甲醇作为天然气水合物抑制剂广泛应用于气田开采过程中，为了节约成本和保护环境，通常采用化学预处理-常压精馏工艺处理含醇污水并回收甲醇产品。随着天然气的持续开发和开采难度增大，气田含醇污水水质及水量发生巨大变化，导致M天然气处理厂含醇污水处理系统普遍出现了运行效果差、处理后水质无法达到进塔要求、管线及设备频繁堵塞等现象，严重影响天然气处理厂水处理系统的稳定运行。
1水处理系统堵塞原因分析
1.1 CaCO3堵塞
含醇污水中Ca2+、Ba2+等成垢阳离子含量高，根据水质分析结果并参照SY/T0600-2016《油田水结垢趋势预测方法》，对不同温度下含醇污水在塔内的结垢趋势进行了预测。2019年4月采集的含醇污水在塔内不同温度下的结垢趋势预测，在30~70°C内，CaCO3和BaSO4的结垢情况严重，无CaSO4和SrSO4的结垢；且随着温度的升高，CaCO3结垢趋势显著提高，而BaSO4结垢量不断减少。
综上，布袋过滤器、进塔前管线和甲醇回收塔内堵塞物主要成分为CaCO3及一定量的Fe3O4，其原因为：含醇污水经过加热升温，出现CaCO3结垢和铁离子氧化沉淀，生成的沉淀和悬浮固体随水流被布袋过滤器拦截下来。未结垢的成垢离子及细小颗粒通过布袋过滤器进入甲醇回收系统中，成垢离子在回收塔内开始生成沉淀堆积在塔板上，而高温环境会加速这一反应的进行，故塔板上也出现了CaCO3和Fe3O4。
1.2 Fe3O4堵塞
水处理系统各个部位的堵塞物中均含有Fe3O4，为验证堵塞物是否为腐蚀产物，在2019年7月10日~8月26日和2019年9月1日~9月19日分别在甲醇回收塔内和进塔前管线内安装了腐蚀监测设备，在线监测其腐蚀状况，。
进塔前管线内温度最低，腐蚀最严重。甲醇回收塔塔底温度和腐蚀速率均高于塔顶，但塔内腐蚀速率均低于进塔前管线。该厂设备管线均采用S31603型号不锈钢，其腐蚀速率均低于NACE的轻度腐蚀标准0.025mm/a和行业标准0.076mm/a，腐蚀对堵塞的贡献极低，但在塔底位置发现较严重的点蚀，最大点蚀速率0.544mm/a，属于中度点蚀。第38层塔板属于精馏段，仅处于甲醇蒸汽环境中，第10层塔板属于提馏段，不断受气液两相逆流冲刷，故塔底腐蚀较塔顶更严重，但依然属于轻度腐蚀范畴。
1.3 泥沙堵塞
含醇污水中含有大量固体悬浮颗粒，采用APA2000型马尔文激光粒度仪测定了其粒径分布范围，。含醇污水中固体颗粒的粒径中值为10μm，且含醇污水高含油，油分包裹在小颗粒表面使其难以沉降，随水流冲至水处理系统各处，导致布袋过滤器的拦截负荷量增大。当系统水流速较大时，固体颗粒被冲入甲醇回收系统内，加热后，固体颗粒易发生布朗运动相互碰撞沉积在弯道和设备中，导致堵塞。
2水处理系统堵塞治理与预防措施
2.1提高含醇污水预处理针对性
M天然气处理厂含醇污水偏弱酸性，成垢阳离子含量较高，属易结垢、易发生点蚀污水体系，固体悬浮颗粒粒径较小，沉降速率低。现场药剂配方应针对来水水质，提高pH值，通过氧化、絮凝沉降法降低悬浮固体和铁离子浓度，降低堵塞风险，因此需要重新筛选合适的化学预处理药剂及加药量。取一定体积的含醇污水，控制H2O2、NaOH、PAM其中两个药剂加量不变，改变另外一个药剂加量，通过观察絮凝沉降效果以确定其最优加量及最佳沉降时间。经实验筛选后确定最优药剂加量为：NaOH300mg/L、H2O20.06%、PAM2~4mg/L，最佳沉降时间90min。取该厂现场药剂配方处理后的含醇污水与优化药剂配方处理后的两次含醇污水进行水质分析对比。
两次药剂优化处理后含醇污水的pH均比现场药剂处理后的pH有所提高，水质偏中性，降低了含醇污水对管道、设备的腐蚀尤其是点蚀风险，固体悬浮颗粒和Fe2+含量显著降低，大大减少了Fe3O4的生成，布袋过滤器的清洗周期从一天一次延长至三天一次。
2.2甲醇回收系统阻垢剂评价
含醇污水中Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+等成垢阳离子含量高，且堵塞物主要成分为CaCO3，CaCO3结垢趋势随温度升高越显著，因此需要对CaCO3进行阻垢。在预处理后的含醇污水中分别加入等量的XS-1、XS-2、XS-3型阻垢剂，同做空白实验，在75°C恒温条件下密封静置5天后测定含醇污水中Ca2+含量，计算各类型阻垢剂的阻垢率。阻垢剂加量为100mg/L时阻垢结果见表6。由表6可知，当XS-1型阻垢剂加量为100mg/L时，对CaCO3的阻垢率大于93%，阻垢效果最佳。加入阻垢剂后，甲醇回收塔的检修周期从一月一次延长至四月一次，表明药剂适应性良好，能够有效缓解水处理系统的堵塞。
3结论
由于气田含醇污水水质变化过大，导致M天然气处理厂水处理系统严重堵塞，而现有运行处理工艺已无法解决，故此对堵塞原因进行了研究：采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP）、马尔文激光粒度仪和滴定法对含醇污水进行了水质分析，采用化学容量法、X-射线荧光光谱（XRF）和X-射线衍射（XRD）法对堵塞物组成进行了分析。结果显示：含醇污水偏弱酸性，高矿化度高含油，属易结垢、易点蚀污水体系；堵塞物主要成分为CaCO3和少量Fe3O4。针对该结果，提出可通过实验筛选优化化学预处理药剂配方及加量、调整沉降时间以及选择合适的阻垢剂的方法加以解决。结果表明，最优药剂配方为：NaOH300mg/L、H2O20.06%、聚丙烯酰胺（PAM）2~4mg/L；最佳沉降时间为90min；合适的阻垢剂为XS-1，当XS-1加量为100mg/L时，其CaCO3阻垢率大于93%，阻垢效果最佳。该方案实施后，布袋过滤器清洗周期从一天一次延长至三天一次，甲醇回收塔检修周期从一月一次延长至四月一次。
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