摘 要：某天然气净化厂2014年投产,截至目前已经历3轮次装置大修。该厂在检修过程中不断总结经验,逐渐形成了胺液系统再生、吹硫、脱硫装置上水充压、加氢催化剂降温、高压区气密、投料、冲洗和水联运等7大优化技术。这7大技术的落地实施可提升检维修技术、统筹优化开停工工序、明确关键工序的验收标准,有助于高含硫天然气净化装置的检维修实现安全、效率和质量的有效统一,并可为类似装置的检修提供借鉴。
关键词：天然气净化 检维修 优化 开停工
某高含硫天然气净化厂设计并建设有4套处理能力(标准状态)300万 m3/d的净化装置,采用MDEA脱硫、TEG法脱水、常规克劳斯硫磺回收、SCOT尾气处理的工艺路线,总硫回收率超过99.9%。该厂自2014年投产以来,按照每3年一次的检修周期计算,已经历3轮装置大检修。大检修开停工过程中,为兼顾质量和效率,该厂对一些制约效率的程序进行了优化,并开发了关键质量控制技术,解决了部分难题。本文将对上述检修经验进行总结,以期能够为类似装置的检修提供借鉴。
1 停工技术优化
高含硫天然气净化装置停工程序包括切断原料、胺液退液、胺液系统水洗、除臭钝化、二次水洗、蒸塔、吹硫、钝化、工业炉降温和隔离。其特点为任务繁杂,工序环环相扣。
1.1 胺液系统再生优化技术
1.1.1 胺液系统再生存在盲区
传统的胺液再生系统吸收液相流程如图1所示。该系统的检修重点包括一级/二级主吸收塔(C-101下段/上段)、闪蒸罐(D-102)、贫富胺液换热器(E-101A/B)、 再生塔(C-103)、贫液空冷器(A-101A～F)、贫液后冷器(E-102A/B)、胺液过滤器(SR-103/4/5)、贫液缓冲罐(D-105)、尾气溶剂精过滤器(SR-402)、半富液冷却器(E-404)和尾气吸收塔(C-402)以及容器间流体输送的泵类(P-101、P-102等),往往会忽视胺液回收罐和酸气分液罐的置换。胺液回收罐所回收的胺液包括贫液、半富液、富液以及来自酸气分液罐的酸性水,成分比较复杂。若胺液回收罐半富液和(或)富液存量较多,则接受装置溶剂的罐区呼吸孔会逸散硫化氢气体。此外,若忽视酸气分液罐的置换,还会增加其除臭钝化药剂的消耗。
图1 胺液再生系统吸收液相流程
1.1.2 胺液系统再生优化
停工前一天胺液回收罐低液位运行,切断原料气进入再生工况后,首先将酸气分液罐中的酸性水排净,并增加2次除盐水高液位浸泡。2次的浸泡水均按正常流程排至胺液回收罐。然后在贫液系统选择一个密闭排放至胺液回收罐的点位,并导通流程,待液位涨至40%时,启动闪蒸塔贫溶剂泵将胺液回收罐置换液送至胺液闪蒸罐,重复2～3次即可。上述胺液系统再生优化技术可有效消除胺液系统再生时的盲区和死角,从而实现装置停工期间安全、环保、经济的目标。
1.2 吹硫优化技术
1.2.1 吹硫效率低下
为了防止设备或者管道打开时出现硫化亚铁自燃的状况,在硫磺单元停工时应对制硫催化剂进行吹硫钝化。吹硫效率取决于制硫催化剂的总质量和惰性过程气的流量。每套天然气净化装置铝基制硫催化剂为52.2 t,钛基制硫催化剂为36 t,总计88.2 t。在以往历次吹硫实践中,炉温均控制在1 100～1 200 ℃,吹硫过程中消耗的燃料气用量(标准状态)为(600±100) m3/h、助燃空气量(标准状态)为(6 000±1 000) m3/h、减温蒸汽流量为(2±1) t/h【1】。整个吹硫过程耗时4 d,效率偏低。
1.2.2 吹硫优化
燃料气除硫时应使用较高的助燃空气量和燃料气量,以防止回火。咨询燃烧炉设备厂家和设计公司意见后,将燃料气流量(标准状态)提升至(800±100) m3/h、助燃空气量(标准状态)提升至(8 000±1 000) m3/h、减温蒸汽流量提升至(3±1) t/h。提量后,燃烧炉压力在正常工艺卡要求范围内。优化后,吹硫时间缩短至2.5 d,效率提高至优化前的1.6倍。
