苏里格第二天然气处理厂工艺改造及效果评价.pdf

第29 卷第 1 2 期 2010 年 12 月 石油化工应用 PETR O CH E M IC A L IND U ST RY A PPL I CA T10 N V ol 29 N o 12 D ee 20 10 苏里格第二天然气处理厂工艺改造及效果评价 郭永强 周忠强 杨言海 慕进升 贾 金峨 邓 伟 中国石油长庆油田分公司第三采气厂 内蒙古乌审旗 0 1 7 3 0 0 摘要 苏里格第二天然气处理厂隶属于长庆油田分公司第三采气厂 自20 0 8 年6 月3 0日 投产以来顺利平稳的完成 了天然气处理及外输任务 在这一年多的实际运行过程中 部分工艺流程存在一定的不足和安全隐患 不能很好的满足 现场生产的需要 所以 在这一年多的运行过程中主要对罐区储雄 集气区排污系统等进行了改造 通过这些工艺流程的 技术改造使各个装里能够更好的满足现场生产的要求 关键词 工艺流程 技术改造 排污系统 含醉污水 氮封 中图分类号 X7 4 1文献标识码 A文章编号 1 6 73一 5285 2 0 1 0 1 2 一 0 0 7 6 一 0 5 苏里格第二天然气处理厂隶属于长庆油田分公司 第三采气厂 于 20 0 7 年 4 月 1 8日 开始正式动工修建 于 20 0 8 年 6 月 3 0日一次性投产成功 苏里格第二天 然气处理厂主体为单套处理量 so o x l 少砰 的处理装置 3套 配套建有增压站 集配气总站 火炬放空系统 同 时建有空氮站 供热站 供水站 甲醇回收 污水处理等 辅助装置 苏里格第二天然气处理厂的主要流程为 集气干 线来原料气进人集气清管区 再进人预分离器 对原料 气进行气 水的初步分离 分离后的天然气经过计量后 进人脱油脱水装置 在过滤分离器除去天然气中的固 体颗粒和游离液体 然后进人预冷换热器管程 利用处 理后的冷干气对原料气进行预冷 然后气体进人丙烷 蒸发器与液体丙烷进行换热降温 接着进入低温分离 器进行脱油脱水 然后进人预冷换热器的壳程与原料 气进行换热后一路进人增压站增压后去榆林末站 另 一路直接经过配气区输至内蒙周边用户 自苏里格第二天然气处理厂投产以来 根据现场 实际生产的需要对部分工艺流程和设备进行了技术改 造 通过改造使现有的生产工艺更加完善 生产运行更 加安全平稳 20 0 9 年主要对罐区 1 0 具储罐 集气区排 污系统等进行了技术改造 存在的问题及改造可行性分析 含油 含醇储罐 苏里格第二天然气处理厂罐区共有含醇污水储罐 3 具 甲醇产品罐 3 具 凝析油原料罐 2 具 凝析油储 罐 2 具 罐内介质甲醇 凝析油等均为易挥发性介质 在生产运行过程中存在以下问题 l 由于凝析油缓冲罐向凝析油罐排液为连续排 液 排液压力为 0 3 M Pa 进人储罐后压力释放 大量气 体也随之释放出来 2 凝析油 甲醇等为易挥发性介质 在常压下 随 温度升高 也会挥发出大量气体 因此在罐体空间里存有大量凝析油 甲醇可燃气 体 因为这 r o 具储罐均为内浮顶罐 在大罐正常进出 液时 大罐呼吸 空气从呼吸阀 通气孔进人罐内 与可 燃气体形成了混合性爆炸气体 同时凝析油 甲醇 自通 气孔 呼吸阀排出大罐 污染周围环境 当罐体发生静电 有明火存在等情况时 罐内混合 性爆炸气体瞬间会发生闪爆 造成严重的安全事故 以下三个表格为苏里格第二天然气处理厂凝析油 储罐中 上层凝析油的组份分析表及烷烃沸点表 由表 1 表 2 表3 可以看出凝析油罐的上层 中层 烃组分中含有较大部分的 C4 CS 类低碳烃 这些组份 的总含量分别达到了 1 0 4 0 r o 7 5 而凝析油组份 主要为烷烃组分 该类组份沸点接近常温 在环境温度 较高的情况下极易大量挥发 从而造成储罐内部气体 空间里含有大量轻烃气体组份 气体爆炸条件如下 收稿日期 20 1 0一 0 6 一 1 1 第 12 期郭永强等苏里格第二天然气处理厂工艺改造及效果评价 l 可燃气体体积含量在爆炸上限和下限之内 表 4轻烃组分 炸极限 表 l 凝析油储 上层轻经组分百分比 最低所需氧含量 料岁 日 石n 1 6 7 r C ZC 3C 4C C6C 18 16 35 38 14 12 名称爆炸极陶 甲烷5一 16 乙烷3一16 丙烷2 1一 9 5 正丁烷1 5 8 5 异丁烷L S一 8 5 正戊烷1 7一 9 7 5 异戊坑1 1一 8 7 环戊烷1 4一 8 6 6 魂3 