中原ＬＰＧ改扩建工程技术述评□李世科 刘金斗 易明新　　中原油气高新股份有限公司天然气处理厂第三气体处理厂（中原LPG）改扩建工程是依托老装置的供水、供电、产品储存、装车等条件，扩建成的1套天然气深冷处理装置。设计规模为100万m3/d，原料为油田伴生气，主要产品为干气、液态乙烷、丙烷、丁烷和稳定轻烃。装置设计处理能力100万m3/d，操作弹性为±20%,项目建设总费用1.85亿元。    一、技术特点
    一、技术特点　　1.工艺技术　　①离心式压缩机采用干气密封技术  改扩建装置中离心式压缩机有天然气压缩机和丙烷压缩机，均采用世界上先进的干气密封技术，彻底解决了以前采用油封对工艺介质严重污染、辅助装置复杂等问题，同时也减少了油品和电力消耗。　　②燃气轮机废热锅炉增加补燃系统  因为本机组效率高，排烟中带走的废热较少，进入冬季不能完全满足全系统供热需求。因此增设废热锅炉补燃系统。在夏秋季环境温度较高时，补燃系统可不必投用。　　③燃料气压缩机增加氮气吹扫系统  开机前将气缸中可能积存的杂质吹扫干净，减少意外撞击和磨损，延长使用周期和使用寿命。　　④脱乙烷塔回流罐加设不凝气返入原料气管线  改变了原来不凝气进入干气管线的工艺路线，乙烷回收率提高7%。　　⑤装置中设置8个回路的在线色谱分析系统 对原料气、干气，脱乙烷塔、脱丙烷塔、脱丁烷塔3个分馏塔塔顶、塔底馏出物进行高频率、高精度地分析监测，为提高轻烃回收率及产品质量提供了重要依据。　　2.设备技术　　①燃气轮机采用英国ALSTOM公司制造的台风型双轴燃气轮机  燃机的整体结构比较紧凑，安全控保系统先进，燃机的效率加上余热锅炉部分可达30%～40%。　　②原料气压缩机采用日本三菱公司的MAC-4V-6B型压缩机  压缩机为筒型结构，6级叶轮背靠背安装，叶轮采用三元流设计，并且轴端采用John Crane T28型干气密封，串级布置，运行状况稳定，使能耗降低，减少了密封油系统，使占地空间大大减少，停车时无需壳体放空。　　③膨胀机组推力差具有可调性  当机组处于一定工况时，增压端与膨胀端的轴向推力互相抵消后余差即为推力差，条件不同、工况不同，推力差则不同。如果推力差过大，对机组会造成很大危害。因此，通过一种调节机构，使推力差保持在较合理的范围内，有利于延长机组寿命。　　④燃气压缩机负荷具有两档可调性  燃气压缩机50%为一档，100%为二档，更适应不同工况的需求。此外，该机气阀采用了一种由新型工程塑料PEEK制成的新型阀片。　　⑤提高了气动仪表的安全性和可靠性  装置仪表风站使用了国际比较先进的螺杆式压缩机，代替了过去的活塞式压缩机。设置了配套的小PLC（可编程序逻辑控制器）。仪表风站的干燥脱水系统也使用了性能优越的脱水剂，使仪表风露点达到-60℃。　　⑥部分设备（包括部分大型设备）实现国产化  包括丙烷制冷压缩机1台、空冷器10台、分馏塔4座、全部压力容器（其中有工作温度为-99℃的甲烷塔）在内的部分设备实现了国产化。经性能考核，国产同类设备的综合性能不亚于原LPG装置的引进设备。NGL泵和乙烷泵引进奥地利的IDP低温泵，其性能也有较大的提高，特别是乙烷泵外输压力为6MPa，级数为12级，而原LPG装置的乙烷泵为19级。其他泵类均采用大连屏蔽泵厂生产的屏蔽泵，这种泵最大的优点是密闭性好、无泄漏、使用周期和寿命较长。另外由于电机与叶轮直接连接，使能耗降低，效率提高。　　3.自控技术　　①在膨胀机组、丙烷压缩机的控制上设计了PLC　　②装置设计了DCS控制系统　　③装置设计了ESD（紧急停机系统）  将全装置的关键控制点均引入ESD系统，实现发生故障时紧急联锁停机保护。　　④装置设计了故障追忆系统  如果因某单元的故障，引起其他单元异常，最后造成装置停机，通过故障追忆系统可以及时查询出各单元发出的异常信号、异常信号的顺序，从而找出故障的根源。　　4.其他　　①采用先进防护工艺  使用了新型优质保温材料和密封胶，减少了外界水分的渗入，降低了保温层下的腐蚀速率，有利于减少冷量损失和延长低温设备的使用寿命。　　②设计了放空系统烃液回收线  减少了烃液损失，减少了放空燃烧产物对环境的污染。　　通过性能考核，改扩建生产装置设备精良、工艺先进、控制有效、运行连续安全平稳。在100%的负荷运行中，C2收率达77.124%，未达到设计指标；C3回收率达到98.9%，超出了设计指标，产品质量理想，远远优于设计指标。    二、目前存在的问题与整改建议
    二、目前存在的问题与整改建议　　问题一：改扩建装置C2回收率尚未达到85%。其主要原因是原料气压力低，在将原LPG装置的处理量降至80万m3/d的条件下，来气压力仅为0.47M～0.5MPa（表压），与设计压力0.586MPa（表压）差距太大。经增压后压力只达到3.80M～4.0MPa，与设计值4.3MPa仍有较大差距，故造成膨胀机实际膨胀比小于设计值，使脱甲烷塔顶温只达到-94℃～-95℃，离设计值-99℃有距离，最终影响了乙烷收率。该改扩建生产装置所具有的特点是，在设计操作弹性范围内，原料气量越大，压力越高，气质越富，装置运行越平稳，轻烃回收率越高，经济效益越显著。　　建议：提高原料气量及压力（提高至0.55M～0.586MPa比较理想），否则每天将减少乙烷产量7～8t，经济损失1.3万～1.4万元（每吨液态乙烷附加值1873元）；另外，要加大天然气管理力度，最大限度地将伴生气汇入气体处理系统，最大限度地回收轻烃。据不完全调查，中原油田仍有40万～50万m3/d伴生气或凝析气被当作燃料烧掉或被部分乡镇企业占用和窃用，如果能全部进入处理系统，每天可多收轻烃80～100t，进而可多创效益16万～20万元。　　问题二：原LPG生产装置与改扩建生产装置在供气管网上存在互相干扰。尤其是在气量转小的时候，在柳屯配气站补入气井气或干气。因所补入的气井气或干气未与伴生气混合均匀，造成原LPG改扩建装置的原料气气质差别较大，使来气气质差的装置容易发生参数不稳，设备冻堵等问题，影响了两套装置的综合收率。为了取得最大收率，必须保证两套装置统一气量、统一气质、统一压力。但现在的流程无法实现。　　建议：对柳屯配气站的流程进行改造，使原LPG装置与改扩建装置在气量、气质、压力上达到三统一；或将伴生气的交接直接交给天然气处理厂，减少中间环节，缩短协调时间，以提高装置运行时效。　　问题三：从全年看，供电不稳是影响生产最大的因素。每年1套装置因供电不稳或停电造成停机70～80次。每次停机平均影响生产6h，减少轻烃产量60t，经济损失10多万元。　　建议：对三气变电所进行技术改造，将3.5kV进线改为110kV进线，以提高供电能力，提高供电平稳度和连续度。同时，加强供电管理，最大限度地降低对改扩建装置供电系统的干扰。