提高天然气浅冷装置生产能力的探索与实践

张 浩，范振忠，叶志敏，刘天元

（1. 东北石油大学， 黑龙江 大庆163318；　2. 大庆天然气分公司， 黑龙江 大庆163318）



提高天然气浅冷装置生产能力的探索与实践

张 浩1，范振忠1，叶志敏2，刘天元1

（1. 东北石油大学， 黑龙江 大庆163318；2. 大庆天然气分公司， 黑龙江 大庆163318）

大庆天然气分公司喇二浅冷装置是喇嘛甸油田重要的产能装置，由于外部生产环境变化、设备故障效率高、配套设施不完善等诸多原因，目前该装置处理能力不足，造成该地区天然气集输压力增大。通过对天然气喇二浅冷装置运行状况的分析，找出影响浅冷装置生产能力的主要原因，并提出了优化装置运行参数和提高轻烃采收率等挖潜增效措施，为同类装置的轻烃上产工作做出了积极探索。

浅冷装置；装置运行；采收率

喇二浅冷装置是大庆乙烯原料配套工程之一，主要是对大庆采油六厂地区的低压湿气进行增压和浅冷分离，生产轻烃和天然气［1］。该装置主要由天然气压缩系统、丙烷制冷系统、轻烃回收系统和乙二醇再生系统构成，采用天然气增压、丙烷压缩制冷脱水工艺，脱除天然气中的水，回收轻烃（图1）。装置设计日处理天然气80万m3，采用丙烷制冷技术，设计制冷温度为-35 ℃，设计日产轻烃100 t。核心设备为 2台美国德莱塞兰公司生产的D10R09B型离心式天然气压缩机；1台美国约克公司生产的RBWⅡ—496E型螺杆式丙烷压缩机。

1　装置运行管理现状分析

1.1技术指标控制分析

1.1.1处理量及产量分析

2015年上半年采油厂供气量较充足，1#天然气压缩机因VT701振动高停机维修389 h，故障停机两次共59 h，分别为：机后水冷器天然气跨线腐蚀穿孔漏天然气；机后空冷器出口汇管封头底部腐蚀穿孔漏天然气。上半年累计处理天然气15 186×104m3，完成年度计划的54.19%，上半年生产气烃13 138 t，完成年度计划的57.57%（表1）。

图1　喇二浅冷装置工艺流程图Fig.1 La’er shallow cold device process flow diagram

表1　2015年上半年处理量及产量分析Table 1 Capacity and yield analysis in the first half of 2015

续表

1.1.2重要生产指标分析（表2）

表2　2015年上半年重要生产指标分析Table 2 Important production index analysis in the first half of 2015

（1）气烃收率：2015年上半年其累计气烃收率为0.87t/104m3，较方案值高出0.07t/104m3，主要因为上半年装置运行平稳，重要参数均控制在最佳控制点，同时喇一油气处理装置停产改造比原计划推迟2个月，气烃产量有所增加。

（2）负荷率：2015年上半年喇二浅冷装置累计负荷率为104.88%，高于方案值0.98%。3月份喇二浅冷装置1#天然气压缩机因VT701振动高停机检修，浅冷装置单机运行，负荷率较低，其余时间装置运行平稳，装置负荷率较高［2］。

（3）开工率：2015年上半年喇二浅冷装置累计开工率为98.6%，高出方案值7.3%。主要因为4月份、5月份喇二浅冷装置因机后水冷器副线腐蚀渗漏、机后空冷器出口汇管存在沙眼，停机维修，累计停机59 h，4月份、5月份装置开工率较低。其余时间装置运行平稳，所以半年累计开工率较高。

1.2运行设备现状分析

1.2.1设备现状分析

（1）主压缩机部分

两台离心式主压缩机（D10R09B）1998年投运，目前运行状况良好，受原料气杂质影响，造成转子、流道积碳，引起振动高，目前平均 1.5～2 a大修清理一次（除尘装置投运前大修期为1 a）。

丙烷制冷机2005年投运，丙烷机设计处理量70×104m3/d，夏季平均处理量88×104m3，由于处理量不足，导致夏季制冷温度偏高（-33 ℃），蒸发器压差大（设计为0.02 MPa，实际为0.05 MPa）；丙烷压缩机控制系统故障，丙烷机现场控制箱固定在压缩机本体上，振动大，温度高，导致控制板供电电源输出电压不稳定、控制系统稳定性下降，多次出现数字主板复位故障，影响丙烷机运行。

（2）压力容器等设施

压力排污罐多次出现腐蚀渗漏，经检测罐内腐蚀严重部位已减薄5 mm，已不能满足运行需要，目前已与分公司申请降压使用（项目计划已下达，检修期实施）［3］。

喇二浅冷机后空冷器压降大，2013年1月份投用（哈空调生产），前后压差为0.085 MPa，高于设计值 0.05 MPa；系统内压降增大，影响装置运行效率。

轻烃储罐壁厚减薄，不能满足生产需求。根据油田公司特检中心检验轻烃储罐A、C罐分别有7.5 mm和6 mm的腐蚀深坑，预计使用年限分别为1.5 a和2 a左右。两个轻烃罐现在不能满足正常的生产需求，存在安全隐患。