1.3 脱硫装置上水充压优化技术
1.3.1 脱硫装置上水充压效率低下
脱硫单元停工涵盖溶剂退液、胺液系统水洗、除臭钝化、二次水洗等程序,因此应反复上水充压数次。满足整个胺液系统循环的最小除盐水量为360 t左右,最大上水速率为40 t/h,因此上水约需耗时9 h。上水完毕应用高压氮气充压至4.0 MPa,高压区气相容积约为375 m3,单次充压耗时8～10 h。由此可知,单次上水充压共需17～19 h,耗时长,严重影响停工效率。
1.3.2 脱硫装置上水充压优化
要解决影响停工效率的问题,应统筹优化上水充压过程。为防止高压介质向低压系统窜流,脱硫单元高压区在进行气相充压操作前,应先建立液封。因此须调整脱硫单元上水顺序。首先,将除盐水引入高压区塔器(如一级主吸收塔)建立液封,之后关闭其液位调节阀手阀;然后,在高压区进行充压的同时将除盐水引入脱硫单元低压区容器(如胺液闪蒸罐、胺液再生塔)。优化后,上水充压时间缩短至9～11 h,效率提升近1倍。
1.4 加氢催化剂降温优化技术
1.4.1 开工循环线蝶阀易积硫卡涩
加氢催化剂传统的降温方法是利用开工循环线流程循环降温, 如图2所示。具体工艺流程为: 利用设置在加氢反应器出口冷却器(E-401)出口的开工喷射器(EJ-401)输入降温介质——低压蒸汽, 低压蒸汽与来自急冷塔上部的急冷水逆流接触, 吸收部分水汽, 急冷塔顶部气相通过开工循环线进入加氢炉(F-402), 随后依次经过加氢反应器(R-401)、 加氢反应器出口冷却器(E-401)等设备, 降温介质在此闭合回路进行循环, 将加氢催化剂热量带走。急冷塔顶部气相设置压控阀至尾气焚烧炉流程, 降温过程中应补入惰性气体——氮气, 以防止形成负压。该流程8 h即可将催化剂由300 ℃降温至100 ℃, 降温效率高。但是由于开工循环线采用2根0.4 MPa低压蒸汽管道进行伴热, 效果不佳, 往往会在停工时发现开工循环线由于蝶阀积硫卡涩无法使用。若临时更换开工循环线蝶阀, 则需打开涉硫管道, 因此需疏散现场无关人员, 总体风险较大。
图2 加氢催化剂循环降温流程
1.4.2 加氢催化剂降温方法替代方案
由于开工循环线蝶阀积硫卡涩无法使用时进行更换的总体风险较大,因此应找到加氢催化剂降温的替代方案。利用加氢炉吹扫氮气线是加氢催化剂降温的替代方案之一。该方案的降温效率取决于氮气流量。将吹扫氮气流量(标准状态)控制在400～500 m3/h, 此时, 降温速率约为2～3 ℃/h,整个降温过程约需96 h。虽然效率较低,但因其可避免更换开工循环线蝶阀的风险,因此,仍是加氢催化剂降温的较优替代方案之一。同时,为了解决开工循环线蝶阀积硫卡涩问题,检修期间将开工循环线伴热由2条0.4 MPa低压蒸汽管道升级为2条1.0 MPa中压蒸汽管道。经实践验证,该问题已得到解决。
2 开工技术优化
高含硫天然气净化装置开工程序包括解除隔离、设备吹扫冲洗、气密试验、水联运、溶剂冷循环、溶剂热循环、工业炉升温和热态备用(简称热备)。其特点是工序不如停工时紧凑,优化空间较大。
2.1 高压区气密试验优化技术
2.1.1 高压区气密试验一次合格难度大
检修结束并完成解除隔离、关键塔器冲洗和建立高压区液封后,应对高压区进行不同等级的气密试验。由于法兰密封面未清理或者清理不干净、垫片选用不合适或垫片缺陷、螺栓紧固不规范导致紧固力矩存在差异等原因,高压区设备(如脱硫塔、水解反应器等)人孔或者本体法兰泄漏概率极高;而且,如果充压后出现泄漏,也无法将出现泄漏问题的设备与系统隔离开,只能将高压区整体泄压后方可处理。因此,高压区气密试验一次合格概率较小,通常至少需要进行2次气密试验。利用公用工程单元高压氮气泵充压1次一般需要8～10 h,单次气密试验需耗时2 d,因此,高压区气密试验合格至少需要5 d。这一方面导致现场人员劳动强度较大,另一方面,也制约了开工效率。
