乙二醇再生塔操作优化

第13卷第4期重庆科技学院学报(自然科学版)011年8月乙二醇再生塔操作优化贺江波孙晓飞徐乐乐赵鹏罗梓洲(中国石油塔里木油田分公司,库尔勒8410000摘要:在乙二醇再生过程中,分离效果和能量消耗是两个互相制约的因素。分析影响再生塔气液平衡过程中的主要因素,研究在满足分离要求、满足生产的条件下,降低能耗、节约能源的新措施。关键词:乙二醇;再生塔;回流量;贫液浓度中图分类号:TQ223文献标识码:A文章编号:1673-1980(2011)040094-04乙二醇再生塔在乙二醇再生过程中起着重要的部,从重沸器底部出来的贫液(85%,wt)经MEG贫富作用,关系着乙二醇的再生质量和损耗,也决定脱水液换热器换热后进入MEG贫液冷却器冷却,冷却后脱烃装置能否正常运行。再生塔的操作是一个复杂MEG贫液由贫液泵送人MEG贫液缓冲罐。缓冲罐内的过程,受到众多因素的影响,每一个因素的改变都的贫液经MEG贫液注入泵分别注入脱水脱烃装置。会导致再生塔的操作发生变化。此外,再生塔还是个能耗巨大的装置,任何操作上的变动都会引年D冷却器起能耗的变化。因此,本文的目的就是研究怎样在回流罐满足分离要求、满足生产的条件下,降低能耗,节约能源。回流泵1乙二醇再生塔使用概况MEG再生塔富液缓冲罐克拉2气田中央处理厂采用J_T阀节流膨胀制冷工艺进行天然气脱水处理。通过节流降压,控制适重沸器当的温度,从而获得水烃露点均满足外输要求的天然气。但是,在经过J-T阀节流制冷后,天然气的温度图1MEG再生装置流程示意图急剧下降(可达-30℃),为了防止含有饱和水的天2MEG再生塔的控制目标然气随温度的降低而形成水合物,在天然气预冷前须注入水合物抑制剂,中央处理厂选用乙二醇为了对MEG再生塔进行有效控制,实现最优化(MEG)作为抑制剂,循环利用。操作,必须先了解再生塔的控制目标。对于本装置来图1为MEG再生装置流程示意图。从脱水脱烃说,再生塔的控制目标就是在满足MEG贫液质量的装置分离出来的MEG富液(75%,w)经系统汇集后前提下,使总的收益最大或总的成本最小。也就是进入MEG富液缓冲罐,依次经MEG富液机械过滤说,再生塔的控制要求,应该从MEG贫液质量、产量器、活性炭过滤器过滤以除去杂质及降解产物。和整个塔的能量消耗三个方面进行综合考虑滤后的宫液经MEG贫富液换热器换热后进入MEGMEG再生塔的塔底产品(MFG贫液)的设计要再生塔,塔顶出来的蒸气经塔顶冷凝冷却器冷却后求是MEG含量大于等于85%(w),在再生塔的操作进人再生塔顶回流罐经回流泵部分回流至塔顶;塔过程中,应该使贫液的浓度刚好满足这个要求,即处底溶液进入塔底重沸器,沸腾后的蒸气回到塔的下卡边”生产。如果贫液中MEG的浓度远远超过设计值,它的吸水性能和防冻性不一定增强,只能降低收稿日期:2011-01-19作者简介:贺江波(1980-),男,工程师,主要从事天然气开发、净化的管理工作。贺江波,孙晓飞,徐乐乐,赵鹏,罗梓洲:乙二醇再生塔操作优化贫液产量,增大能耗。对于精馏塔来说,产品的质液浓度x。量——通常用纯度表示,产量—通常用回收率这些影响因素中,有些是可以控制的,有些不能表示,它们与能耗三者之间的关系可以用图2所示控制。如进料量和进料浓度,它们是由前面工艺要求曲线反映。所决定,通过再生塔的控制和操作不能改变。进料温图2中用V/表示能耗,其中ν表示从塔底重沸度和进料热状况以及回流量对塔操作影响较大,可器上升的蒸汽量,F表示MEG富液进料量。从图中可以进行适当调整优化塔的操作。塔底贫液浓度是由以看出,在能耗一定的情况下,随着塔底贫液中贫液质量要求决定的塔底温度改变,会导致贫液浓MEG浓度的增加,MEG的回收率会迅速下降,并且度的改变。因此,在一定的分离要求下,塔底温度应浓度越高,这个下降趋势越明显。在产品浓度一定保持恒定的情况下,能耗越大,回收率越高,但能耗较小时,这3.1进料温度的影响个效果更加明显。随着进料温度改变,进料的热状况参数q也随之改变,进而影响塔的操作。下面就通过定量的计算来讨论进料温度改变对塔的影响。现在的进料量F=7000kg/h=18190kmol/h,浓度x=0.535,分离条件不变x=0.378,x12=0.965,温度由77℃增加到85℃,计算结果列于表1从表1中可以看出,提高进料温度对塔的操作影响比较小,主要影响到塔提馏段的操作线和提馏段的气液流量。提馏段操作线方程斜率增大,操作线向平衡线移动,单从分离角度来看,不利于乙二醇的分50809095989999.599.8999离;但另一方面,使塔底重沸器内上升的蒸汽量减产品纯度%少,从2044kgh降到1890kg/h,可节能7.5%。同时图2产品纯度、回收率和能耗关系由于进料温度更加接近泡点温度,可以增加塔操作3影响再生塔操作的因素分析的稳定性。对于本装置来说,可以利用塔顶部的多余热量。