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4A分子篩在天然氣脫水處理應(yīng)用的如何?首先來看一個4A分子篩應(yīng)用在采油廠輕烴站天然氣脫水處理的案例吧。內(nèi)蒙古油田分公司某采油廠輕烴站主要處理所屬片區(qū)油井伴生氣，該廠集原料氣增壓、天然氣脫硫及硫磺回收、天然氣脫水、冷凝分離、凝液分餾、外輸氣增壓及輔助生產(chǎn)裝置等功能于一體，其主要功能是伴生氣凈化處理及生產(chǎn)高附加值的液化氣和輕烴產(chǎn)品，并為下游用戶提供合格的天然氣。該站設(shè)計處理天然氣規(guī)模為50x104m3/d，生產(chǎn)干氣42.9x104m3/d，液化氣103.3t/d，穩(wěn)定輕烴47t/d。脫水處理是天然氣處理過程中不可缺少的一部分，通過4A分子篩脫水，將伴生氣的水露點(diǎn)降至-70℃以下，避免后續(xù)深冷處理相關(guān)設(shè)備的凍堵，以及儲運(yùn)過程中液態(tài)水的析出。

１脫水單元工藝流程簡介

1.1干燥塔內(nèi)填料選擇

該輕烴站干燥塔主要采用4A分子篩進(jìn)行脫水，其吸附能力強(qiáng)，選擇性好，耐高溫，不易破損，使用周期長，廣泛用于有機(jī)化工和石油化工的脫水處理天然氣脫水處理即用分子篩吸收天然氣中的水分，以達(dá)到干燥的目的。這就需要水分子的直徑要小于分子篩的孔徑，被其吸附，而天然氣分子的直徑要大于分子篩的孔徑，避免被其吸附。據(jù)此，為滿足生產(chǎn)需求，達(dá)到最優(yōu)的脫水效果，該輕烴站從眾多型號分子篩中選擇4a分子篩作為干燥劑。

1.2脫水工藝流程

目前，該輕烴站分子篩干燥塔共３臺，１臺進(jìn)行吸附，１臺進(jìn)行再生，１臺進(jìn)行冷吹，執(zhí)行８ｈ切換制度，在進(jìn)行三塔倒塔時，主要步驟為冷吹塔充壓切換為吸附，冷吹氣對再生塔進(jìn)行冷吹，之前吸附后的塔泄壓后切換為再生，如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)分子篩脫水、循環(huán)再利用的功能。

工藝流程圖如圖１所示。

吸附過程：脫硫后原料氣經(jīng)原料氣壓縮機(jī)增壓→凈化氣分水器前置聚結(jié)器→分子篩吸附→粉塵過濾器→膨脹機(jī)增壓端進(jìn)口。

冷吹再生過程：冷吹氣來自外輸閥組→分子篩冷吹塔→再生氣加熱器→分子篩再生塔→再生氣冷卻器→再生氣分水器→壓縮機(jī)二級進(jìn)口

２-分子篩運(yùn)行異常及原因分析

2.1分子篩運(yùn)行異常

巡檢時發(fā)現(xiàn)，Ａ塔由再生倒為冷吹后，冷吹出口溫度出現(xiàn)異常。倒塔之前，再生進(jìn)口溫度２42℃，再生8ｈ后，出口溫度228℃。倒為冷吹后，冷吹進(jìn)口溫度為18℃，出口溫度在正常運(yùn)行時，應(yīng)該是由再生后的溫度228℃逐漸下降（如圖２所示），但此次出現(xiàn)異常，冷吹出口溫度不僅不降反而升高，其中一次溫度最高升至398℃（如圖３所示）。

此后，每次Ａ塔倒冷吹后均出現(xiàn)類似情況。在觀察運(yùn)行１個星期后，Ｂ塔、Ｃ塔均相繼出現(xiàn)上述異常，且再生時間比正常所需時間越來越短。

2.2運(yùn)行異常原因分析及排查

2.2.1初步排查及天然氣成分分析

針對分子篩干燥塔運(yùn)行異常初期，采取了一系列措施，對其原因進(jìn)行排查，比如：對現(xiàn)場儀表進(jìn)行檢測,或?qū)Ψ肿雍Y干燥塔進(jìn)出口壓差進(jìn)行檢測，結(jié)果均為正常。后續(xù)又對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整以及切為雙塔運(yùn)行、一塔放空等處理措施，但溫升情況仍未得到改善。排除上述原因后，隨即對后端設(shè)備再生氣分水器的排污介質(zhì)進(jìn)行取樣檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)ｐＨ值＝0.4，為強(qiáng)酸性，如圖４所示。