2.1.2 高压区气密试验优化
为了解决高压区气密试验一次合格难度大的问题,应从源头上抓实设备人孔、法兰的复位质量工作。首先,在检修完毕封闭设备人孔前,施工方、项目组和监理应进行联合验收,除重点验收设备内部检修质量外,还应着重确认垫片选型是否正确无缺陷、设备法兰密封面是否清理干净等;其次,根据运行压力,复位高压区设备人孔或者法兰时,应采用法兰定扭力矩技术对螺栓进行紧固,从而避免由于施工人员紧固力度存在差异而导致泄漏;最后,采用液氮槽车与液氮泵车对高压区进行充压,从0 MPa经0.8 MPa、3.0 MPa、4.5 MPa逐级升压并稳压,最终达到最高气密压力5.8 MPa,这一过程仅耗时4 h。采取上述措施后,高压区气密试验一次合格,试验时间由5 d缩短至2 d,降低劳动强度的同时,也提高了开工效率。
2.2 投料优化技术
2.2.1 投料后无法实现引气即输气的目标
胺液系统正常热备48～72 h且上下游已准备就绪后,具备引原料气复产条件。由于胺液系统热备时气相空间充满氮气,引入原料气后,初期产品气也富含氮气,不能在第一时间内并入管网。因此,应时刻关注净化气甲烷指标,待其大于等于97%(质量分数)后方可并入管网外输。此外,放空管道所在的点位与产品气出装置切断阀之间有一段长度为50 m的管段,即净化气放空时,系统还存在部分盲区。单套净化装置满负荷处理量(标准状态)为12.5万m3/h。若需引入7万m3/h原料气,则净化气应放空0.5 h以上才能并网。
2.2.2 热备后产品气反置换
胺液系统在热备后立即利用产品气界区副线流程反引产品气, 并通过界区原料气放空流程置换脱硫脱水单元高压区氮气。该流程途经产品气出装置副线切断阀、 产品气外输调节阀、 湿净化气至脱水单元副线切断阀、 原料气调节阀和原料气进装置副线切断阀, 如图3所示。在原料气仪表引压管处定时取样监测置换效果。采用这一流程后, 该系统一般经过48 h即可达到产品气指标。这样, 在装置开工时, 系统内即全部为产品气环境, 投料后产出的产品气可直接并入管网外输。
图3 产品气反置换示意
2.3 冲洗和水联运优化技术
2.3.1 引气后增压泵频繁堵塞
装置在停工检修时可能因设备打磨、空气氧化、内部垃圾未清理干净和设备冲洗不干净等原因造成胺液系统内存在杂质,导致开工准备阶段依次完成冷水循环、引胺液冷态备用(简称冷备)和胺液热备工序后, 引入原料气过程中增压泵和尾气吸收塔底泵堵塞频繁。其中, 增压泵(胺液温度118～124 ℃, 流量320～350 t/h)的堵塞尤为严重, 平均12次/d, 堵塞最频繁的时期达到 18 次/d【2-3】。此外,在开工的最初半个月内,还易发生增压泵双泵堵塞导致湿净化气放空或者原料气被迫断流导致生产异常的现象。杂质对胺液系统的影响周期长,一般1个月后可基本恢复正常,2个月才能完全恢复正常,这极大地增加了高压电机切换的耗电量和操作人员的劳动强度。
2.3.2 冲洗方式和水联运优化
