甲醇回收装置优化运行分析

甲醇回收装置优化运行分析

慕 蓉 韩松燕 李 斌 曹军军 罗小兵 何勉丽 苏晓庆

长庆油田第一采气厂 陕西榆林 718500

摘 要：第一净化厂甲醇回收装置采用常压精馏工艺对靖边气田产含醇地层水进行集中处理。随着气田不断开发，含醇地层水回收量逐年增加，同时气田含醇地层水又具有很强的结垢、腐蚀倾向，影响了甲醇回收装置的稳定运行。针对上述情况，对甲醇回收装置运行采取了优化措施并提出进一步优化改造思路，以有效解决生产运行中存在的问题，改善预处理效果，提高甲醇回收装置运行效率。

关键词：甲醇回收；含醇地层水；预处理；优化；

中图分类号：TQ223 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-08-00-02

一、概况

第一净化厂现有甲醇回收装置2套，设计处理能力分别为100m?/d和50m?/d，主要负责对气田含醇地层水进行集中回收处理。近年由于含醇地层水回收量增大、管线结垢问题、含醇地层水甲醇含量偏离设计值15-20%（冬季夏季注醇量不同）等原因，使装置参数正常调节受到影响，运行负荷超过设计值，并且又由于预处理后含醇地层水中的沉降杂质不能及时拉运处理，使装置运行中设备和管线腐蚀结垢问题依然存在。

（一）工艺简介

1、预处理工艺

含醇地层水中不仅携带有地层水和凝析油，还含有悬浮物，矿化度高，PH值偏低而呈酸性。防止含醇地层水引起甲醇回收装置设备管线的腐蚀、结垢和堵塞，需要对其进行预处理。

如图1所示，由集气站来含醇地层水统一进入卸车池。池内污水经提升泵，通过压力除油器除去污水中的油污，然后进入反应罐。在反应罐的进口加入pH调节剂、氧化剂反应，以调整污水的PH值至弱碱性，氧化污水的还原性物质；出口加入絮凝剂后进入含醇地层水储罐，对污水中的悬浮物进行絮凝沉淀。

2、常压精馏工艺

甲醇回收装置采用单塔常压精馏。预处理后的含醇地层水，经进料泵加压通过原料水过滤器过滤掉部分机械杂质后，再经换热器换热，然后进入甲醇精馏塔。原料水在塔盘上进行多次的气化和冷凝后，达到精馏所必须的气液两相平衡，从而完成传质传热的精馏过程。

二、运行现状及问题分析

（一）含醇地层水量和甲醇浓度变化情况

第一净化厂含醇地层水量及其甲醇浓度在一年中变化较大。

一般夏季含醇地层水量较小且甲醇浓度较低，冬季含醇地层水量较大且甲醇浓度较高。夏季含醇地层水中甲醇浓度略低于甲醇回收装置的设计值。进入高峰期后，超出了含醇地层水总设计处理能力，一定程度上增加了甲醇回收装置回收处理污水的压力及运行风险。

（二）装置运行现状及问题分析

1、甲醇蒸气冷凝器冷却效果差

2#甲醇回收装置产品甲醇换热器为循环水冷却器，随运行时间增长，原有甲醇蒸汽换热器换热能力不足，回流温度40℃左右，导致日常运行中精馏塔塔顶压力处于持续偏高状态，使塔顶温度难控制，产品甲醇合格率降低，严重影响装置正常运行。

2、产品甲醇浓度达不到设计要求

由于含醇地层水甲醇浓度及来水量波动大，远偏离设计参数15-20%，致使甲醇回收装置塔顶产品甲醇浓度低于设计要求。且装置处理量越大，塔顶压力越高，也是塔顶产品甲醇浓度偏低和塔底污水甲醇浓度偏高的原因之一。

3、含醇地层水预处理效果不理想

对现场运行数据分析可知，经过预处理后的含醇地层水水质虽有所改善，但污水中油份仍然很高，最高达到300mg/L。分析原因主要是现有的压力除油器除油效果差。

4、含醇地层水回收量增加

进入2012年冬季高峰期后，含醇地层水回收量大幅升高，污水平均日处理量由往年150 m?猛增至 180m? ，甲醇回收装置超负荷运转。

5、预处理超负荷

含纯污水量超出了预处理能力，含醇地层水储罐清污不及时，预处理后的含醇地层水中的悬浮物不能及时排除，导致甲醇回收装置出现结垢、腐蚀，影响装置平稳运行。

三、改进措施及效果评价

（一）运行工艺优化

1、更换空冷器

由于塔顶冷凝器冷却效果差，导致2#装置运行不平稳。因此，将塔顶冷凝器由水冷改为空冷，一方面可缓解第一净化厂循环水系统负荷过高的问题，另一方面可避免循环水系统腐蚀结垢影响塔顶冷凝器的冷却效果。改造后，有效地解决了塔顶压力不易控制的问题，并节约了能耗。

通过2012秋季空冷器投运后的使用，塔顶温度控制在65℃，处理量在100方/天稳定运行，产品甲醇浓度平均可达95%以上，塔底水未出现甲醇超标现象。解决了因不易控制塔顶温度，而造成产品甲醇不合格问题。从根本上避免了因换热器内漏使含醇地层水进入循环水系统造成循环水污染现象的发生，并且空冷系统操作简单、运行安全可靠、操作维护量小。夏季运行效果还有待进一步跟踪。