內(nèi)蒙古油田分公司某廠區(qū)域油井伴生氣高含Ｈ２Ｓ，進(jìn)站Ｈ２Ｓ質(zhì)量濃度約１０００ｍｇ／ｍ３，雖然在干燥塔前端有脫硫單元對酸氣進(jìn)行脫除，但不排除偶爾在進(jìn)氣量大、超負(fù)荷的情況下，凈化氣中攜帶Ｈ２Ｓ。另一方面，西北油田多稠油井，多采用注氮?dú)馐侄卧黾赢a(chǎn)量，有可能在注氣過程中混入空氣。而此輕烴站采用導(dǎo)熱油對再生氣加熱，換熱效率高，操作人員對冷吹氣量控制波動稍微不穩(wěn)，溫度就會上升至３００℃，這時Ｈ２Ｓ就會部分氧化反應(yīng)生成ＳＯ２［１１］，結(jié)合上述ｐＨ試紙顯示強(qiáng)酸性，綜合分析判斷Ｈ２Ｓ、Ｏ２與Ｈ２Ｏ之間可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成亞硫酸。

為驗(yàn)證上述推斷結(jié)論，對干燥塔進(jìn)出口氣體進(jìn)行取樣，檢測相關(guān)氣體成分，通過干燥塔進(jìn)出口相關(guān)氣體濃度檢測發(fā)現(xiàn)，Ｈ２Ｓ與Ｏ２體積分?jǐn)?shù)出口比進(jìn)口明顯降低，而ＳＯ２含量顯著升高。此外，另取適當(dāng)再生氣分水器排污樣，向其中加入具有氧化性的碘，再滴入氯化鋇，燒杯底部生成了不溶于水的白色沉淀物，接著向燒杯中加入鹽酸，沉淀溶解并產(chǎn)生氣體，將該氣體通入品紅溶液中，品紅褪色，證明排污樣中有亞硫酸存在。

綜上所述，根據(jù)氣體成分分析以及取樣進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，最終可以確定干燥塔內(nèi)部的確發(fā)生了如式（Ⅰ）和式（Ⅱ）所示的化學(xué)反應(yīng)，至于是否發(fā)生其他化學(xué)反應(yīng)，待開塔后才能進(jìn)一步確定。

３后期采取措施

3.1更換分子篩

選用抗酸的4a分子篩，使分子篩的抗酸性能大大增加，減少甚至避免分子篩對酸氣的吸收，這在很大程度上也降低了分子篩因酸性氣體腐蝕粉化的幾率，與此同時，去后端氣體幾乎沒有攜帶粉塵，進(jìn)而保證后端系統(tǒng)的正常運(yùn)行，延長了裝置的檢修周期，節(jié)約了檢修維護(hù)成本。

3.2使用不銹鋼材料

４．對塔內(nèi)的格柵板、塔板濾網(wǎng)、支撐梁、氣體分布器等結(jié)構(gòu)均予以更換，并采用不銹鋼材質(zhì)，避免其與天然氣中相應(yīng)組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起干燥塔運(yùn)行異常。

不能太大，否則溫升較高。同時，氣流會對流床層造成攪動，降低分子篩的使用壽命。

４結(jié)論

內(nèi)蒙古油田分公司對運(yùn)行異常的分子篩干燥塔采取第３節(jié)所述措施后，打破了塔內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所需的環(huán)境條件，使整個運(yùn)行系統(tǒng)恢復(fù)正常，正常運(yùn)行后干燥塔進(jìn)出口３種相關(guān)氣體的平均含量如表２所示。從表２可以看出，在正常生產(chǎn)運(yùn)行時，天然氣自脫硫單元至干燥單元，Ｈ２Ｓ已被完全脫除，即使少量存在，在溫度控制下也不會發(fā)生反應(yīng)。另一方面，對注氣井的監(jiān)測也起到了顯著作用，測得的天然氣中Ｏ２含量極低。