装置在停工检修时产生杂质在所难免,为了避免出现因残留杂质导致引气后增压泵频繁堵塞的问题,应在开工准备阶段尽可能地将杂质清理出来。首先,应改变冲洗方式,使塔板或者填料杂质下落至塔底或者容器底部,如:将从尾气吸收塔塔底泵向尾气吸收塔上水进行冲洗的方式改为借助胺液进料管道进行冲洗;除在胺液再生塔底液相出口和胺液再生塔重沸器上水外,再增加胺液再生塔顶回流罐和胺液再生塔回流泵系统返至再生塔顶部的冲洗方式。其次,由于热水能将大的、不易从设备构件清除下来杂质分解为小的、易从设备构件清除下来的杂质,因此增加热水联运对于减少系统杂质很有帮助。热水联运至少需要36 h。最后,为了进一步清除胺液系统杂质,待引入胺液建立循环后,应在第一时间投用溶剂过滤器和活性炭过滤器,并增加对溶剂过滤器的清洗。经过上述优化,引气后1周内增压泵堵塞的频次降低为2次/d,胺液系统2周可基本恢复正常,3周即可完全恢复正常,大大降低了高压电机切换的耗电量和操作人员的劳动强度。
3 技术指标
经上述优化后,胺液系统的检修质量和效率均得到有效提高,具体如下:
1) 胺液系统再生时使用贫液对胺液回收罐进行置换。
2) 吹硫时燃料气流量(标准状态)提升至(800±100) m3/h,吹硫时间由4 d缩短至2.5 d,共节约燃料气9 600 m3。
3) 上水充压阶段,高压区引入除盐水建立液封,之后同步进行高压区充压和低压区引入除盐水的操作,使上水充压时间缩短至9～11 h,效率提升近1倍。
4) 当开工循环线无法建立循环时,采用加氢炉吹扫氮气线的方法作为催化剂降温的一种替代方案。
5) 开工准备阶段,高压区设备人孔或者法兰采用法兰定扭力矩技术进行复位,配合采用液氮泵车充压方式,可使高压区气密试验一次成功,将试验时间由5 d缩短至2 d,同时还降低了人员劳动强度和安全风险。
6) 胺液系统热备后,利用产品气反充压置换高压区氮气,实现引气即输气的目标。
7) 通过改变冲洗方式、增加水联运(热)以及胺液循环后及时投用胺液机械过滤器的方式,尽可能地将系统杂质清理出来,可使增压泵在开工一周内的日均清洗频次降低为2次,极大地降低了劳动强度,提高了生产平稳率。经统计,开工后第1个月,整套装置用电量同比下降50万kW·h。
4 结论
本文所述天然气净化厂自投产以来,已完成3轮装置大检修。检修过程中, 通过不断总结经验、 优化流程, 并对装置开停工工序进行统筹规划, 逐渐形成了7大优化技术, 可有效保障净化厂开停工阶段的安全、 平稳推进, 大幅缩短作业时间, 降低人力成本投入, 为企业创造显著经济效益。
杨程
【作者机构】 中石化广元天然气净化有限公司
为了提升石化行业本质安全，保障石化企业“安稳长满优”运行，解决设备运行与检维修“卡脖子”技术热点、痛点、难点问题，提高石化企业设备管理完整可靠性，设备智能化运维、预知性维修和检维修水平，引领我国石化智慧运维与检维修行业发展新质生产力，中国化工学会于2026年6月10-12日在陕西西安举办“2026年（第七届）石油化工设备智慧运维与检维修技术大会暨展览会”（IOMT CHEM 2026）。
一、大会主题
加快构建现代化石化产业智慧运维体系·AI驱动预测性维护实现新跨越
二、大会主办单位
中国化工学会
三、大会联合主办
西安陕鼓动力股份有限公司
浙江鹏飞绝热安装有限公司
四、大会协办单位
中石研石化设备安全运维专家服务（中心）专委会
西安交通大学机械工程学院
北京化工大学机电工程学院-国家危险化学品生产系统故障预防与监控基础研究实验室
中机维协石油石化建安检维修分会
中国石化集团石油化工设备防腐蚀研究中心
中石化炼化工程集团洛阳技术研发中心
中国石油集团安全环保技术研究院有限公司炼化设备技术研究与服务中心
青海民族大学化学与材料科学学院
中石研石化设备安全运维服务（西安）有限公司
大连东方亿鹏设备制造有限公司
五、大会承办单位
碳索视界（北京）企业管理咨询有限公司
盛融华创（北京）能源科技发展有限公司
六、会议时间及地点
会议时间：2026年6月10-12日（6月10日全天报到）
会议地点：陕西西安（详见报到通知）
七、会议日程及报告
（一）会议日程
6月10日：大会报到
6月11日：全体大会
