分子篩脫水裝置運(yùn)行現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

分子篩脫水裝置運(yùn)行現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

設(shè)計(jì)采用風(fēng)景秀麗的分子篩脫水裝置，設(shè)計(jì)處理氣積50.104m3。d.井峰2003-x1的氣處理，處理氣15.104m3。d.氫氧化鈉含量為127g。3m，其水合物形成溫度根據(jù)理論計(jì)算為18.0。該套裝置從加拿大EnterpriseSteelFabricatorsLtd公司引進(jìn),采用的是兩塔-濕氣再生流程,吸附劑選用美國(guó)UOP公司生產(chǎn)AW-500型抗酸分子篩,加熱裝置采用美國(guó)GTS能源公司生產(chǎn)的加熱爐,燃料氣采用本站脫硫后的凈化氣,自控系統(tǒng)采用了PLC控制系統(tǒng)。工藝流程主要包括:原料氣流程和再生氣流程,原料氣和再生氣流向?yàn)橥?即均為從吸附塔頂部進(jìn)、下部出的流程,主要工藝流程如圖1所示。1分子篩脫水裝置運(yùn)行分析1.1吸附裝置東向差特性總的來(lái)說(shuō),從裝置投產(chǎn)到現(xiàn)在,吸附塔幾乎保持良好的運(yùn)行狀態(tài),正常情況下吸附塔進(jìn)出口壓力、溫度、干氣露點(diǎn)見(jiàn)表1所示。然而,2008年10月26日凌晨2點(diǎn),在冷卻模式下(冷卻45min后)裝置入口、出口壓力和吸附塔進(jìn)出口溫度出現(xiàn)如下異常變化:(1)裝置入口壓力從正常生產(chǎn)的6.710MPa上升到7.000MPa,并持續(xù)上升,出口壓力從正常生產(chǎn)的6.530MPa逐漸下降,并持續(xù)下降,如圖2所示。(2)吸附塔進(jìn)口溫度從正常生產(chǎn)的21.0℃逐漸下降到13.5℃,吸附塔出口溫度從正常生產(chǎn)的22.0℃逐漸下降到13.0℃,如圖3所示。(3)再生加熱過(guò)程中,當(dāng)加熱3h后,再生塔入口溫度達(dá)到要求的230.0℃時(shí),再生塔出口溫度僅為50.0℃左右,在此后2h的加熱過(guò)程中,再生塔出口溫度才慢慢上升至180.0℃以上,正常運(yùn)行時(shí),進(jìn)出口溫度同時(shí)達(dá)到要求值。分析上述異?，F(xiàn)象,并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)逐一排查,判斷為分子篩脫水裝置吸附塔內(nèi)形成水合物堵塞了床層通道,堵塞原因如下:峰003-X3井為高含硫氣井,所產(chǎn)天然氣硫化氫含量高達(dá)127g/m3,其水合物形成溫度為18.0℃,峰003-X3井天然氣出水套爐時(shí)溫度為70.0℃,由于未對(duì)峰003-X3井至涼風(fēng)站間管線進(jìn)行保溫處理,天然氣經(jīng)過(guò)2km的運(yùn)距到達(dá)涼風(fēng)站吸附塔前溫度已降至13.5℃(當(dāng)天大氣溫度為13.5℃,地溫20.0℃),低于水合物形成溫度,從而在吸附塔內(nèi)形成水合物,堵塞了床層通道。出現(xiàn)堵塞后,作業(yè)區(qū)立即采取了下列措施:(1)加大再生氣流量,關(guān)小空冷器風(fēng)扇,提高與原料氣混合前的再生氣溫度,從而提高進(jìn)吸附塔的原料氣溫度。效果:由于空冷器出口溫度高限為49.0℃,無(wú)法無(wú)限制地提高與原料氣混合前的再生氣溫度,加上原料氣量為再生氣量的6倍左右,吸附塔進(jìn)出口溫度上升不多,無(wú)法解決吸附塔內(nèi)的堵塞情況。(2)10月26日15∶30,倒塔時(shí)從峰A段來(lái)氣(硫化氫含量為26.5g/m3),倒20×104m3氣與峰003-X3井來(lái)氣(硫化氫含量為127g/m3)混合,混合后硫化氫含量為72.7g/m3,即降低了進(jìn)分子篩脫水裝置原料氣的硫化氫含量,從而降低了原料氣的水合物形成溫度;與此同時(shí),對(duì)過(guò)濾分離器出口至吸附塔之間管線加電伴熱帶,以此提高原料氣的入塔溫度,防止水合物形成。效果:由于混合后原料氣的硫化氫含量降低,水合物形成溫度降低,加上峰A段來(lái)氣溫度為21.0℃和電伴熱的作用,在冷卻模式下,分子篩吸附塔進(jìn)塔溫度逐漸上升,后維持在18.1℃左右,出塔溫度維持在19.0℃左右,裝置入口壓力維持在6.646MPa,出口壓力維持在6.449MPa。在上述工作狀態(tài)下,對(duì)裝置運(yùn)行情況進(jìn)行了為期1天的觀察,觀察過(guò)程中,裝置運(yùn)行平穩(wěn),裝置進(jìn)出口壓力和吸附塔進(jìn)出口溫度無(wú)異常變化,說(shuō)明上述方法能有效地抑制水合物的形成,防止塔內(nèi)凍堵。