168-气田LNG站胺吸收塔入口原料气过滤器前置保安分离器采用羽叶分离技术改造设计方案

       本技术贴针对气田井区LNG站MDEA胺吸收塔入口原料气过滤器前置保安分离器采用羽叶分离技术升级改造设计方案进行讨论剖析。

      在LNG装置上，MDEA胺吸收塔是对天然气进行脱酸性气的常用设置。由于原料气进气品质对MDEA胺吸收塔能否长周期稳定高效运行影响重大，从而需要在吸收塔入口设置原料气过滤器以脱除气流携带的重相携带质。有的企业配置的这套原料气过滤器，主要用以针对性脱除粉尘颗粒物等机械杂质；而有的企业配置的这套原料气过滤器，不仅可以脱除气流中的粉尘颗粒物等机械杂质，还可以脱除气流携带的微量液沫。无论原料过滤器用途如何，但其内件选择滤芯结构形式，就决定其进气携带的液沫量只允许微量。超过此限制，液沫就会在滤芯表面聚集形成液膜，覆盖在滤芯微小孔径通道上，液膜的表面张力不仅会聚并大量粉尘颗粒物，其液膜自身在表面张力作用下还会阻抗气流通过，不仅造成过滤器运行压降飙升，且过滤效率会大幅下降。这是胺吸收塔入口原料气过滤器运行中常常遭遇的问题。因而，需要在原料气过滤器前置保安分离器，以对原料气过滤器加以保护，以期提高原料气过滤器的运行稳定性和运行周期。

      但是，在传统工艺设置上，对该保安分离器技术认识不足，重视不够，往往想当然布置一个丝网分离缓冲罐以应付凑合。结果，不仅导致原料气过滤器乃至生产线都无法长周期运行。下面，我们结合曾经接手的某气田延气2井区、128井区天然气液化厂运行遭遇的严重问题及其采用羽叶分离技术进行技术升级改造的设计方案进行深入剖析讨论，让大家有直观认识与技术收获。

       大家先来看其MDEA吸收塔入口管线设置的原料气过滤器及其前置保安分离器流程图：

      上图中，SR-01即为MDEA胺吸收塔T-01入口管线上设置的原料气过滤器。业主说，这台过滤器的滤芯更换周期现在只有10天左右，远远低于设计要求。从业主提供的滤芯采购技术协议文件看，是某国外企业提供的聚酯滤芯，主要脱除5微米及以上尺寸的粉尘颗粒物。再来看看摘下的采购技术协议文件：

      原料气过滤器SR-01滤芯寿命只有10天左右，主要是滤芯被油污、泡沫及粉尘覆盖，运行压降飙升，过流量不断下降。下面让大家看看更换出来的滤芯情形：

      原料气过滤器SR-01内部情形，更是让人吃惊。大量油污、泡沫及液滴液沫曾进入到原料气过滤器SR-01内，粘附在器壁、滤芯支撑件及滤芯上。图片可见一斑：

     如此恶劣的工况，大家不禁要问，前面的保安分离器SPR-01难道没有起作用吗？正如大家所知，传统工艺对该保安分离器技术认识和重视不够，在这里布置的保安分离器仍旧是一台简易结构的丝网分离缓冲罐。

      下图即为某工程公司为业主在该天然气液化厂设计的保安分离器SPR-01，美其名曰“原料气进口分离器”，实际上是简易结构的丝网分离缓冲罐。

      业主告诉我们，这台保安分离器SPR-01，按照设计方的叫法“原料气进口分离器”，该设备的进气源于气田井口气，减压前注入甲醇防结冰堵塞，又通过水套加热炉补热防冻，再经生产分离器以消泡脱液，还经过原料气旋风分离器以脱杂后，才送入原料气进口分离器/保安分离器SPR-01。如果这台原料气进口分离器/保安分离器SPR-01进气明显带液，则表明上游工序的生产分离器、原料气旋风分离器分离效率很低。而如前述图片所示原料气过滤器SR-01进气明显带液，则表明其前置保安分离器、原料气旋风分离器、生产分离器分离效率低，一连串的分离设备效率低则说明另一问题。再想起其胺吸收塔顶胺液捕集回收分离内件，从其《采购技术协议》知晓该胺吸收塔顶胺液捕集回收分离内件竟然选择滤芯聚结内件，发生一系列的分离问题，表明原工艺设计对气液分离技术把握上明显跑偏甚至于错误！

      大家请看胺吸收塔顶除沫内件的《采购技术协议》，确实让人深思对企业分离技术漠视程度。

       从业主提供的该LNG装置运行情况看，该装置自投运以来并没有多少时日运行在设计负荷水平，处理气量越来越少，运行压力越来越低。业主还补充说，原料气带液进入保安分离器SPR-01越来越多、越来越明显，有时液量来不及排放，还有泡沫产生假液位引起误操作造成高低压互窜，十分危险！

      下图是该装置原料气处理量柱状图。从图上明显可以看到，装置处理气量呈明显下降趋势。

       再看看该装置运行压力曲线图，也是呈明显下降趋势：

      据业主方一位人员说，其天然气液化装置，从投产以来，分离设备运行就不太理想。后来又经过技术改造，结果都不得要领，甚至有恶化趋势。由于原料气进口分离器SPR-01和原料气过滤器SR-01最靠近胺吸收塔T-01，对原料气净化十分重要且目前运行十分不畅，故而业主决定对原料气进口分离器SPR-01采用羽叶分离技术进行再次技术升级改造，以期提高原料气过滤器SR-01和胺吸收塔T-01进气质量，同时提高原料气过滤器SR-01和胺吸收塔T-01稳定运行周期从而降低装置运行成本。

       我方按照业主要求，对原料气进口分离器SPR-01壳体利旧并保持原有壳体管线仪表不变基础上，采用羽叶分离技术针对实际工况进行技术升级改造。
       实际运行工况如下：
1、原料气流量，42000m^3/h；
2、工况压力，4.0-4.5MPaG；
3、工况温度，2-25℃；
4、原料气组成（v%）：He，0.228；H2，0.015；丙烷，0.026；异丁烷，0.002；正丁烷，0.001；CO2，3.173；乙烷，0.421；N2，0.573；甲烷，95.56。请见业主提供的原料气组成分离报告如下：

       我方针对业主提供的实际工况并取其苛刻条件工况，通过NOVEL专有精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台采用羽叶分离技术升级改造的保安分离器主要信息如下：
一、分离器技术类型：羽叶分离器；
二、分离器型号：NOVEL-P4-55-797.7;
三、内件系统型号：放射羽叶入口分离总成，型号G50BS；预分配聚结内件组，型号G50D；精密羽叶分离内件组，型号P4；抗虹吸短路降液内件组，型号G50LD；
四、额定工况运行压降：4.3kPa；
五、分离效率：99.9%脱除5.62微米以上液滴，出口气相带液量<0.1G/MMSCF；
六、操作弹性空间15%~135%；
七、分离器整体工程技术设计和把关：NOVEL总部；
八、材质：分离器内件，SS304或等同；分离器壳体，Q345R或等同。

       请从附图查找分离器技术类型、型号、材质及性能信息。

      从附图技术方案书摘录可以查核内件系统型号配置。

      附图技术方案书摘要可以查阅该分离器详细性能参数及核心技术支撑文件信息：