（3）其他辅助设施

循环水厂冷却效果差，水内杂质多。由于冷却水塔内填料坍塌变形，循环水分部不均匀，换热效果差，水温升高，影响浅冷装置循环水冷却效果。循环水厂NCS离子软化罐内布置器有漏，树脂冲刷损失，造成水指标不合格，导致冷换设备结垢，影响换热效率。6月份给水温度在27 ℃，导致天然气压缩机润滑油温度、机后水冷器出口温度、丙烷机排气压力升高，压缩机降低负荷运行，影响装置运行效率。

1.2.2运行管理分析

（1）管线腐蚀渗漏，影响装置运行。2015年上半年喇二浅冷装置因机后水冷器天然气跨线腐蚀穿孔和机后空冷器出口汇管封头底部存在沙眼停机两次，停机共计59 h。存在问题主要有：一是目前装置管线腐蚀主要出现在冷却器出口汇管、弯头、直角弯处，这些带液冲刷腐蚀严重，由于内部加装内弯头，导致流向发生变化，检测部位选取不当，检测计划制定有所欠缺。

（2）原料气调配情况，六厂地区日均供气量为95×104～100×104m3，喇二浅冷装置无法全部处理，投运一台增压机（设计20×104m3/d）。

（3）原料气组分变化；1-4月份喇一原稳没有停运，不凝气进入喇二浅冷，收率完成较好（0.89 t/104m3）；5-6月份喇一停运，气烃收率下降明显（0.85 t/104m3）；进入7月份后，组分变化较大，收率下降明显（0.76 t/104m3）。

1.3影响装置处理量的主要因素

影响装置处理量的因素有原料气气量、压缩机型号及性能和天然气压缩比等，其中原料气气量受采油厂控制，压缩机型号及性能不可变，只有天然气压缩比是可控因素。根据压缩机性能曲线，天然气压缩比减小时，压缩机处理的天然气量将增大，即通过适当提高压缩机入口压力或降低出口压力，都能够提高压缩机处理量。由于增加入口压力会影响气源的生产，因此只能通过降低压缩机出口压力来实现提高压缩机处理量。为了不减少装置的轻烃产量，应降低压缩机出口到二级三相分离器的压降。

在制冷工艺流程已确定的情况下，影响装置轻烃产量的因素有原料气处理量、轻烃冷凝压力和轻烃冷凝温度等，当处理量和制冷机组已确定的情况下，轻烃产量的主要影响因素为轻烃冷凝压力。根据轻烃冷凝相平衡规律，冷凝温度一定时，冷凝压力越高，轻烃液化率将越高，因此降低装置压降，提高轻烃冷凝压力将是增加轻烃产量的有效途径［4］。

2　提高生产能力的措施与建议

2.1装置调整革新改造

2.1.1调整机后空冷器运行方式

机后空冷器采用表面蒸发式空冷器，原有的干式空冷器处于备用状态，如果在气量高峰期同时启运2套机后空冷器，由于并联分流的关系，机后空冷器总压降将会从现有的0.05 MPa进一步降低。

2.1.2改造压缩机出口管线

将现有压缩机二级出口到机后空冷器的管线全部改为DN250 mm管线，拆除压缩机出口到轻烃闪蒸罐的管线，拆除DN100 mm变径调节阀，使轻烃闪蒸罐只起轻烃缓冲作用。改造后压缩机出口天然气只经压缩机二级出口调节阀，直接到机后空冷器，管线长度将缩短到35 m。

2.1.3更换乙二醇混合器

更换目前的乙二醇混合器，在每年的装置检修期间，对混合器进行检修清理，由于该处堵塞物组分复杂，且混合器多层填料结构复杂，建议采用化学清洗加高压水清洗方式，保证清洗质量。

2.1.4提高装置负荷率

合理调配气源，目前六厂地区日均原料气供应量在 100×104m3，优先保证喇二浅冷装置原料气量，合理控制增压机负荷，优先满足浅冷压缩机满负荷运行，可实现负荷率105%以上运行。

2.1.5提高装置轻烃收率

（1）丙烷机系统改进。一是通过改造充分利用蒸发器剩余空间（未投运贫油系统占蒸发器10%空间），可降低蒸发器压降，提高换热面积；二是丙烷机现场控制箱移位，减小振动和机体高温影响，加装5 V双电源主板供电，减少丙烷机停机；

（2）改进并投用蒸发式空冷器。对目前蒸发空冷器冷却管进行更换，使用直供软化水。投用后同比目前空冷器可降低压降0.045 MPa，夏季出口温度降低 4 ℃，降低丙烷机负荷，提高制冷深度。

