效率優化調整試驗

首先，再生氣量調整為8000m3/h，導熱油爐在正常負荷下，經加熱的再生氣溫度達到230℃，對分子篩進行解析。通過程序控制完成分子篩的初步再生，系統轉入第二步的沖刺再生。

其次，再生氣量調整為6560m3/h，導熱油爐負荷不變，可使經加熱的再生氣溫度達到270℃，本階段運行3小時。這個溫度的再生氣可使經過初步再生的分子篩得到徹底再生，使其吸附的水完全解析出來，此時分子篩的活性更高，脫水效率更強。

最后，再生塔轉為冷吹過程，將氣量調節為8000m3/h，利用20℃的干氣進行冷吹，逐漸將吸附器冷卻，冷吹氣出口溫度接近40℃時，冷吹結束，分子篩吸附設備轉為備用狀態。

（2）試驗結果和分析

圖1-3中兩條曲線對比可知，變氣量再生結合了大氣量和小氣量再生的優點，充分利用了大氣量再生時所攜帶的能量，讓分子篩得到更好的再生。

在圖1-4中藍色曲線所體現的是沒有經過再生氣量調節的原流程再生情況。分子篩解析再生程度不好，原料氣吸附后的露點值在8小時以后下降很快，在吸附終了時的露點值為-72.2℃，如果裝置此時仍保持原來的制冷溫度，裝置很容易出現水合物凍堵。

在圖1-4中粉色曲線是變氣量再生吸附后的原料氣露點，通過兩步解析，分子篩再生程度很徹底。由以上兩條曲線分析可知，變氣量再生通過減少分子篩再生后期的氣量而提高再生氣溫度，加大了再生氣和分子篩之間的溫差，達到了很好的再生效果。試驗后深冷裝置原料氣的制冷深度可以加深2℃～3℃而不發生凍堵現象。

2、分子篩系統試驗結論

綜合上述分析，采用變氣量調節解析技術，可以在導熱油爐負荷恒定，不增加額外能耗的前提條件下，提高分子篩的解析效率，進而提高分子篩的脫水能力，深冷裝置的制冷深度可以更深。該技術的應用緩解了南八深冷裝置的導熱油爐因功率較小對裝置制冷深度的制約。分子篩吸附時間增長2小時，實際上就是分子篩的使用壽命提高了25%。

參考文獻：

[1]孫勝勇，李玉軍.南八深冷裝置分子篩脫水系統優化運行措施[J].天然氣與石油，2017，35（03）：30-35.

[2]仲磊.南八深冷裝置設計[D].東北石油大學，2016.

作者簡介：王金嬋（1996.03--），性別：女籍貫：廣西藤縣人；民族：漢族，

學歷：本科；畢業于：北部灣大學； 現有職稱：無 ；研究方向：自動化.