6月12日：全天分论坛
分论坛一：石化企业转动设备智慧运维与检维修技术论坛
分论坛二：石化设备密封、润滑与装置节能降碳改造论坛
分论坛三：石化企业腐蚀防护与管道罐区安全技术论坛
（二）报告安排
报告题目：高端装备智能运维——“抽血化验”实现故障溯源 报告人：雷亚国 西安交通大学机械工程学院教授/常务副院长 |
报告题目：先进润滑技术与实践前沿 报告人：何承厚 中国石油化工集团有限公司高级专家 |
报告题目：强化“监、检、查”作用，科学做好“维、管、修” 报告人：陈 轩 中国石油炼油化工和新材料分公司副处长 |
报告题目：石化载荷离心泵节能技术 报告人：熊建新 中国石油化工集团有限公司高级专家 |
报告题目：化工装备智能预测维护与健康监控关键技术及应用 报告人：屈定荣 中国化安全工程研究院有限公司首席专家、设备安全研究室主任 |
报告题目：数智化引领设备运维提质增效 报告人：赵 岩 中石研石化设备安全运维专家服务（中心）专委会常务副主任委员、中海石油炼化有限责任公司原安全总监 |
报告题目：陕鼓全生命周期系统解决方案服务介绍 报告人：西安陕鼓动力股份有限公司 |
报告题目：绝热工艺解析及效能评估 报告人：浙江鹏飞绝热安装有限公司 |
报告题目：精工细造赋能石化装备安全智慧运维 报告人：大连东方亿鹏设备制造有限公司 |
报告题目：炼油化工装置腐蚀防控技术现状与发展趋势 报告人：段永锋 中石化炼化工程集团洛阳技术研发中心副总经理 |
报告题目：大修管理专业化服务的现状与发展 报告人：上海安恪技术股份有限公司 |
报告题目：基于设备服役状态预测的预防性维护策略 报告人：王晓静 青海民族大学化学化工学院（曾任天津大学化工学院过控系系主任）院长/教授/博导 |
报告题目：降低泄漏与失效风险：机械密封隔离液解决方案分享 报告人：克鲁勃润滑剂（上海）有限公司 |
报告题目：螺杆筒体国产化助力大型挤压造粒机长周期平稳运行 报告人：都江堰市江宁机械有限公司 |
报告题目：AI赋能石化装置智能防腐：从精准预测到科学检修的实践路径 报告人：刘小辉 中国石油化工集团公司首批高级专家、中国石化青岛安全工程研究院原副总工程师/首席专家 |
报告题目：设备智能监测发展展望 报告人：李迎丽 中国石油天然气集团有限公司设备专家 |
报告题目：石油化工设备的“养生之道” 报告人：西安国联质量检测技术股份有限公司 |
报告题目：Si@SiC/Si@Si3N4材料在化工、石油行业中的应用 报告人：陕西新兴热喷涂技术有限责任公司 |
报告题目：石化关键装备智能监测检测与事故防控技术 报告人：王 峰 北京化工大学机电工程学院教授，国家危险化学品生产系统故障预防与监控基础研究实验室主任 |
|
报告题目：石化化工装置零泄漏密封、高效密封技术以及密封状态监测技术展望 报告人：孟 剑 中国石化青岛炼化公司正高级工程师/高级专家 |
报告题目：炼化装置工艺防腐蚀技术研究 报告人：佘 锋 中国石化工程建设公司正高级工程师/专业副总 |
报告题目：数字化转型下的转动设备智慧运维与检维修 报告人：王红超 山东东明石化集团有限公司炼化公司设备经理 |
报告题目：实时优化技术在炼油化工多单元协调优化及关键设备智能监测中的应用研究 报告人：赵 毅 中石化石油化工科学研究院有限公司正高级工程师/院专家 |
报告题目：ZERUST石油石化行业全生命周期防锈保护综合解决方案 报告人：北美防锈技术(上海)有限公司 |
报告题目：AI驱动TSI‑PHM融合技术与石化机组智慧运维实践 报告人：重庆川仪自动化股份有限公司 |
报告题目：再电气化驱动石化设备升级路 报告人：谢国学 中国石化工程部原首席专家 |