2、管束防腐、定期反吹

冬季高峰期时，含纯污水处理量大幅升高，甲醇回收换热器出现结垢、腐蚀，堵塞现象增大，需要不定时停车，对换热器进行拆洗或补焊，影响装置平稳运行，降低处理效率。下面是2012年6月份1#甲醇回收装置原料水换热器检修前内部图片：

鉴于上述情况，今年6月份装置检修时，对原料水换热器及重沸器管束进行防腐，并且预留备用防腐管束，以保证在用管束出现问题时，能够及时进行更换，不影响装置正常生产；

针对换热器运行，易结垢堵塞、处理量下降等问题，经过实践确定了换热器最佳的反吹流程，并制定了定期反吹制度，对换热器每隔10 ～ 15天进行一次反吹。采取上述措施后，效果显著。先前装置换热器2 ～3个月出现腐蚀、结垢、堵塞、停车检修的现象，采取防腐及反吹措施后，换热器至今已连续平稳运行5个月未进行检修，有效缓解了装置结垢腐蚀及堵塞，同时提高了装置处理量，大幅降低了装置的检修频率。

（二）操作参数优化

1、调整原料水含醇浓度

针对含醇地层水甲醇浓度波动大及目前精馏塔塔顶产品甲醇浓度低、塔底污水带醇等问题，对甲醇回收装置参数进行优化实验：

在精馏塔操作参数（塔底压力、温度）不变的条件下，稳定进料量，调整进料温度和塔顶温度进行试验。实验中所选用的含醇地层水甲醇浓度分别为7% ～10%，10% ～15%，15% ～20%，和20%以上。得出不同含醇地层水甲醇浓度时塔顶产品甲醇浓度。

由实验结果可知，在其它操作参数稳定的情况下，塔顶产品甲醇浓度随着含醇地层水甲醇浓度的升高而明显增加，当含醇地层水甲醇浓度提高到15%-20%时，塔顶产品甲醇浓度可达到理想数值。

针对上述实验结果，定期对含醇地层水甲醇浓度及产品甲醇浓度进行化验，根据化验结果进行返醇操作，以保证产品回收效率及产品质量：

（1）含醇地层水甲醇浓度低于10%时进行返醇；

（2）产品甲醇浓度低于93%时进行返醇；

通过采取返醇措施，优化提高含醇地层水甲醇浓度后，解决了精馏塔底污水带甲醇问题，同时装置精馏塔产品甲醇浓度有了很大的提高。

2、调整加药量

近年来随含醇地层水水质以及水量变化，按原加药制度处理后的含醇地层水水质不能达到预期要求，主要表现在水中机杂有所回升等。因此，针对气田含醇地层水水质及水量的变化，根据预处理后水样的pH值、颜色、机杂等情况及时根据实验对加药量进行适当调整。

（三）预处理系统运行优化

冬季含醇地层水来水量大幅增加，含醇地层水卸车池现有储存空间已不能满足污水回收储存要求，为了不造成污水车压车，只能边启含醇地层水提升泵进行转水边进行卸车操作，同时700m?储罐也难以达到要求的沉降时间，预处理效果不佳，增加了装置的运行风险及负担。

针对上述问题，冬季含醇地层水处理高峰期时，将不含醇地层水卸车池改为含醇地层水卸车池，两个卸车池一个用于转水一个用于卸车，不含醇地层水则通过新增临时卸车口汇入检修污水进行处理。这样既缓解了含醇地层水卸车池储存压力，增加了污水缓冲沉降时间，又可以同时进行卸车和转水操作，污水卸车等待时间大幅降低，同时降低了岗位员工劳动时间。

1、进入冬季以来，不断调整2套处理系统处理量，使2套装置的处理量增加至180-190m?/d稳定运行，消除罐存压力，利于含醇地层水车及时拉运。

四、结论及建议

（一）结论

1、在现有工艺设备下，通过更换产品冷却器、调节进料甲醇浓度等，在确保塔底污水甲醇含量符合回注指标要求的情况下，塔顶产品甲醇浓度由以前的90%基本提高到设计要求。

2、采取防腐及反吹措施后，换热器至今已连续平稳运行5个月，有效缓解了换热器管束堵塞问题，同时提高了装置处理量，大幅降低了员工的劳动强度

3、通过优化加药量及制定落实加药管理制度后，污水处理效果明显得到改善，从进料泵取样化验结果分析可知，机杂等明显减少；减缓了设备、管线的腐蚀、结垢速度， 延长了设备和管线的检修及更换周期。

（二）建议

1、冬季含醇地层水处理高峰期时，将含醇地层水提升泵转水量由15m3/h提高到20m3/h。

2、将50 m3/d的小塔装置更换为100 m3/d装置，使甲醇回收的额定处理量达到200 m3/d，以适应不断增长的含醇地层水处理量。

3、更换大排量加药泵，以适应含醇地层水20m3/h的转水量，便于根据转水量变化及时对加药量作出调整，以稳定加药浓度，保证预处理效果。原加药泵及建议更换加药泵排量如表1所示：

4、冬季对700m?储罐定时取样监测，尽量缩短待处理含醇地层水的沉降时间。

5、针对含醇地层水中油份高的问题，需对除油器运行进行优化调试，如果效果不理想，建议更换除油器。

6、注水系统已运行多年，注水泵老化严重，并且注水额定流量为10.56m3/h，不能满足现有的注水量，应更换为20 m3/注水泵。