(3)10月27日11∶38,停止從峰A段向分子篩脫水裝置中倒氣,裝置入口壓力、出口壓力、吸附塔進(jìn)出口溫度無(wú)異常變化,同時(shí)為了檢測(cè)電伴熱帶對(duì)原料氣入塔溫度的提升效果,于19∶45關(guān)閉電伴熱帶,吸附塔入口溫度由18.1℃下降到17.3℃,裝置運(yùn)行平穩(wěn),說(shuō)明電伴熱帶對(duì)原料氣的入口溫度有一定的提升作用,但提升的效果不是很明顯。1.2加熱爐風(fēng)機(jī)停回保護(hù)裝置,因機(jī)低,系統(tǒng)停車(chē)原因分析加熱爐投入生產(chǎn)運(yùn)行后,加熱爐爐膛溫度、再生氣出口溫度等參數(shù)均在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。采用燃燒空氣風(fēng)扇給加熱爐強(qiáng)制通風(fēng),提高了燃燒效率,減少燃料氣的消耗,加上熱量循環(huán)使用,加熱爐的熱效率一般能夠達(dá)到80%～85%。2007年11月7日試運(yùn)行至今加熱爐所出現(xiàn)的故障有:(1)在吸附塔進(jìn)行倒換時(shí),配電房?jī)?nèi)加熱爐的控制開(kāi)關(guān)跳閘,引起加熱爐報(bào)警,使得整個(gè)裝置停車(chē)。原因:經(jīng)檢查核實(shí),現(xiàn)場(chǎng)加熱爐循環(huán)風(fēng)機(jī)接線接觸不良,塔倒換時(shí)啟動(dòng)瞬間電流過(guò)大,保護(hù)開(kāi)關(guān)自動(dòng)跳閘以保護(hù)整個(gè)線路。解決措施:給加熱爐循環(huán)風(fēng)機(jī)重新接線,保障線路接觸良好,現(xiàn)裝置倒塔正常。(2)市電停、發(fā)電機(jī)發(fā)電,空冷器風(fēng)機(jī)、加熱爐配風(fēng)風(fēng)機(jī)停機(jī),引起系統(tǒng)停車(chē)。原因:市電停、發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí),兩者之間轉(zhuǎn)換有幾秒延時(shí),風(fēng)機(jī)不能自動(dòng)啟動(dòng),加上發(fā)電機(jī)的功率為50kW,而站上所有設(shè)備的用電功率已超過(guò)60kW,空壓機(jī)啟動(dòng)瞬間,發(fā)電機(jī)發(fā)電量不能滿足需要,造成加熱爐風(fēng)機(jī)停而使得整個(gè)裝置停車(chē)。解決措施:更換了功率更大的發(fā)電機(jī),保障了站上的用電量,現(xiàn)裝置運(yùn)行正常。(3)2008年11月11日,加熱爐突然停機(jī),導(dǎo)致整個(gè)裝置停車(chē)。原因:重啟裝置時(shí),通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察,發(fā)現(xiàn)加熱爐燃料氣電磁閥首先關(guān)閉,然后加熱爐內(nèi)火焰熄滅,說(shuō)明電磁閥先接到指令才關(guān)閉導(dǎo)致整個(gè)裝置停機(jī),通過(guò)逐一排查,發(fā)現(xiàn)火焰探測(cè)器偏移中心位置,無(wú)法觀察到爐內(nèi)引導(dǎo)火焰而使系統(tǒng)發(fā)出假指令,關(guān)閉了主火燃料氣電磁閥,導(dǎo)致停機(jī)。解決措施:撤下探測(cè)器,清潔探頭,安裝時(shí)使探頭對(duì)準(zhǔn)引導(dǎo)火中心位置,現(xiàn)加熱爐運(yùn)行正常。1.3空冷器關(guān)閉空冷器的作用是冷凝加熱循環(huán)期間再生氣帶走的水,當(dāng)氣體冷卻到49℃時(shí),氣體將析出前面吸附循環(huán)周期間吸附的水。空冷器從投產(chǎn)至今,進(jìn)入冷卻器的氣體溫度在30℃到接近260℃的范圍內(nèi)變化,冬季氣溫低時(shí),空冷器百葉窗自動(dòng)關(guān)閉,避免了再生氣被過(guò)度冷卻,從空冷器出來(lái)的天然氣溫度無(wú)論是加熱階段還是冷卻階段均能滿足低于49℃的要求,能起到很好的冷凝效果。再生分離器本身分離效果很好,但是玻板液位計(jì)內(nèi)浮桿容易被卡,原因是玻板液位計(jì)浮筒內(nèi)徑較小,冬季氣溫低時(shí)易于凍堵,加上污物粘稠,導(dǎo)致液位不隨真實(shí)液位變化,變送器變送到工況機(jī)上的液位也不是真實(shí)值,當(dāng)分離器內(nèi)液位漲到一定值時(shí),浮桿突然上升很多,工況機(jī)上突然顯示分離器內(nèi)污水液位超過(guò)液位高限,導(dǎo)致整個(gè)裝置停車(chē),對(duì)玻板液位計(jì)進(jìn)行清洗后,上述情況仍然存在,現(xiàn)在只能通過(guò)值班人員加密排污來(lái)預(yù)防這種情況發(fā)生。