报告题目：双碳目标下化工设备的一些绿色节能技术 报告人：付大春 中国石油中国寰球工程有限公司北京分公司正高级工程师/动设备专家 |
报告题目：光弘科技声学成像技术在石化行业气体泄漏监测中的应用 报告人：惠州光弘科技股份有限公司 |
报告题目：RENK高效传动产品在石化旋转设备智慧运维和检修实践分享 报告人：韧客(上海)商贸有限公司 |
报告题目：设备润滑管理内容 报告人：马 彦 中石研石化设备安全运维专家服务（中心）专委会常务委员、设备润滑管理专家原中国兵器工业集团北方华锦集团设备部润滑油管理中心管理专家/原处长 |
报告题目：炼化装置停工大检修标准化实践 报告人：李家鹏 中海石油宁波大榭石化有限公司机械动力部高级工程师/副经理 |
报告题目：压缩机汽改电与行星齿轮调速技术 报告人：哈尔滨广瀚动力传动有限公司 |
报告题目：能源行业输电-电缆事故与安全防护措施应用分析及建议 报告人：广东安诺新材料科技有限公司 |
报告题目：石化电气化率提升有效途径 报告人：蔡玉田 中石化节能技术服务有限公司高级工程师/副总经理 |
报告题目：炼化企业设备完整性管理体系建设与风险防控实践 报告人：钱广华 中国石化天津分公司化工部正高级工程师/原设备专家 |
报告题目：石化关键设备润滑数智化长效管理（油液在线监测+旁路超微过滤除漆膜） 报告人：预维工坊(上海)物联技术有限公司 |
报告题目：新形势下腐蚀一体化管控与炼化装置长周期运行 报告人：刘雪梅 中国石油兰州石化分公司研究院（科技创新中心）高级工程师 |
报告题目：紫外光固化防护层适用性评价 报告人：张永强 陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院正高级工程师/副所长 |
报告题目：精准定位严苛工况 筑牢设备防腐屏障 助力石化行业智慧运维高质量发展 报告人：江苏邦杰防腐保温科技有限公司 |
报告题目：无溶剂聚硅氧烷涂料介绍 报告人：深圳市易珑科技有限公司 |
报告题目：炼化企业防腐工程完整性管理与苛刻工况涂层选用 报告人：李晓炜 中石化炼化工程（集团）股份有限公司洛阳技术研发中心高级工程师/专业副总 |
报告题目：炼化及罐区管道检维修决策及可视化交互管理技术 报告人：崔凯燕 中石化（大连）石油化工研究院有限公司副研究员/主任师 |
报告题目：仪表设备大检修质量管理及技术要求 报告人：董殿臣 延长石油延安能源化工有限责任公司装备管理部副经理 |
报告题目：从传统检维修到智慧运维：WTPM体系下石化设备的全周期保障之路 报告人：岳建峰 万达控股集团有限公司技术装备部经理 |
报告题目：机电仪专业一体化管理与提升 报告人：谢施展 广东九丰能源有限公司高级工程师/工程技术总监 |
报告题目：化工行业设备全生命周期创新技术解决方案 报告人：淄博福世蓝高分子复合材料技术有限公司事业部 |
报告题目：炼厂节能降碳技术改造路径 报告人：薛小波 山东京博石油化工有限公司生产运营专家 |
报告题目：先进腐蚀电化学无损检测技术及其应用 报告人：赵 博 中国特种设备检测研究院正高级工程师/科创团队带头人 |
报告题目：化工企业可燃液体常压储罐区安全管理规范 报告人：孙新宇 中石化（河南）炼油化工有限公司副处长 |
报告题目：炼化行业大型机组检维修的难点与困境 报告人：崔钟续 中化泉州石化有限公司高级工程师/动设备专业经理 |
报告题目：试运期间突发事故与泄压罐泄压设施标准选择案例解析 报告人：任洪理 原中油工程建设公司阿布扎比公司ADCOP项目正高级工程师 |
八、参会注册
中国石化、中国石油、中国海油、国能集团、中化集团、国家管网、陕西延长、民营炼化企业及煤化工、罐区、码头、化工、氯碱、纯碱、磷肥、轮胎、精细化工生产企业设备部门管理与技术人员。（免会议注册费）
