(长江大学 湖北 武汉 430100)

为防止外输过程中产生水合物，同时降低外输管线中的腐蚀情况，天然气在进入外输管线之前必须进行脱水。在丽水36-1气田，设置了一套三甘醇脱水装置，处理能力为120×104Sm3/d。天然气脱水系统主要由湿气过滤分离器、三甘醇接触塔和干气/贫三甘醇换热器组成。天然气脱水系统的脱水方法采用溶剂吸收法，吸收溶剂为三甘醇，脱水后的干气的水露点需低于-20℃(在4700kPaG到7450kPaG范围内)。三甘醇用以吸收天然气中的水份，使其达到要求的露点后外输。

一、三甘醇脱水工艺流程概述

三甘醇脱水装置流程如下：气井生产的井流物经过气嘴节流降压后，进入生产分离器进行三相分离，从生产分离器出来的天然气经过天然气冷却器冷却后，进入天然气过滤分离器除去一些液滴和固体杂质，然后再进入三甘醇接触塔底部，由下向上与贫三甘醇溶液逆向接触，使天然气中的饱和水被三甘醇溶液所吸收。接触塔塔顶出来的干气，经过干气/贫三甘醇换热器与贫三甘醇换热后出三甘醇脱水装置。出装置后干气与来自凝析油脱水系统脱水后的凝析油混合，通过一条12的海底管道输至陆上终端。

经干气/贫三甘醇换热器冷却后的贫三甘醇溶液进入接触塔顶部，在吸收了天然气中的饱和水后成为三甘醇富液，三甘醇富液从接触塔底部流出送至三甘醇再生系统进行再生。

三甘醇再生系统流程：从接触塔底部流出的富TEG进入三甘醇再生橇进行再生。富TEG首先经过TEG回流冷凝器换热，而后再与来自再沸器的被加热的贫甘醇在预热换热器换热，而后进入TEG闪蒸罐，将少量在吸收塔内溶解于TEG中的天然气闪蒸出来并排放至低压火炬系统。闪蒸罐为卧式分离器，内部设置了一个油槽，定期观察油槽上设置的液位计来判断是否需排液，排液时打开油管线出口的手动阀将油排放到闭排管汇。

从闪蒸罐出来的富TEG首先经过固体过滤器和活性炭过滤器，过滤掉夹带的杂质颗粒、烃类物质和降解产物后，进入贫TEG/富TEG换热器与贫TEG换热，富TEG被加热后进入再沸器。再沸器内部的蒸馏塔为填料式，加热后的气体及水蒸汽在蒸馏塔顶冷却后，水汽在塔顶排出，夹带的TEG流向塔底。通过回流冷凝器的作用，上部蒸汽部分冷凝产生回流液体，从而在塔的填料口上端建立起温度梯度。再沸器为的操作压力为15kPaG，其内设有电加热器。再沸器的操作温度为200℃，再生后的三甘醇浓度可达到99.5%。为提高TEG的再生纯度，再沸器内设有汽提柱，采用低压燃料气作为汽提气，再生后的三甘醇浓度可达到99.9%，汽提气的用量一般为36m3/h。

再生提纯后的贫TEG进入贫TEG/富TEG换热器，冷却后再经TEG循环泵泵入吸收塔。TEG循环泵为一用一备，排量为1.14m3/h。

二、影响脱水装置调试的客观因素

1.原料气流量低。在三甘醇脱水装置调试初期，平台只开了一口气井生产，上游来气量小(原料气流量约15000m3/h)，未达到接触塔的设计处理量55000m3/h。根据脱水装置厂家意见，如果气量低于30000m3/h，认为不会达到装置的设计性能，无法保证在小气量的情况下水露点合格。

2.进接触塔的来气温度过低。在三甘醇脱水装置调试的过程中，上游来气温度最高才上升到16℃，远未达到设计操作温度35℃，导致接触塔内三甘醇粘度增大，脱水效率降低，且三甘醇的损耗量将增大，并导致三甘醇再生加热炉加热负荷过大。

3.原料气中CO2含量在30%～35%之间，含量较高。CO2的存在，降低了三甘醇脱水装置的露点降，同时CO2分压大于0.021MPa的湿天然气，还会引起设备的腐蚀。因此，CO2的存在对三甘醇脱水系统的影响是一个不容忽视的问题。

三、脱水装置调试中存在问题

由于上述客观因素的影响，三甘醇脱水装置在调试过程中出现以下一些问题：

1.三甘醇再生加热炉未达到设定温度200℃。加热炉的输出功率已达到100%，但三甘醇再生温度上升很慢，其原因是天然气进接触塔温度太低，过低的来气温度像是一个冷源，超过了加热炉的加热负荷。但相信来气条件达到设计要求后，加热炉的温度会达到设定温度200℃。

2.三甘醇预热换热器及贫/富三甘醇换热器换热效果差，导致三甘醇循环泵入口高温。经过再生的贫三甘醇从再沸器里流出，经过预热换热器及贫/富三甘醇换热器两级换热冷却以后，温度仅仅下降了40℃，以此同时，富三甘醇经过两级换热加热以后温度仅仅升高了40℃。换热器换热效果差，直接导致三甘醇循环泵入口高温，且加重了再沸器的热负荷，在加热炉输出功率恒定的情况下，导致三甘醇再生温度无法达到200℃。

3.三甘醇循环泵入口出现负压，发生气蚀现象。循环三甘醇时，三甘醇外输流量计显示其循环量为1.2m3/h(泵的额定排量为1.14m3/h)，也就是说甘醇泵以额定排量进行循环，发现两级换热器之间贫甘醇压力表显示为负数，泵入口压力表读数为零，泵入口形成负压，泵出现异常噪音，振动较大。