2.1.6提高装置开工率

（1）科学制定管线检测计划。消除隐患，减少停机，在对管线进行常规检测的基础上，重点加强对弯头，直角弯汇管等冲刷腐蚀严重部位的检测，并加密检测点和时间，每半年检测一次，及时发现问题，并采取加装内部导流弯头，采用厚壁弯头等措施；

（2）严把检修质量和进度关。提前准备，做好检修前工作，科学组织，统筹安排外协和自检项目进度，严细认真把好质量验收关，确保检修质量和效果。通过以上分析，针对4处压降较大的部位进行运行优化或适当的改造调整，以达到降低压降的目的。

2.2优化运行管理

2.2.1提高电气系统、仪表系统运行安全性和稳定性

（1）提高电气室、仪表主控室环境标准。增加电气柜、仪表柜温度湿度计，将主控室温度控制在最佳工作温度、湿度，保持电气、仪表盘面清洁，设立检查卡，加入巡回检查点项中。

（2）实施工控主机备用和程序备份。对仪表、电气控制系统主机储备一台备用机，并备好各类程序，当工控主机出现故障或程序出现问题后，直接替换使用。

（3）编制电气、仪表维护效验标准。编制电气、仪表维护、效验的规定和标准，录制标准化视频，规范员工维护、效验行为，同时给培训新员工建立标准流程。

2.2.2提高关键机组维修保养和运行管理质量

（1）提高维修人员水平，组织专业制作标准化维修流程，编制培训教案，充分利用压缩机大修及检修期间开展培训，提高技能水平。

（2）实施维修任务单制度，按单维修，使维修人员的工作目标、时间、质量明确，出现问题有单可查，提升维修质量。

（3）建立大机组概念，机组及配套工艺、仪表、供电、润滑油等作为整体，每月综合评价整体情况，综合分析，改变按专业划分过细，缺乏系统性的问题［5］。

2.2.3提高备品备件储备能力和预防性维修能力

（1）建立通用重要备品储备库，实现网上实时查询共享，不因沟通时间成本的增加，信息的不对称使本来有的储备不能及时到达生产第一线，避免各自储备造成浪费。

（2）结合使用年限、数量等情况制定储备标准，针对各类备品备件的使用数量、年限、易损程度等综合因素制定储备标准，提高储备品备件的准确率和使用率。

（3）定期开展重要部件损坏分析会议，并组织人员开展查找原因，制定对策，积极开展修旧利废和技术改进，延长部件的使用时间，提高设备完好率，保证装置的开工率。

3　结束语

通过对影响天然气喇二浅冷装置运行的各因素进行系统分析，找出了制约装置生产能力的因素，从技术改造和运行管理上提出解决措施。在制定装置改造措施中，有效利用装置闲置设备，降低改造投资，综合利用现有条件，将是挖潜增效的合理方向。在以后的工作中，通过进一步改造挖潜、运行参数优化调控，喇二浅冷装置产量将会有很大的上升空间，同时，对浅冷装置运行进行全面细致的分析，也为今后同类装置的运行管理积累了有益的经验。

［1］ 徐彦明，杨小龙.长北气田SMSM 低温分离器的优化改造［J］. 天然气工业，2010，30（3）：87-90.

［2］ 卢坤，王晓军，翁军利，等.CJST 塔盘在长庆气田的运行评价及优化［J］. 天然气工业，2010，30（3）：106-110.

［3］ 张君，彭本军，黄浩.圆盘塔中 CO2 吸收的传质动力学研究［J］.石油与天然气化工，2010，39（2）：128-130.

［4］ 童立志，刘洪杰，贾琴芳，等.多级蒸气压缩蒸发式制冷系统节能工艺［J］. 石油与天然气化工，2009，38（3）：199-202.

［5］ 王瑞莲，刘东明，韦元亮.凉风站分子筛脱水装置运行现状分析［J］.石油与天然气化工，2010，39（3）：196-199.

How to Improve the Production Capacity of Natural Gas Shallow Cooling Device

ZHANG Hao1，FAN Zhen-zhong1，YE Zhi-min2，LIU Tian-yuan1
（1. Northeast Petroleum University, Heilongjiang Daiqing 163318，China；2. Daqing Natural Gas Branch Company, Heilongjiang Daqing 163318，China）

Daqing natural gas branch’s La’er shallow cooling device is an important device in Lamadian oil field, due to external production environment changes, high efficiency equipment failure, imperfect supporting facilities, and many other reasons, at present the device processing power is insufficient. Based on analysis of gas La’er shallow cold device running status, main causes to affect shallow cold device production capacity were found out, and optimized plant operation parameters and measures to improve the potentialities and efficiency were put forward.

shallow cold device; plant operation; recovery

张浩（1991-），男，黑龙江省黑河市人，硕士，东北石油大学石油与天然气专业。 E-mail：1053735288@qq.com。

TE 64

A

1671-0460（2016）05-1025-04

2016-03-11