0 诵1 0 心伪 心 3 3 0 0 o c c c c2 9 00 U D C t 且1 皿 18 95 19 32 表 5 为氮封改造前凝析油储罐的氧含量记录表 表 5氮封改造前储姚的权含 0 0 6c l 0 几 0 1 8c 0 2 41殊0 0 8 饰0 l 5 与C I0 2 2 0 l l伪0 l l 0 2 9 l 凝析油 原料匆 2 凝析油 原料堆瓜 l 凝析油 产品切 2 凝析油 产品雄 仇 0 1 o OC z l 场0 l 1 几0 l 0 0 9 l 6 4 0殊0 l 3 岛0 0 5几0 1 7 0 l 0 0 通0 1 气 2 0 2 02 0 2 l 表 21 凝析油储峪中层轻烃组分百分比 2的 8 12 1820 2 X 8 12 2020 CZC 3C 4C sC 6C 2 X 8 12 2 12 12 02 0 4 8 络巧乃闪5 8 扮刀 5日0 峨 0 0 01 1 峨0内 j 1 1 1 7 9 3 2 l 8 2 7 以6 3 田3 2 喝以0 0 0 6 住0 6 8 2 l o o c l l 殊0 3 l 几0 5 l 0 4 l 几 3 9 3 3 Mc l 00 0 3侃0 3 0肠0 3 l 0 5 1 饰0 0 85 7 4 l 书3 0 心2 6 2 7 5 7 仍 r o e住 C C C工lC 2 2 场6 7 0 2 8 2 6 C 1 4 几 6 3 队 2 2 表3烃组分烙点 沸点 碳原子数熔点凡 沸点代常温下的状态 综合以上各表 可以得出以下结论 1 由表 1 2 3 可以看出 在大罐上层空间的轻烃 气体主要为 C4 CS对应的烷烃 C沮1 和 CS H 2 2 由表 4 可看出 C 一 CS的烷烃在空气中的爆炸 极限 最高上限为 1 6 最低下限为 1 1 且随着碳 分子的增大 其爆炸极限范围及体积比越来越小 爆炸 上限对应的最低氧含量为 16 8 爆炸下限所对应最 低氧含量为 2 0 76 9 3 由表 5 可以看出 氮封改造前凝析油罐的氧含 量为 20 一 21 综上三点可以看出 常温下 C 一 CS的烷烃在空气 中的爆炸极限最低氧含量要求为 1 6 名 最高为 2 0 76 9邻 大罐内氧含量为 2 0 一 2 1 而在常温下 大罐内轻烃气体组分主要为 C担l 和 Cs H 1 2 其最低 所需氧含量为 18 9 5 罐 内含氧量已达到爆炸所 需氧含量要求 同时罐内可燃气体的体积浓度也在 爆炸极限之内 因此一旦发生静电 明火等情况 便 会发生爆炸 综合表 1至表 5 表数据及分析 罐内可燃气体均 已达到闪爆条件 随时可能发生闪爆事故 要确保储罐 安全运行 必须消除其闪爆的条件 由于凝析油 甲醇 介质特性 消除罐内可燃气体无法实现 惟有降低氧含 量 使其远低于爆炸最低氧含量 从而达到消除安全隐 患的目的 因此我们对储罐进行了氮气密封改造 以达 到消除隐患的目的 态态态态态态态液液液气气气气 l 6 l 0 5 8 9 4 23 6 6 9 9 8 8 3 3 8 3 0 8 4 8 8 巧u比 比以匕匕g O J 烷烷烷烷烷烷烷 庚丁甲戊丙乙己f I乌 走咤飞 闷r C C C C C C C 2 达到爆炸最低氧含量要求 3 足够的点火能量 表 4 为轻烃组分的爆炸极限值 石油化工应用2 0 r o 年 第29卷 1 2集气区排污系统 苏里格第二天然气处理厂集气区的段塞流捕集器 主要接收干线清管时的段塞流液体 然后通过排污管 道输送至含醇污水接收罐 由于干线湿气输送 同时输 送距离长 管径大 因此干线存液量较大 在清管收球 过程中容易出现以下问题 l 段塞流捕集器瞬间进液量较大 当排污管线排 液流量不能满足要求时 大量液体将会被带人下游天 然气压缩机等关键设备 造成设备损坏停机 从而导致 全厂停产事故发生 该类事故已在其他处理厂发生过 当时造成 6 台机组全部进液 全厂停产 2 由于液量较大 在收球过程中采取放空排液 排液流速高 极易造成水击事故发生 导致全厂停产 目前第二处理厂段塞流捕集器及排污系统存在以 下问题 l 段塞流捕集器原有的排污管线的直径为 DN 巧 在进行清管作业时的压力大约在 2 M P a 在这 种情况下 该排污管线的排液流速大约为 0 4 4m3 l m i n 2 6 4 m仆 在干管清管时 段塞流捕集器最大进液量 可达到 20 30 m 3 而n 而段塞流捕集器的容积仅有 5 