4.回流冷凝器温度达不到设计操作温度。在三甘醇脱水装置调试过程中，即使再沸器温度达到了200℃，回流冷凝器的温度最高只能达到91℃，达不到操作温度(98～102℃)。为了避免回流冷凝器的温度进一步降低，接触塔出来的富甘醇全部走回流冷凝器的旁通。回流冷凝器温度过低，直接导致更多的水蒸气被冷凝回流，增加了再沸器的工作负荷，甚至影响三甘醇的再生纯度。

5.在线露点仪无法测试水露点。取样管是一寸管线，未保温，从顶层平台接触塔顶部直到第二层平台含水分析仪所在位置，长度大约为30米。在检查系统后，发现取样管线中有冷凝液，分析仪冻堵。

6.三甘醇损耗量大，存在发泡现象，且三甘醇颜色发生变化，由白色透明变黄褐色。

四、调试存在问题的思考及处理

针对调试过程中出现的问题，在厂家工程师及平台生产人员的共同努力下，问题基本得予解决。

1.保证来料气入口温度在设计温度范围内。随着上游来气温度的升高，整个生产系统温度逐渐上升，加热炉温度已达到设定温度200℃，故调试初期加热炉温度无法达到设定温度的直接原因就是来料气温度低。

2.泵出口增加回流管线，适当降低三甘醇循环量。经过对三甘醇循环泵的实际排量进行标定，发现泵的真实排量为2.2m3/h，远大于设计排量1.14m3/h，且泵出口的流量计存在偏差。对泵出口流量卡进行重新标定，且在两台泵出口增加回流管线，通过回流管线上针阀与截止阀将循环量调节到1.0m3/h左右，此时两个换热器之间贫甘醇压力表显示20KPa左右，三甘醇循环泵入口压力显示10KPa左右，三甘醇泵气蚀现象消失，运行正常，且两级换热器换热效果得到明显改善，富三甘醇进精馏柱温度达到了160℃左右，贫三甘醇进循环泵入口的温度降至50℃左右。若将回流关闭泵满排量运行，泵入口温度迅速上升，且很快就产生气蚀现象。通过试验，说明泵的选型有问题，泵排量偏大，通过增加回流管线、调小三甘醇循环量，问题得予解决。

3.投用汽提气，在回流冷凝器内建立起温度梯度。小气量调试三甘醇脱水装置时，由于气量小，贫三甘醇吸收的水量少，在再沸器内加热再生后蒸发出来的水蒸气量少，由于未投用汽提气，导致回流冷凝器温度达不到设计操作温度。在再沸器内蒸发出的水蒸气量少的情况下，必须通过高温汽提气在回流冷凝器内建立起温度梯度(汽提气在进入汽提柱之前在再沸器内进行预热过)。

4.对在线露点仪取样管线进行改造。在线露点仪无法测量露点的关键在于取样管线过长，容积过大，因此管线中产生冷凝液，使分析仪误读。将分析仪移到顶层甲板的脱水塔取样点附近，这样避免取样管线过长，而且不需要管线伴热和保温。

5.三甘醇发泡问题。引起三甘醇发泡的因素有地层水、凝析油、表面活性物质、化学药剂及固体杂质。要避免三甘醇变质发泡主要是上游生产分离器和湿气过滤分离器要充分发挥作用，避免污染物的进入。另外，在对三甘醇加热时，如果甘醇温度低则应使用较小功率先给三甘醇预热，然后就可以边循环边给三甘醇加热，将加热丝的热量带走可以避免局部过热使三甘醇焦化变质。当三甘醇起泡可以加入消泡剂，如果三甘醇变质颜色发生变化，由白色透明变黄变褐，可以让部分循环的三甘醇进活性炭过滤器，三甘醇在活性炭过滤器中停留15～20分钟才会有比较好的效果。活性炭过滤器可按0.3m3来算，当满排量循环时，20%以下的循环量进活性炭过滤器会取得比较好的效果。

6.三甘醇损耗问题。三甘醇的损失主要原因是三甘醇发泡时大量三甘醇随天然气被带出接触塔。如果三甘醇中含有凝析油的话，在再沸炉中加热后，三甘醇会随着凝析油从精馏柱被带出，出现这种状况应该在闪蒸罐进行撇烃。富三甘醇温度达到65℃以上停留时间在20分钟左右时闪蒸罐闪蒸和撇烃的效果比较好。三甘醇的蒸发损失取决于回流冷凝器的温度，当回流冷凝器温度超过100℃需控制回流冷凝器的旁通将回流冷凝器的温度控制在95～100℃，但回流冷凝器温度最好不要低于80℃，因为温度太低，过多的水蒸汽被冷凝回流增加再沸炉的负荷从而影响再生纯度。

五、总结

小气量调试三甘醇脱水装置时，由于气量小、来料气温度低以及对新脱水装置性能的不了解，在调试过程中会出现许多问题。三甘醇脱水装置调试是一项既精细又复杂的工作，做到三甘醇脱水装置科学合理投产地前提是把三甘醇脱水工艺流程、工作原理熟悉掌握，另外在调试过程中应严格执行各个装置的操作参数。

另外，由于调试时间较短，CO2含量对脱水效果的影响还未显现，建议使用三甘醇脱水装置处理高含CO2天然气时，要加强对生产参数指标的控制，提高工艺指标符合率，如原料气入口温度、三甘醇流率、再沸器温度、汽提气流率；要精细操作，加强巡回检查，降低溶液起泡、三甘醇损耗量大等现象的出现；定期化验溶液的PH值，采取措施，降低设备腐蚀。