萨南深冷装置问题分析及改造建议

向红一 张长宝 杨鹏飞 常秀琴（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

萨南深冷装置问题分析及改造建议

向红一 张长宝 杨鹏飞 常秀琴（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

大庆油田萨南深冷装置自1987年投产以来，部分辅助系统停用，装置故障停机率增大，制冷负温升高，轻烃收率降低。分析了制约装置生产的瓶颈问题，并提出了相应的整改措施，为提高装置的开工率、轻烃收率和安全平稳运行提供了理论依据和技术支持。通过项目改造和工艺参数调整，装置运行平稳性提高，制冷负温可由原来的-68℃降至－80℃，年增产轻烃约2700 t。

深冷装置 轻烃收率 制冷负温 措施

1 装置现状

萨南深冷装置是向大庆石化公司提供化工原料的主要产能装置之一，位于大庆萨南油田采油二厂二矿。该装置由原西德林德公司设计，于1987年12月建成投产。装置采用燃气轮机驱动原料气压缩机增压，双级膨胀无辅助制冷工艺，设计处理量60×104m3/d，操作弹性80%～120%，塔顶温度-97℃，日产轻烃239 t[1]。

萨南深冷装置自投产以来，没有全面系统的维修改造，设备老化、效率低等问题突出，其表现如下：装置故障率高，开工率低；制冷温度高，轻烃收率低，等等。为提高装置平稳运行性和生产能力，减少投资和缩短改造时间，提出保留原双级膨胀制冷工艺，仅对存在的问题进行整改，维持正常运行。

2 装置存在的问题及改造措施

改造原则：保留原双级膨胀制冷工艺流程，对存在的问题进行改造，使装置运行参数尽量接近设计值。

改造内容包括压缩系统、干燥系统、冷冻系统、仪表系统[2-3]。

2.1 压缩系统

2.1.1 存在问题

（1）除油器分离效果差。萨南深冷4台除油器是2008年检修期间更换，内只有一球面挡板，对原料气中携带的固体和液体无阻挡作用，气体直接走短路到出口。

（2）原料气分离器分离效果差。来气中杂质含量增多，污水携带大量杂质返回到入口分离器，影响分离效果，造成排污线、液位计引压管、液位调节阀经常堵塞，只能常开旁通阀进行排污，导致高压气体回流。

2.1.2 改造措施

（1）对2台除油器进行设计、改造，内部加装折流板和捕雾网。

（2）将入口分离器更换为2台中空纤维过滤器，从源头解决来气杂质多带来的堵塞问题。

2.2 干燥系统

2.2.1 存在问题

（1）分子筛粉化。原设计的分子筛4对主切换阀门压差联锁开关已损坏，阀切换时，突变的高压气流对分子筛床层产生冲击，会加速分子筛粉化；同时分子筛入口分离器捕雾网分离效果差，液态水进入分子筛，严重时导致分子筛爆碎。

（2）过滤器S0201过滤精度低。原料气粉尘过滤器S0201过滤精度低，分子筛粉尘堵塞冷箱，冷箱运行3个月后压差已达最大值。冷箱堵塞增大了系统压降，降低了换热效率，使原料气预冷温度升高，影响制冷负温。

2.2.2 改造措施

（1）恢复主切换阀门压差联锁，更换4个压差开关、配套仪表箱及电缆。

（2）分子筛入口分离器更换为中空纤维过滤器，避免腐蚀物堵塞分子筛孔隙，影响分子筛脱水效果，同时防止液态水进入分子筛，导致分子筛爆碎。

（3）新增2台原料气粉尘过滤器，采用金属烧结滤芯，过滤精度为5 μm，运行方式为1开1备，具备在线反吹功能。

2.3 冷冻系统

2.3.1 存在问题

膨胀机组制冷能力下降，是装置制冷温度偏高的主要原因。

（1）增压端增压能力下降。低压膨胀机增压端增压0.7 MPa，高压膨胀机增压端增压0.5 MPa，都低于设计值；系统最高压力为4.0 MPa，低于原设计值（5.0 MPa），导致膨胀机入口压力低，膨胀比下降。

（2）膨胀端膨胀能力降低。设计高压膨胀机的入、出口温降为40.5℃，如按现组分运行，经计算，入出口温降可达到49℃，而实际膨胀机温降为32℃，比原设计值低17℃。

主要原因是：

◇低压增压机流道腐蚀，效率降低；

◇入口滤网堵塞，压降增大；

◇单流阀反向泄漏，压损较大；

◇膨胀机跨线节流阀泄漏量大，膨胀效率降低等。

2.3.2 改造措施

（1）对低压增压机入口管线增加电伴热，使气体升温0.5～1.5℃，稍高于空冷器出口温度，避免凝析水与酸性气体形成腐蚀环境，防止压缩机流道腐蚀。

（2）低压增压机入口过滤器之前增加两个并联的过滤器，适当提高过滤精度，一开一备。滤网堵塞时可实现在线切换、清洗。

2.4 仪表系统

2.4.1 存在问题

（1）振动监测控制系统老化。深冷膨胀机振动监控系统是本特利7200型振动监控盘装表，该盘装表投产至今从未更换，已超过电子元件运行寿命10×104h，电子元件老化，表盘上经常不显示膨胀机转速值，振动探头的间隙电压指示值比现场测量值低。

（2）膨胀机控制仪表无法实现自动调节。气动差压变送器老化，信号传输不稳定，气动调节器自动控制无法投用，气动调节阀线性不好，阀开度与控制信号不匹配，不能根据实际工况进行调节参数，实现最优控制。

2.4.2 改造措施

（1）将现场一次表和膨胀机振动监测盘装表升级为3300系列，将燃机壳体振动引入3500振动系统中，增加加速度模块（42M），升级上位机软件、硬件。

（2）将现场气动仪表更换为电动仪表，实现远传控制。

3 改造预期效果

3.1 运行平稳性提高

以上改造项目实施后，制约装置平稳运行的燃机、堵塞、辅助系统的问题能够得到有效的解决，装置运行平稳性提高。

3.2 生产技术指标

3.2.1 计算条件

（1）处理规模为60×104m3/d。

（2）深冷原料气组成见表1。

表1 深冷原料气组分单位为体积分数，%

（3）改造后系统压力可提高0.4 MPa，其中：

◇原料气粉尘过滤器改造可减少冷箱压降0.07 MPa；◇增压机入口滤网改造可减少压降0.1 MPa；◇更换高、低压膨胀机单流阀可使同轴增压机增压能力提高0.2 MPa；

◇更换低压膨胀机跨线节流阀可使气体全部经膨胀机膨胀，同轴增压机增压能力提高0.03 MPa。

3.2.2 计算结果

通过PROII软件模拟，得到以下结果：

◇制冷温度降低5℃；

◇平均日产轻烃由156 t增加到164.2 t。

通过项目改造和工艺参数调整，装置运行平稳性提高，制冷负温可由原来的-68℃降至－80℃，年增产轻烃约2700 t。

［1］罗光熹，周安.天然气加工过程原理与技术[M].哈尔滨：黑龙江科技出版社，1996.

［2］王遇冬.天然气处理与加工工艺[M].北京：石油工业出版社，2002.

［3］李福成，刘立军.天然气深冷装置操作手册[M].哈尔滨:黑龙江科技出版社,1990.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.05.012

向红一，1997年毕业于抚顺石油学院，高级工程师，从事天然气油气初加工自控仪表专业技术研究工作，E-mail：xianghy1@petrochina.com.cn，地址：大庆市让区天然气分公司工程技术大队，163457。

2011-05-20)