乙二醇在天然气换热器中的冻堵原因分析

第3期李彩红等:乙二醇在天然气换热器中的冻堵原因分析37乙二醇在天然气换热器中的冻堵原因分析李彩红,张涛中原油田分公司天然气处理厂,河南濮阳457162)摘要:根据生产情况,对换热器冻堵的原因进行了分析,通过对换热器设计资料的分析、计算,得岀♂二醇冻堵的依据。矫正了己二醇加注喷嘴的安装角度,调节了原料气在换热器中的流量分配,解决了换热器压差高、换热效釆差的问题。关键词:乙二醇;换热器;冻堵中图分类号:TQ050.7文献标识码:B文章编号:1003-3467201603-0037-02加纳天然气处理厂最大处理能力约420×104组分,满足天然气烃露点的要求。其中气体冷却单Nm3/d,最小处理能力约140×104Nm3/d,产品有商元主要为通过气气换热器用低温分离器的低温商品品气、液化石油气和凝析油。装置采用乙二醇脱水气预冷原料气,通过气液换热器用低温分离器的低以满足天然气水露点及制冷工艺对气体含水量的要温天然气凝液预冷原料气,冷却系统工艺流程如图求。再采用J-T膨胀制冷工艺回收天然气中C:1所示。气气换热器管程来自海上原料气人凵分台的)料气离及过滤单元气液换热器管程去商品气外输气气换热器壳程气相低温分离器上乙烷塔进料气液换热器壳程1原料气冷却系统工艺流程示意图1生产中存在的问题塞问题,并对堵塞的原因进行分析,可能存在以下几方面。自2014年12月份以来,加纳天然气处理厂主2.1脏堵装置区20单元气气换热器E-200出现管程压差增换热器管程有可能是被管线中的铁锈等杂质堵大、换热效果变差的现象,导致商品气热值超标、C3塞,但脏堵很难解释最初的乙二醇加注可以解决压收率降低等一系列问题。差升高问题,且与其并列运行的气液换热器无论从气气换热器作为制冷单元的核心设备,其工作结构形式上还是工艺介质上都一样,但气液换热器状况直接影响了商品气的质量及LPG、凝析油的产并没有出现过此类问题。通过分析基本可以排除是量。因此急需找出气气换热器压差高、换热效果差脏堵。的原因,从根本上解决产品质量及产量的问题。2.2乙二醇冻堵中国煤化工点对照表可知,纯乙2问题的查找CNMHG的乙二醇水溶液冰点根据装置运行参数判断气气换热器管程存在堵为-48℃但在糸统内加注的乙二醇均按80/20收稿日期:2016-01-28作者简介:李彩红(1986-),女,助理工程师,从事天然气处理的生产及研究工作,电话:18739392512。河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2016年第33卷的比例进行添加的,结果换热器压差过高问题没有到气气换热器和气液换热器的前提下,由于气气换得到任何改善。乙二醇再生塔底温度设在116℃,热器的换热面积只有气液换热器的60%,但其换热査阅乙二醇水溶液沸点对照表可知再生后的乙二醇负荷却为气液换热器的1.13倍。由此,基本可以确浓度应在70%左右。通过以上数据分析可以排除定换热器的冻堵部位为E-200B乙二醇冻堵的原因。3.2冻堵原因分析2.3水合物冻堵查阅设备资料可以看出,气气换热器管板上的若是水合物冻堵,则加注甲醇后应该能迅速有管子布局近似为椭圆形,对应的乙二醇加注喷嘴喷效地解决问题,而事实并非如此。并且发现气液换雾形状为60°的椭圆锥形。由此可知,气气换热器热器不出现水合物冻堵问题,每次对换热器进行升的乙二醇加注喷嘴的安装角度应水平安装,这样喷温吹扫均能使换热器压差大幅度明显降低,换热效岀的二醇才能刚好完全覆盖在换热器的管板上。果恢复正常,但仅能维持不到两天,又慢慢恶化。综上分析,气气换热器冻堵的部位应为E3原因分析200B的管板口,原因一是此处温度最低;二是乙二醇加注喷嘴有问题,导致喷雾效果不好。为彻底解经过对以上各种可能的原因进行分析,最可能决换热器冻堵问题,装置在4月份进行了停产检修的还是水合物冻堵,因此找出水合物冻堵的根本原打开了气气换热器的管箱。并调整了工艺参数因是解决问题的关键检修发现E-200B乙二醇加注喷嘴的实际安3.1分析冻堵部位装与水平方向成30°角,应该水平安装。这样直接根据气气换热器和气液换热器的设计资料发导致了喷出的乙二醇不能完全覆盖在管板上,即管现,虽然两种换热器在结构、外形尺寸、管程工艺介板上部分换热管实际上没有喷注乙二醇,这是导致质上并无差别,但是其内部仍有很大不同。气气换热器冻堵的主要原因。气气换热器分为上下两个,分别为E-200A和由于气气换热器的换热面积只有气液换热器的E-200B。E-200A和E-200B的换热面积及换热60%,但其换热负荷却为气液换热器的1.13倍。原管布置均相同,其中换热面积各为283.5m2,热负设计气液换热器、气气换热器的原料气人口阀均保荷为1641kW。气液换热器同样分为上下两个,分持全开状态,为了优化换热器的性能,合理分配原料别为E-210A和E-210B。E-210A和E-210B气流量,根据热负荷之比,调节气液换热器入口阀门的换热面积及换热管布置均相同,其中换热面积各开度,使得原料气流量分配比约为1:1.2(气液为468m2,热负荷为1446kW气气),使原料气经过气气、气液换热器换热后的温由此对比可以发现,气气换热器的换热面积约度处于最佳温度点。从操作运行上进一步避免了换为气液换热器的60%,而热负荷却为1.13倍热器出现局部冻堵的现象。根据查阅的换热器数据,利用计算软件可以分4结语别计算出原料气进出各换热器的温度。当原料气的流量平均分配到气气换热器和气液换热器中时,E通过对换热器进行研究分析,找出了气气换热-200A进口温度为15.3℃,出口温度为-7.6℃,器冻堵的根本原因,矫正了乙二醇加注喷嘴的安装E-200B进口温度为-7.6℃,出口温度-16.6℃;角度,调节了原料气在换热器中的流量分配,解决了E-210A进口温度为15.3℃,出口温度-3.3℃,换热器压差高、换热效果差的问题。E-210B进口温度为-3.3℃,出口温度-7.7℃。参考文献对比计算结果可以发现,在E-200A、E-200B、E-210A、E-210B换热器中,原料气温度最1]中国煤化工M].北京:石油工业出版低的为气气换热器E-200B。气气换热器E-200BCNMHG的原料气温度最低,是因为在原料气流量平均分配