降低異丁烷水含量技術的研究與應用

許艷赫 ， 馬慧明

(1.中國石化 中原油田天然氣處理廠 ， 河南 濮陽 457000 ; 2.中國石化 中原油田普光分公司 ， 四川 達州 635000)

降低異丁烷水含量技術的研究與應用

許艷赫1， 馬慧明2

(1.中國石化 中原油田天然氣處理廠 ， 河南 濮陽 457000 ; 2.中國石化 中原油田普光分公司 ， 四川 達州 635000)

針對異丁烷產品含水量超標的問題，分析了異丁烷含水超標的主要原因，提出降低異丁烷含水量的方案，并加以實施，取得了良好的經濟效益和社會效益。

異丁烷 ； 脫水 ; 分子篩

中國石化中原油田天然氣處理廠丁烷廠是利用三氣廠生產的混合丁烷作為原料，經過精餾生產出氣霧劑級正丁烷、異丁烷。異丁烷產品作為處理廠的高附加值產品，按照天然氣處理廠企業標準規定水含量≤20×10-6。

但是隨著高純異丁烷產品市場需求量的擴大，對原有產品脫水、脫硫裝置形成了新的壓力，經常出現異丁烷產品水含量超標的問題。根據現場異丁烷產品的連續采樣檢測可知，異丁烷產品水含量不能穩定的保持在20×10-6以下，一旦水含量超標，異丁烷產品將會作為普通混合丁烷銷售，嚴重影響了企業的效益。因此，對異丁烷產品的整個生產過程進行系統分析研究，提出了解決問題的方案。

1 異丁烷產品水含量超標的原因分析

丁烷廠異丁烷產品中的水全部是由混合丁烷原料帶來的，在丁烷分離過程中不產生額外的水?；旌隙⊥橹械乃畞碜悦摱⊥樗?，脫丁烷流程示意圖見圖1。經化驗分析，脫丁烷塔中的水主要來自穩定塔底部的輕油來料。脫丙烷塔的來料已經經過分子篩脫水，水含量非常小。

圖1 脫丁烷塔流程示意圖

丁烷廠現有的異丁烷產品分子篩脫水裝置沒有分子篩再生系統，靠定期更換分子篩保證分子篩的脫水效果。分子篩脫水裝置操作彈性小，生產負荷增大后不能滿足產品的脫水要求。

2 降低水含量的方法

2.1 增加分子篩再生設施

針對丁烷廠異丁烷脫水裝置的分子篩無法在線再生，不能滿足高負荷生產要求的現狀，考慮將異丁烷脫水裝置更換為可在線再生的脫水裝置。即將現有脫水塔及附屬管線、管件更換為耐熱設備(滿足再生的溫度需求)，增設一套分子篩再生設備，再生系統流程圖見圖2。

由于原有干燥塔只是對異丁烷進一步純化，沒有按照正常的兩塔脫水流程設計，因此本項目將原有兩臺脫水塔更換為適應高溫再生的脫水塔，每臺脫水塔內分別填充3A和13X分子篩，流程調整為一用一備，保證工廠連續運行期間，可進分子篩再生。并增加相應設備和自控儀表等。

2.2 改變穩定塔底輕油去向

在現有工藝流程中，穩定塔主要處理三相分離器的油相，經穩定塔處理后，塔底輕油進入丁烷塔進一步分離其中的丁烷組分。這部分輕油水含量較大，是混合丁烷含水的主要來源。其組分主要是戊烷及戊烷以上組分，輕油是二氣廠原料。如果能在穩定塔底改變輕油的去向，使這股輕油就可以直接作為二氣廠原料，不再作為脫丁烷塔的原料，從而實現從根源上切斷混合丁烷中水的來源。

圖2 分子篩再生系統工藝流程簡圖

2.2.1 控制塔底輕油中丁烷含量的模擬研究

表1 穩定塔底溫度與塔底輕油中的C4含量關系模擬計算表

注：圖中參數為質量分數。

由表1模擬結果可見，當穩定塔底溫度提高到120 ℃時，塔底輕油中的丁烷含量<2%，當溫度升至123 ℃以上時，丁烷含量<1%。

2.2.2 控制塔底輕油中丁烷含量的實驗研究

穩定塔操作溫度控制在115 ℃(波動范圍為111～120 ℃)時，對穩定塔底的輕油進行了12次取樣分析，分析結果見表2。分析結果顯示，穩定塔塔底輕油中丁烷的質量百分數在0.01%～1.74%，收集到罐里的穩定塔底輕油中丁烷的質量百分數為0.822 5%，<1%，滿足二氣廠原料對丁烷質量百分數的要求。

表2 穩定塔底物料丁烷含量分析結果

穩定塔設計圖紙的參數見表3，由表3可見穩定塔操作溫度控制在120 ℃以下，在設計范圍內。

通過上述的軟件模擬分析和現場實驗可以看出，提高穩定塔底溫度可以將丁烷組分從穩定塔中進行部分分離，經過分離后的輕油直接混入脫丁烷塔塔底物料收集到輕油罐中，滿足二氣廠對原料質量丁烷組分控制在1%以下的要求。

表3 穩定塔的部分設計參數

2.3 方案對比

從技術、投資、工期等方面對比增加分子篩再生系統和改變穩定塔底輕油去向兩種方法：①增加分子篩再生裝置對產品進行脫水改造方案，可控，工期8個月，投資201.68 萬元，操作運行費用和工人勞動強度都比較高；②改變穩定塔底輕油去向改造方案，對現有工藝影響可控，利用檢維修期間實施，工期一周，投資4萬元，操作運行費用低，工人勞動強度低。

3 現場應用

現場切斷穩定塔底物料至脫丁烷塔的流程，在穩定塔至脫丁烷塔的進料管線上增加一條去脫丁烷塔出口的管線，將穩定塔塔底物料進入脫丁烷塔塔底物料冷卻器一并進行冷卻后，直接進入輕油罐，作為二氣廠原料?，F場改造完成后，連續對異丁烷產品的含水量進行化驗分析(見表4)，異丁烷產品的含水量降低至20×10-6以下。

表4 異丁烷產品含水統計表

4 結論

通過系統分析異丁烷產品中水的來源，確定了穩定塔塔底輕油為異丁烷產品中水的主要來源。通過調整穩定塔操作溫度，減少穩定塔塔底輕油中丁烷的含量，改變穩定塔塔底輕油原有流程，使它直接作為二氣廠原料，從根本上解決了異丁烷產品中水含量超標的問題。

大連化物所納米金催化研究獲進展

近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員張濤、劉曉艷團隊在金催化研究方面取得新進展，采用鋅鋁水滑石負載的硫醇保護Au25原子團簇作為前驅體制得的納米金催化劑，在含有其它不飽和取代基團的芳香硝基化合物選擇加氫反應中表現出較高的選擇性。

2016-12-03

許艷赫(1984-)，女，工程師，從事天然氣處理與凈化工作，電話：0393-4878504。

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