分析防腐磁翻板液位计装置运行风险及管控措施

 

    摘要：防腐磁翻板液位计广泛应用于气田内部原料气脱水，以实现含硫天然气干气输送，保护输送管线的目的。防腐磁翻板液位计装置在运行过程中，由于气质、操作、管理、设备故障等原因，存在超压爆炸、火灾、设备损坏、环境污染等风险。文章针对运行中存在的风险，制订有效管控措施，以确保装置安全平稳运行。

 

    1 防腐磁翻板液位计装置简介

    1.1 防腐磁翻板液位计原理

    防腐磁翻板液位计利用吸收原理，以高浓度的三甘醇( 以下简称贫液) 作为吸收剂与天然气接触，使水被溶剂吸收，从而达到脱水目的。吸水后的三甘醇( 以下简称富液) 通过加热使富液中的水蒸发出来成为贫液反复循环使用。

 

    1.2 防腐磁翻板液位计系统

    防腐磁翻板液位计装置按功能分为天然气脱水系统、甘醇再生系统、仪表风系统、燃料气系统与供电系统。流程如下：(1) 天然气系统：原料气( 以下简称湿气) 进站→过滤分离器→吸收塔→干气/ 贫液换热器→产品气( 以下简称干气) 出站。(2) 甘醇再生系统：吸收塔( 富液) →精馏柱换热→闪蒸罐→机械过滤器→活性炭过滤器→缓冲罐→精馏柱→重沸器( 贫液) →缓冲罐→冷却器→循环泵→吸收塔。(3) 仪表风系统：湿空气→过滤器→空压机→空气干燥器→仪表风罐→各气动仪表。(4) 燃料气系统：酸性天然气→节流→脱硫塔→节流→计量→沸器、灼烧炉。(5) 供电系统：市电→变压器→在线式不间断电源系统(UPS) →供电设备。

 

    2 防腐磁翻板液位计装置运行的风险

    2.1 超压风险

    (1) 进出站阀异常关闭。防腐磁翻板液位计装置进出站控制阀及流量、液位、温度调节均采用自动控制。当进、出站阀门异常关闭后，将造成上游压力超高，上游单井压产或关井处理。

 

    (2) 进出站管道堵塞。若不及时解堵或停止装置运行，可能造成上游压力超高。

 

    (3) 液位调节系统故障。防腐磁翻板液位计装置吸收塔底部、闪蒸罐底部液位调节设备控制三甘醇液位，同时实现液封，防止中压窜低压( 吸收塔液位调节阀) 和低压窜常压( 闪蒸罐液位调节阀)。液位调节系统由液位计、液位调节阀与液位调节阀旁通阀组成。

 

    ①当液位调节阀故障或调节阀旁通阀内漏时，旁通阀泄漏量与调节阀通过量之和大于流入量，吸收塔、阀蒸罐液位过低，使吸收塔、闪蒸罐液封被破坏，窜压使再生容器压力超高爆炸。②假液位。参与控制的液位计，因甘醇发泡或传输故障等原因，使显示值高于实际液位且高于调节阀设定值，控制系统一直给出开阀信号，当调节阀流出量大于吸收塔流入量，zui终导致液位过低，液封破坏而窜压。

 

   （4）循环泵故障。循环泵确保整个装置循环。若三甘醇循环泵故障，使泵入吸收塔三甘醇减少，吸收塔液位调节阀关闭不及时，吸收塔液位过低，可造成中、低压窜压。

 

    (5) 安全阀不动作。当进出站阀异常关闭或中、低压窜压超过安全阀起跳压力时，安全阀不动作，或泄放速度小于超压速度，造成设备压力超高。

 

    (6) 仪控系统失效。仪控系统主要用于现场数据采集，对运行工况监视与控制。正常生产情况下，操作员从上位系统下发指令，到达RTU，从RTU 下达指令，实现阀门的开关。当因设备老化等原因，出现RTU 切换故障、各模块通信中断现象时，将出现现场阀门不动作，调节失控等故障，不及时处理可能造成超压、爆炸等事故发生。

 

    (7) 供电系统与仪表风故障。供电系统作用为向三甘醇控制系统、动力设备、各类阀提供电源。仪表风系统向各类气动阀提供动力源。根据控制原理不同，失电或仪表风中断后，现场阀门有的开启、有的关闭，无论供电或仪表风哪一项故障都会影响装置的运行，严重者造成超压、窜压等事故发生。

 

