天然氣處理裝置浮閥塔盤的改造

中原油田分公司天然氣處理廠 河南 濮陽 457162

中原油田天然氣處理廠由于原料氣量逐年下降,原設計原料氣處理能力80-120萬標準立方米每天的天然氣深冷裝置已不能適應現有的50萬標準立方米每天的原料氣量。來氣量降低和氣質變貧,使進入各塔器塔盤上的氣液兩相量減少,操作汽速遠遠低于設計汽速,按原有塔盤的開孔率和浮閥設計,已經遠遠偏離塔器的設計負荷,塔的效率降低,致使產品的收率大大下降,目前乙烷收率已從原有設計的85%降低到53%。需要對塔盤上的浮閥進行堵孔,來適應現有的工況。通過利用塔盤模擬計算軟件KG-tower和FRI,對現有工況進行水力學計算,得到最優的浮閥個數,確定了浮閥塔盤改造的具體措施。

1 浮閥個數的計算

根據現有工況,利用塔盤模擬計算軟件KG-tower和FRI,對現有精餾塔的塔盤進行了水力學計算。以脫乙烷塔為例,將現有原料氣組成、處理量、精餾塔設備參數輸入計算軟件,計算結果如下表:

表1 塔盤浮閥數量計算表

2 盲區的設置

常用的盲區設置有四種方法,如下圖所示。

圖1 在塔盤入口和出口側設置盲區

圖2 在塔盤兩側弓形區設置區盲區

設置盲區時,對方案的選取需要考慮很多因素,不能只考慮哪種方案費用最低。圖二是最理想的方案,這種方案是在塔盤兩側弓形區設置盲區,傳質有效(開孔)區域呈矩形或接近十矩形,可以保證全部液體只通過有效區域。使用這種方法,開孔面積可以減少一半或一半以上,這是其他三種方法不能達到的(其他方式要么會顯著縮短流程長度,要么會減少有效區域上的開孔面積,超出了現有的可靠數據范圍)。

另外,圖二所示,適當地設置一些擋板可以防止液體進入盲區,在不妨礙上層塔盤支撐件的條件下這些擋板越高越好。盡管如此,在盲區上仍然會接收到泄漏下來的和濺落的液體,設計時應該確保能使這些液體順利排出,并有選擇地進入下層塔盤的降液管內。

通過計算,有些塔盤的液相負荷相差較大,如果僅采用圖二方式進行改造,溢流堰過短,影響氣液傳質分離,對產品純度影響較大。為了取得最好的改造效果,最終采取圖一增加盲區和圖二堵塞部分弓形區相結合的方式,進行塔盤改造,顯著提高傳質效果。本方案通過采取浮閥焊接方式,把部分浮閥固定在塔盤的拱形區上,同時增加圍流堰,防止液體大量進入盲區,避免液體無法與氣體充分接觸,影響氣液兩相傳質效果。同時考慮到盲區上仍然會接收到泄漏下來的和濺落的液體,對圍流堰進行設計[1],保證有選擇性的落入降液管內。

3 結語

本文利用軟件KG-tower和FRI的模擬計算,得出了現有工況所需的塔盤浮閥數量。通過對塔盤部分浮閥的封堵,同時為了提高汽液傳質效率,增設了圍流堰。最終實現了適應現有工況、提高產品收率和純度的目的。