2現(xiàn)場(chǎng)措施后裝置存在的問(wèn)題前面介紹裝置近期出現(xiàn)了吸附塔內(nèi)凍堵、火焰監(jiān)測(cè)器偏移中心位置等問(wèn)題,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采取措施后,裝置目前運(yùn)行正常,但還存在如下問(wèn)題待解決。2.1及時(shí)對(duì)濾芯進(jìn)行整理上次吸附塔內(nèi)凍堵后,采取倒低含硫氣中和及加電伴熱等方式暫時(shí)解決了凍堵情況,然而,隨著大氣溫度的不斷降低(涼風(fēng)站冬季地溫為3℃～5℃,最低達(dá)到零下2℃)。2008年11月22日,分子篩吸附塔內(nèi)又發(fā)生了凍堵,與此同時(shí),過(guò)濾分離器壓差急劇增大,濾芯上完全結(jié)冰(如圖4所示),氣流無(wú)法通過(guò),說(shuō)明前面采取的措施已無(wú)法保證冬季正常生產(chǎn),有必要找出一條徹底解決整個(gè)裝置凍堵的措施。建議:在涼風(fēng)站增建水套爐一套,并修建兩個(gè)水池,讓三甘醇脫水裝置高位水箱中的水自然流入水套爐加熱,加熱后的高溫水分別進(jìn)入兩個(gè)水池,讓峰003-X3井來(lái)氣進(jìn)站管線橫穿水池1與水池中高溫水換熱,管線與水池邊緣通過(guò)防滲漏處理進(jìn)行密封,對(duì)水池中的管線作防腐處理,對(duì)水池至收球筒間的管線加保溫層;讓高峰場(chǎng)進(jìn)站管線橫穿水池2與水池中高溫水換熱,對(duì)水池中的管線作防腐處理,對(duì)水池至收球筒間的管線加保溫層,兩水池中的水自然流回三甘醇脫水裝置低位水池,以此提高原料氣的入塔溫度,防止冬季氣溫低時(shí)發(fā)生凍堵。具體流程如圖5所示:2.2加熱爐振動(dòng)大、彈簧前面介紹了加熱爐因火焰監(jiān)測(cè)器偏移了中心位置而停機(jī),在查找原因的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)探測(cè)器內(nèi)螺母、墊片等緊固件在加熱爐的振動(dòng)下已松動(dòng)嚴(yán)重,有的已掉,且探測(cè)器內(nèi)彈簧生銹嚴(yán)重,銹蝕物附著在彈簧上,使彈簧的彈性變差,不能正常工作,導(dǎo)致有時(shí)無(wú)法探測(cè)到火焰。建議:定期檢查探測(cè)器內(nèi)緊固件等有無(wú)松動(dòng),更換探測(cè)器內(nèi)彈簧,將探測(cè)器位置直接焊死。2.3加熱、冷卻時(shí)間的確定干燥塔進(jìn)出口閥門(mén)的切換完全由邏輯控制程序自動(dòng)控制,不能人為干預(yù),該邏輯控制程序只有1種功能,只能按固定的切換周期(10h)對(duì)干燥塔進(jìn)行切換,不能根據(jù)露點(diǎn)檢測(cè)情況對(duì)干燥塔進(jìn)行切換。然而,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)該根據(jù)露點(diǎn)檢測(cè)情況適時(shí)調(diào)整加熱和冷卻時(shí)間,即冬季氣溫低時(shí)可適當(dāng)增長(zhǎng)加熱時(shí)間,縮短冷卻時(shí)間,夏季氣溫高時(shí)可適當(dāng)縮短加熱時(shí)間,增長(zhǎng)冷卻時(shí)間。建議:由專(zhuān)業(yè)人員對(duì)涼風(fēng)站分子篩脫水裝置增加一個(gè)控制模塊,在該模塊中能隨時(shí)輸入切換周期、加熱時(shí)間、冷卻時(shí)間,從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)露點(diǎn)來(lái)控制干燥塔的切換,以減少分子篩再生次數(shù),延長(zhǎng)分子篩使用壽命。3甘醇脫水裝置高位水池加熱維護(hù)(1)由于原料氣的硫化氫含量高,在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)注意觀察再生氣入口溫度控制在230℃～250℃之間,這樣既能滿足水露點(diǎn)要求,同時(shí)又能減少COS的生成量。(2)在涼風(fēng)站增建水套爐一套和水池兩個(gè),讓三甘醇脫水裝置高位水箱中的水自然流入水套爐加熱,加熱后的高溫水分別進(jìn)入兩個(gè)水池,讓峰003-X3井來(lái)氣進(jìn)站管線橫穿水池1與水池中高溫水換熱;讓高峰場(chǎng)進(jìn)站管線橫穿水池2與水池中高溫水換熱