7时 当容器液位达到 7 0 时 三具容器的最大安全 存液量只有 1 2 0 m 3 左右 在短时间内进液量过大时 液体便会被带人下游设备 极易造成压缩机损坏停机 全厂停产 存在极大的安全隐患 2 段塞流捕集器排液进人闪蒸分离器和低压放 空分液罐 该两具设备容积小 排液速度更缓慢 不能 对段塞流捕集器排液进行有效存储和及时排出 3 管线布局不合理 排污管线极易被污泥堵塞 同样会造成预分离器的积液 针对以上存在的安全隐患 对段塞流捕集器排 污系统进行了技术改造 增大其排液管径 提高排液 流速 增加接受水罐 增大存液能力 以达到消除隐 患目的 2改造方案及效果评价 2 1含油 含醇储罐 2 1 1改造方案针对含油 含醇储罐存在混合性爆 炸气体的现状 经过仔细研究分析 提出了以降低氧含 量来消除混合性爆炸气体的改造方式一氮气密封 来 消除储罐运行安全隐患 将 1 0 具储罐由原来的敞开呼 吸式 改为密闭呼吸式 保持 0 5 kPa氮气微正压保护 降低罐内氧含量 同时加设液压式安全阀及防爆阻火 呼吸阀 保障储罐的正常呼吸和超压保护 切实保证储 罐运行安全 经过仔细研究 并结合现场的实际情况 改造 如下 1 对 r o 具储罐罐壁上的通气孔用钢板进行封堵 防止在储罐大小呼吸期间空气从该通气孔进人罐内 2 在罐顶的人孔处安装液压式安全阀 开启压力 设为负压一 30 0P a 正压 1 20 0Pa 3 将原有敞口式呼吸阀更换为防爆阻火呼吸阀 开启压力设置为负压一 29 5Pa 正压 98 0Pa 防爆阻火 呼吸阀可以起到保护罐体的作用 另外还可以有效的 阻止空气的进人 减少了形成可燃性爆炸气体的可能 性 4 利用处理厂的制氮撬块 保证设备 2 4h 提供 纯度大于 9 9 的充足氮气 自处理厂骨架管网来氮气 0 6 M Po 经 DN50 管线进入罐区 经 DN25 管线由通 气孔处进人各个储罐 在进罐前加设自 力式调压阀 通 过一级调压阀整定阀后大罐压力稳定在 0 5 kP a 土 1 0 5 0 士 L 0 mm H刃 对大罐实施氮封保护 液压安全阀是根据 石油化工储运系统罐区设计 规范 SH 汀 30 0 7一 2 X 7 要求 采用气体密封的固定顶 罐 还应设置事故泄压设备 增加的特殊设备 液压安 全阀作为事故泄压设备要满足一下的性能要求 l 呼吸阀的阀体能承受 0 2 M P a的水压 无渗透 和变形现象 2 呼吸阀耐低温性能在空气相对湿度大于7 0 最低温度为一 3 3 3 呼吸阀的阀盘部件动作时 灵敏度高 动作完 成后 保证密封 4 呼吸阀阀内留有足够的空间 保证储罐的通 气量 5 呼吸阀没达到工作压力 以前 公称通径 蛋 150 mm 其泄漏量 毛 0 0 4m3 h 根据中国 石油化工设计防火规范 GB 5 0 1 6 0 92 的规定 甲 乙类液体的固定顶罐 应设阻火器和 呼吸阀 防爆阻火呼吸阀集阻火器功能与呼吸阀功能 为一体 它是挥发类液体储罐必备的新型安全设备 其 最大优点是阻火呼吸性能好 质量轻 维修方便 防爆阻火呼吸阀适用于储存闪点低于 2 8 2 集气区排污系统的改造解决了干线清管收球 时段塞流捕集器排液问题 消除了液体带人下游 造成 全厂停车事故的发生 提高了干线清管收球时 处理厂 的安全运行 在 20 1 0 年第一处理厂 第三处理厂均加 设该排液缓冲罐 改进段塞流捕集器排液流程 增大排 液流量及存液空间 3 干线清管作业时 有时管线 内存液量远大于 处理厂设备存液能力 必须控制收球筒出口球阀以达 到控制流量的目的 从而减少段塞流捕集器进液 避 免排不及 带入下游 而该控制阀为球阀 长期半开半 关 将导致球阀损伤 密封失效 因此计划在收球筒和 出口球阀中间管路增加气动调节阀 以达到安全高效 调节进站流量的目的 降低收球作业风险 确保处理 厂生产安全 参考文献 l 张德义 张海峰 石油化工危险化学品实用手册 M 北京 中国石化出版社 2以 拓 10 0 一 10 9 2 石油化工储运系统雄区设计规范 SH门 呀 0 0 7一 20 0 7 3 石油化工设计防火规范 GB 5 0 1 6 0 一 9 2 上接第69 贡 破损密度 管道环境调查 施工便利等特征 选择2 6 处 有代表性的管线点进行了现场开挖验证并检测 检测内 容包括 探坑检测 超声波测厚 硬度测试 磁粉探伤 超 声波探伤 漏磁检测 检测过程中 发现以下问题 l 防腐层破损2 2 处 鼓泡4 处 补口内部层间