三甘醇脱水装置现场问题分析研究
作者：张家慧
来源：《山东工业技术》2016年第16期
摘要：本文介绍了三甘醇脱水机理，工艺流程。针对三甘醇脱水现场存在的主要问题：三甘醇损耗、燃烧器温度不稳定等问题，详细分析了造成以上问题的原因，并提出相应的解决措施。为三甘醇脱水的设计，投产运行提供一定的理论性指导和借鉴经验。
关键词：三甘醇脱水；现场问题；分析研究；解决措施
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.16.164
1 前言
气田集输和净化厂使用的天然气脱水方法主要是溶剂吸收法，溶剂吸收法中应用比较广泛的是三甘醇脱水。通过调研发现，三甘醇脱水装置在运行过程中存在一些问题，需要对造成这些问题的原因进行分析研究，为三甘醇脱水装置的设计和运行提供一定的指导和借鉴。
2 三甘醇脱水工艺流程
三甘醇脱水工艺流程详见图1。原料气首先经过原料气分离器，分离掉原料气中的游离态液滴及固体杂质，然后进入吸收塔下部，通过填料与从塔上部进入的贫三甘醇充分逆流接触，脱除掉水分的天然气后由塔顶部出塔，经过气体-贫三甘醇换热器与进塔前热贫甘醇换热，后进入外输气管网。吸收水分的富甘醇进入三甘醇精馏柱顶部盘管加热后进入闪蒸罐，后经过机械过滤器及活性炭过滤器，过滤掉富甘醇中的固体杂质、烃类及三甘醇再生时的降解物质。然后富甘醇进入贫富液换热器，与由再生重沸器下部缓冲罐流出的贫甘醇换热升温后进入三甘醇精馏柱，使富甘醇中的水分及部分烃类分离出塔。重沸器中的贫甘醇溢流至重沸器下部三甘醇缓冲罐。贫液进入板式贫富液换热器，与富甘醇换热，温度降低后进入甘醇泵，经泵增压后进气液换热器与脱水后的干气换热进入吸收塔。
3 现场问题分析研究
3.1 三甘醇消耗量增加
三甘醇脱水整套设备的运行成本主要集中在三甘醇损耗上，正常操作期间，三甘醇的损耗量一般小于15mg/m3天然气。目前，部分装置现场运行时存在三甘醇消耗量偏大的问题，表1是某150万方/天装置的三甘醇消耗量统计情况。
没有任何改变。现场人员停装置清洗后，重新更换三甘醇和各级滤芯后，三甘醇消耗量明显变小。造成三甘醇损耗量增加的原因主要包括：三甘醇发泡、净化气带液量过大、富液精馏柱柱顶回流偏小等。
3.1.1 三甘醇发泡
三甘醇发泡会使三甘醇和天然气接触不充分，降低脱水效果；吸收塔内形成稳定的泡沫，干气就会从吸收塔内带走一定的三甘醇；闪蒸罐内形成大量的泡沫后，三甘醇会通过闪蒸气管线进入到灼烧炉被烧掉，造成三甘醇的浪费。三甘醇发泡主要是由于三甘醇被无机盐、重烃、污泥、腐蚀抑制剂及其它化学物质污染造成的[4]。
解决措施：在投产之前，需使用碱液对设备内部进行清洗，洗去设备内部的油及焊渣；在设备运行时，定期测定PH值，添加PH调节剂，并定时添加消泡剂；改进天然气进脱水装置前过滤分离设备，提高其滤芯过滤级别及捕雾网的捕集能力。
3.1.2 净化气带液量过大
与正常运行状况比较，如果吸收塔运行压力偏低、进塔天然气温度偏高，都会增加三甘醇的损耗量。在低压高温下，三甘醇呈饱态在天然气中的气态量将增加。特别是在气流速度过快或气量不稳定的情况下，甘醇的携带损失更大。
解决措施：适当提高塔运行压力和降低进塔天然气温度，对降低三甘醇损耗是有益的。要保证吸附塔工作压力稳定，波动范围小，波动范围在±0.2MPa左右为合适，在加减气量时要缓慢操作，升压速度不能过快[5]。
3.2 燃烧器温度不稳定
再生温度是保证三甘醇再生的关键参数，温度过高三甘醇分解，温度过低三甘醇无法完全再生。表2为某现场燃烧器的关键温度参数，从表中可以看出燃烧器温度要求稳定在196～198℃之间，但在现场运行中发现，温度会上下波动，而且波动很大，温度无法控制在±1℃。分析温度不稳定的原因主要是有两方面造成的：燃烧器调节阀的选型和燃烧器pid的设置。
3.2.1 燃烧器调节阀的选型
燃烧器调节阀是用来调节来气流量的阀门，通过改变来气流量来调节再生温度。调节阀的选型以及质量都影响再生温度的控制。
调节阀按流量特性分为等百分比调节阀、线性调节阀、快开流量特性调节阀。调节阀的流量特性是指介质流过调节阀的相对流量与相对开度的关系。
等百分比调节阀在小开度时，流量小，流量的变化也小，调节阀放大系数小，调节平稳缓和；在大开度时，流量大，流量的变化也大，调节阀放大系数大，调节灵敏有效。而现场燃烧器调节阀的工作原理：再生温度低时，需要加大的流量，温度快速增加。在接近设定温度时，需要较小流量，温度需缓慢平稳靠近设定值。综合考虑选用等百分比调节阀。
3.2.2 燃烧器PID设置
PID是控制器通过进行比例、积分、微分三种运算，使被控物理量迅速无限靠近控制目标，其数学表达式为：
&为比例度，T1位积分时间，TD微分时间，合理选择&、T1、TD三个参数，使实际燃烧器的温度接近规定温度，才能控制好再生温度。
燃烧器温度不稳定时，第一步：检查等百分比调节阀是否损坏，关闭调节阀，查看燃气流量能否为零，慢慢增大，燃气流量是否慢慢增大。如果没问题，说明调节阀没有问题；第二部：进行pid的调节，缓慢调节 &、T1、TD三个参数使燃烧器的温度接近规定温度。
3.3 节流阀后管线出现结冰现象解决方法
干天然气进入燃料气缓冲罐之前，需节流降压至0.6～0.8MPa，因压力降较大，温度变化较大，冬季温度较低时，管线上很快就会产生冰霜。管线容易产生断裂，造成安全事故。解决措施：设计人员在设计时，在此处管线上增加电伴热和保温。
4 结论
本文介绍了三甘醇脱水机理及工艺流程，重点分析了三甘醇脱水现场存在的问题，并提出解决措施。主要结论如下：（1）造成三甘醇损失的因素主要有：三甘醇发泡、净化气带液量过大、精馏柱柱顶回流偏小。解决措施：滤芯过滤级别及捕雾网的捕集能力、添加PH调节剂、降低天然气进塔温度和气速并适当提高塔运行压力、柱顶回流保持在合时的范围内；（2）燃烧器温度不稳定问题主要是由调节阀的选型不合适和燃烧器的PID设定值不准造成的。通过选择等百分比调节阀和调节PID值等方法解决；（3）现场还有一些容易忽视的问题导致减压阀后管线结冰、气密性试验不能通过等现象，通过在管线上加保温和伴热、卡箍连接变为焊接连接就很好地解决了这些问题。
参考文献：
[1]袁莉丽，孟江.三甘醇受污染因素及回收利用方法[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2013（S1）：92-93.
[2]王效东，李淑娇.浅谈三甘醇在天然气脱水过程中的损耗分析及应对方案[J].石油工业技术监督，2011（07）：47-48.
