甲醇再生装置处理效率提升研究

时间：2024-07-28

房建宇，景元，任正城，高欣，常胜，黄霄，马双伏

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 718100）

1 甲醇再生装置工艺介绍

甲醇再生装置采用常压精馏工艺（见图1）回收气田采出水中的甲醇，设计处理能力为150 m3/d。经过预处理后的含醇采出水[1]，进入废水换热器与塔底水进行换热后，进入原料加热器加热升温，再经机械过滤器去除杂质后进入精馏塔，气相甲醇从塔顶进入冷却器，经冷却成为甲醇液体，进入回流罐，回流罐中的大部分甲醇，经甲醇产品冷却器冷却后，由回流泵输送至产品甲醇罐，一少部分甲醇返回塔顶，控制塔顶温度[2]。塔底水一部分进入废水换热器，与原料液进行换热后进入回注系统，另一部分进入重沸器，经蒸汽加热后回到塔底，控制塔底温度。塔顶产品甲醇浓度大于90 %，塔底水甲醇含量小于0.1 %。

图1 甲醇再生装置工艺流程图

2 甲醇再生装置运行问题

（1）随着气田开发，采出水水量增加、水质变差，导致换热器、加热器、塔盘堵塞，设备清理、维修频率升高，每次检修时长2 d～7 d 不等，导致采出水处理不及时，影响天然气产量。

（2）废液泵滤网堵塞情况仅靠塔底液位判断不够准确，导致废液泵烧毁，从而影响采出水处理效率。

（3）甲醇再生装置设计处理能力为150 m3/d，由于气田前期未完全开发，甲醇再生装置处于低负荷运行，处理量为40 m3/d～60 m3/d，但是随着气田的开发，采出水处理量需进一步提升，可是生产实际中处理量达到120 m3/d 以上时，各项工艺参数波动明显，难以调控，装置稳定性变差，处理量无法保持。

3 处理效率提升方法研究

3.1 原料水水质优化

原料水是采出水预处理单元的产品，因此，优化原料水水质要从预处理单元着手。预处理单元原有流程：采出水经卸车池进入除油罐进行初步除油，再进入调节罐沉降，依次加入NaOH、双氧水、絮凝剂，充分混合后进入斜管除油器再次除油，除油后的采出水进入中间罐，后经过粗、精两级过滤后进入原料水罐（见图2、图3）。

原工艺流程中沉降、过滤及加药都存在着一定问题，具体如下：

（1）沉降缓存单元由于设备及工艺缺陷，缺少排泥装置。悬浮物在其中循环往复，日积月累，导致原料水水质逐渐变差。

（2）由于沉降缓存单元运行效果不佳，导致过滤单元负荷较大，长期超负荷运行，严重影响过滤效果，同时由于反冲洗水源等问题使粗过滤器容易受到污染，加剧精细过滤器负荷，最终导致过滤单元出水水质差。

图2 采出水预处理装置工艺流程图

图3 采出水预处理工艺示意图

（3）加药单元缺少混合装置，同时加药间隔时间不足，药剂间相互影响严重。配药系统操作不便，搅拌装置电机功率低，造成药剂混合不均匀甚至出现药剂结块的现象，致使药剂不能很好的溶解参与反应。

在调节罐转水泵与中间水罐之间安装预反应器和旋流分离器，流程改变后的采出水在预处理过程中将不再进入高效斜管除油器。同时新增一具加药装置，将原来“NaOH+双氧水+聚丙烯酰胺”的加药方式改为“双氧水+NaOH+聚合氯化铝/聚丙烯酰胺”的加药方式，保证四种药剂同时加注并充分反应。根据试验确定加药量及顺序为：先加入455 mg/L 的H2O2，再加入NaOH调节pH 至7.2，再依次加入175 mg/L 聚合氯化铝和2 mg/L 聚丙烯酰胺（见图4～图7、表1）。

图4 改造后工艺流程图

图5 加药流程改造图

图6 优化前设备出水水样

图7 优化后设备出水水样

表1 优化前后调节罐、中间罐、粗过滤器、精细过滤器出水对比

由此可见，预处理系统的加药优化和工艺优化对原料水水质提升很大，甲醇再生装置的日均处理量由121.2 m3提高到了142.8 m3。

3.2 甲醇再生区域设备优化

原有塔底废液泵为大连环友牌屏蔽泵，扬程为100 m，流量为12.5 m3/h，2016-2018 年共故障26 次，其中断轴13 次，电机烧毁9 次。每次修理需2 d～4 d，两台泵均损坏无备用配件时更将导致整个甲醇再生系统瘫痪。

废液泵出口管线管径为DN50，高差为6 m，经分析，发现此屏蔽泵选型与实际工艺流程不符，导致原屏蔽泵载荷过大，频繁断轴。

塔底废液泵前过滤器为篮式过滤器，废液中杂质含量有较大波动时，无法仅通过塔底液位等参数判断过滤器堵塞情况，从而导致废液泵频繁起跳，甚至电机烧毁。

2019 年初对塔底废液泵进行重新选型，选用扬程为70 m，流量为12.5 m3/h 的海密梯克牌屏蔽泵；同时对篮式过滤器顶盖加装压力表，根据压力表示数判断过滤网堵塞情况，保证滤网及时清理，降低屏蔽泵电机受损频率。

优化后，屏蔽泵的故障频率由9 次/年降低至2 次/年，断轴频率由4 次/年降低至0.5 次/年，电机烧毁频率由3 次/年降低至1 次/年，在节约成本的同时，降低了废液泵的故障频次，每年废液泵检修天数由18 d～36 d 降低至4 d～8 d，间接提高了甲醇再生装置的处理效率，保证采出水得到及时处理。