具体措施就是在塔的顶部增加加热盘管,对回再生塔的操作过程是一个非常复杂的气液平乙二醇再生装置的富液进行预热。这样操作一方面衡过程,主要受到以下因素影响:进料量F;进料可以提高进料温度,减少塔底能量消耗;另一方面浓度xr;进料温度t;热状况参数q;回流量L;重沸还可以减轻塔顶冷凝器负荷,对于防止冷凝器的刺器加热量;冷凝器冷却量;塔底贫液浓度xw;塔顶漏也有一定作用。表1进料温度对再生塔操作的影响kg h")D∥kgh)精馏段方程L/ kgL'/kg.h)776041959ym=0.305x+0.37142080856041ym=0.305x3+0.671420提馏段方程Kkg.h")v"(kg·hy=252lx205751379978m=2.592x'060332回流量的影响目的,又能达到节能的效果。理论上,合适的回流量从前面的分析可以看出,随着回流量的减小,应在141~257kgh之间,比实际回流量420kg/h小很精馏段操作线方程斜率也减小,精馏段操作线多。所以可适当降低回流量,下面定量计算回流量从更靠近平衡线,塔的分离效果变差。相反,提高420kgh下降到300kg/h时,对塔操作的影响。计算结回流量,可以增加塔的分离效果,但要消耗更多果如表2所示。的能量。从表2中可以看出,在当前的操作条件下,保持因此,应选取合适的回流量,既可以达到分离的其他参数不变,使回流量从420kgh下降到300kg/h贺江波,孙晓飞,徐乐乐,赵鹏,罗梓洲:乙二醇再生塔操作优化可以减少塔底重沸器的蒸汽量(约59%)以及塔顶冷凝器的凝液量(约8.7%),达到节能目的。表2回流量减小对再生塔操作的影回流量(kgh-W/(kg.h-D/(kg.h)精馏段方程L/( kg.h-)L'/kg.h)6041959yn=0.305x+06718085n=0.238x+0.7357965提馏段方程v(kg·h)y'm=252lxn0.575379204497.8=2636x’-0619相反,如果控制目标需增大x,减少乙二醇的损第二种情况保持重沸器上升的蒸汽量V不变失,则可以增加回流比来达到目的。下面分两种情即重沸器所需导热油量不变,塔底温度略微下降况对此定性分析:那么D将减小,x、x都将增大,乙二醇的损耗也会第一种情况,保持D的量不变,要增大回流量则降低。必须增加塔底重沸器的蒸汽量V′,即重沸器所需的第一种情况以多耗能为代价,第二种情况以降导热油量增加,塔底温度略微升高,那么塔底贫液低贫液中乙二醇浓度为代价,而x的值还和xv的值含水xw就会减小,而x将会增大,可降低乙二醇的(也即塔底温度)有关。为了直观地表现其相互影响损耗。先假定x的值再进行计算,结果如表3。表3回流量减小对再生塔操作的影响L/(kg.h) F/( kg.h)WK(kg h) D/(kg h) xw/(kg.h) xo/(kg.h) L/( kg.h)' V/(kg.h)V'N700060410.1137997700060410.141509217461710.92013793.3塔底贫液浓度的影响(wt),其大致对应关系可表示为温度升高4℃含水升对于再生塔,塔底贫液浓度是需要控制的参数,高1%。按照塔的设计要求,贫液含水应低于15%,即也是再生塔在操作控制过程中的目标参数,其设计贫液中乙二醇含量应高于85%。在实际操作中,这个值为塔底贫液含水浓度应小于15%(w)。塔底贫液值并不一定合适,可以适当降低塔底温度,减少贫液浓度的影响因素有两个:塔底温度和塔的操作压力。中乙二醇的含量,从而达到节能目的。由于现在的塔而本再生塔回流缓冲罐为常压,塔的操作压力比较底操作温度已经很低,只有106℃左右,离可降低到稳定,因此,塔底贫液浓度主要受到塔底温度的影的极限温度100℃(水的沸点)仅差6℃,是一个比较响,塔底温度升高,贫液含水就减少,反之,贫液浓度理想的操作温度。因此,从这方面着手节能的潜力不含水就增加。从图1中可以看出,当塔底贫液含水为大,在此只做定性分析而不做定量计算。15%(wt),摩尔比为0.378时,理论上塔底温度应控制在125℃;但在实际操作过程中发现,塔底温度控制155在110℃左右时,就能满足分离要求。这是由于在理论计算中采用了恒摩尔流假定以及把乙二醇水溶液145视为理想溶液造成的。近段时间,塔底操作温度进步降低到106℃左右,通过统计塔底在106℃和110℃左右操作时贫液含水浓度的变化,可以看出在实际操作过程中塔底温度对贫液含水的影响,其结果如图3所示。10510110Ill112图3中,横坐标为塔底温度,纵坐标表示塔底贫液含水量。通过图3可以看出,在实际操作中,当塔图3塔底实际操作温度对贫液含水量的影响底温度由10℃左右降到1065℃左右时,贫液中的4结论含水量有明显的上升趋势,从14.5%(wt)升到15.5%乙二醇再生塔的操作是一个复杂的过程,受到贺江波,孙晓飞,徐乐乐,赵鹏,罗梓洲:乙二醇再生塔操作优化众多因素的影响,每一个因素的改变都会导致再生可节能约87%;提高回流罐的高度,让回流液依靠塔的操作发生变化。