    2.2 火灾风险

    灼烧炉主要灼烧精馏出的水蒸汽与闪蒸罐闪蒸出的烃类气体。大量三甘醇进入灼烧炉，顺燃烧器、配风口流出至设备区燃烧，引发火灾。造成三甘醇进入灼烧炉的原因有：(1) 精馏柱填料堵塞。堵塞后，三甘醇流动受阻，在循环量不变的情况下，多余三甘醇通过精馏柱顶部蒸汽管线进入灼烧炉。(2) 甘醇发泡变质。由于原料气中含有气田水、重烃等杂质，使填料变脏，同时使精馏柱中的甘醇发泡，发泡后质量较轻更易被水蒸汽带入灼烧炉。(3) 气田水进入装置或天然气中的饱和含水量过高，导致甘醇浓度偏低，甘醇再生时蒸汽压过大，在精馏柱上部形成气封。(4) 精馏柱至灼烧炉管线部分堵塞，水蒸冷凝后造成回流过大，形成水封。(5) 闪蒸罐液位过高，大量三甘醇通过上部闪蒸气管线进入灼烧炉。

 

    2.3 甘醇损耗

    2.3.1 操作不当的影响

    (1) 启动装置时，在塔盘还未被液体封住之前就进天然气，气体通过溢流管和泡帽上升。此时三甘醇泵入吸收塔，液体难以封住溢流管，被气流带入下游天然气管道，增加三甘醇损耗。(2) 增加吸收塔处理量时，瞬间提高气量会使通过塔盘的压降升高，破坏液体密封并把甘醇带出塔盘，冲击捕雾网和甘醇损失上升。(3) 吸收塔处理量超过高限，气流速度过快，大量三甘醇被携带至下游输气管线，造成三甘醇损耗。

 

    2.3.2 塔盘和泡帽密封不严

    塔盘和泡帽密封不严，三甘醇在塔盘形不成液封，在生产中被气流带入下游。

 

    2.3.3 塔盘或填料堵塞

    塔盘或填料堵塞，使吸收塔压差过大，破坏液体密封，将三甘醇带入下游。

 

    2.4 设备损坏

    由于原料气中的气田水中含有大量无机盐，在重沸器加热过程中，甘醇中的水分被蒸发，无机盐从甘醇中析出。无机盐析出后一是在重沸器底部沉淀，沉淀较多时挤压造成重沸器火管变形。二是在管路中沉积，堵塞甘醇循环管路。三是盐垢在火管表面堆积，使火管传热性能下降，造成火管局部高温，严重时造成火管穿孔。

 

    2.5 环境污染的风险

    防腐磁翻板液位计装置再生尾气中含有的烃类、硫化物等通过灼烧炉灼烧后排入大气。要实现完全燃烧，炉膛反应温度须达到600℃以上，当燃料气压力不足或尾气量大于灼烧炉处理量时，硫化物与烃类不能完全反应，排放气体不达标，污染环境。

 

    3 风险管控措施

    3.1 日常运行管理

    (1) 脱水装置正常运行时，应注重对异常情况的预防，加强巡回检查。通过室内状态，参数监测；室外巡回检查通过望、闻、听，对设备压差、液位情况、机电设备工况观察并判断生产是否正常。(2) 强化品质管理。一是加强各级排污，减少气田水进入装置。二是加强过滤，通过监控过滤分离器、活性、机械过滤器压差，及时更换滤芯，确保原料气与三甘醇品质。三是加强清管作业控制，防止大量游离水进入脱水装置。(3) 定期对UPS 充放电；根据电池使用情况更换UPS 电池；定期对发电机进行带负荷跑车，确保市电断电情况下，备用电源正常运行。(4) 按照管理制度对设备进行保养和操作，尽可能地延长设备的使用年限和检修周期。

 

   3.2 做好大修管理

    (1) 根据吸收塔、缓冲罐等脱水装置关键设备，针对运行状况，结合气质，每2-3 年大修一次。(2) 三甘醇循环泵、空压机24小时运行，其密封件、进出液阀为易损件，建议每年大修一次。(3) 为确保脱水装置正常运行，发电机24 小时待令，除需加强日常维护保养，根据运行时间定期对机组全面维护。(4) 自控系统除现场仪器仪表定期检验维护外，针对性收集和分析控制系统方面存在的异常问题及现象，适时进行大修改造。(5) 确保大修质量符合管理、运行要求。

 

    3.3 建立完善设备台账

    对每台设备建立相应档案。建立设备维修记录，包括故障时间、维修时间内容、故障原因等。

 

    3.4 加强人员培训

    (1) 加强井设备维护保养的培训。让员工掌握设备运转主要的技术参数、操作步骤、注意事项、常见故障的处理等。(2) 加强应急处置培训。提高员工在泄漏等条件下，应急反应与处置能力，减少人员与经济损失。

    

    4 结语

    三甘醇在运行过程中，虽然存在各项风险，但通过有效管控措施，能有效减少或规避运行风险。要确保防腐磁翻板液位计装置安全平稳运行，应加强日常管理，以确保安全生产。