由理论分析可知,本装置对乙重力进行回流,节约回流泵的操作、维护费用。二醇的分离要求并不高,很容易达到分离要求,因(3)降低塔底温度,从而减小塔底贫液中乙二醇此,对塔的操作控制较容易。然而,乙二醇再生为一的浓度达到节能目的。但现在的塔底操作温度为精馏过程,能量消耗巨大。在乙二醇再生过程中,分106℃,最多只能再降低6℃,并且操作温度越低,再离效果和能量消耗是两个互相制约的因素,分离效降低塔底温度对塔的影响越大。因此,这种方法的可果总是以能量消耗为代价,能量消耗越多,分离效行性不大。果越好;反之,能量消耗越少,分离效果越差。通过理论分析计算,有以下方案可选择参考文献(1)在塔的顶部增加加热盘管,对回乙二醇再生1]曾患强张有芳天然气集输工程队M]北京:石油工业出版装置的富液进行预热。一方面提高进料温度,减少社,2001.塔底能量消耗;另一方面减轻塔顶冷凝器负荷。如王通冬天然气处理与加工工艺DM北京:石油工业出版把进料温度由77℃提高到85℃,可节能约75%。社,1[3]何潮洪冯霄化工原理[M]北京:科学出版社,2006(2)适当减小回流量,把回流量从420kg/h下降[4]金以慧过程控制[M]北京:清华大学出版社,1999到300kg/h,塔底重沸器可节能约59%,塔顶冷凝器Operation Optimization of Ethylene Glycol Regenerating ColumnHE Jiang-bo SUN Xiao-fei XU Le-le ZHAO Peng LUO Zhi-zhouTarim Oilfield, Kuerle 841000)Abstract: The regeneration tower of glycol plays an important role in glycol reprocessing, affecting the glycolaffect it. Besides, this installation consumes enormous energy and operation may cause the change in energyconsumption The purpose of this article is to study how to save energy consumption with meeting the regenerationrequirements and actual production conditionsKey words: glycol; regenerating column; operation optimization(上接第21页)[2]罗平亚,储集层保护技术[M,北京:石油工业出版社,1999Drilling-induced Formation Damage[G]. SPE 38182, 1997[3] Paul francis Dominating Effects Controlling the Extent of[4]张一伟陆相油藏描述[M.北京:石油工业出版社,1997On the Sensitivity Evaluation of Luda 5-2 Oilfield Reservoir(Southwest Petroleum University, Chengdu 610500)Abstract: The main producing layer of Luda 5-2 oilfield is the second part of Dongying formation, which is ofhigh porosity and permeability, low clay mineral absolute content. The author researches reservoir potentialdamage factors by the core sensitivity experiments. Results show that the speed sensitivity is from zero toweakness, the water sensitivity extent is from weakness to medium strong. There is no acid sensitivity, and thealkali sensitivity extent is from weakness to moderate weaknessKey words: Luda 5-2 oilfield; reservoir sensitivity; speed sensitivity; water sensitivity; acid sensitivity97