原油穩(wěn)定設(shè)計工藝研究

萬力利

（大慶油田有限責任公司天然氣分公司四大隊,黑龍江 大慶 163113）

1 原油穩(wěn)定界限

原油穩(wěn)定的目的是降低原油集輸過程中的蒸發(fā)損耗。具體辦法是通過分出原油中易氣化的輕組分，降低原油的蒸氣壓。一般來說，在最高儲存溫度下的原油蒸氣壓不超過當?shù)卮髿鈮杭纯蛇_到穩(wěn)定要求。在此條件下，原油的蒸發(fā)損耗一般不會超過0.2%。達到上述要求，只要將原油中C3及更輕組分的大部分以及部分C;分離出來即可。上述條件只是最低要求，有時為使損耗更低，或為兼顧凝液的合理利用，只要不影響原油質(zhì)量，可考慮拔出更多一些。但必須注意到拔出量增多，能耗會相應(yīng)增加，商品原油也將減少。此外，原油組分間的分割要求不宜過高，否則會導致能耗和費用大量增加。

2 穩(wěn)定方法選擇

穩(wěn)定方法主要有閃蒸分離和分餾兩類，閃蒸分離又分為負壓閃蒸和正壓閃蒸。高壓油田采用逐級降壓分離，可改善分離效果和節(jié)省壓縮機動力，最終還需進行穩(wěn)定處理。

2.1 負壓閃蒸

負壓閃蒸是靠降低分離壓力，增加輕重組分的相對揮發(fā)度，在不專為原油穩(wěn)定另行加熱的條件下，使原油中的輕組分部分脫出，降低原油的蒸氣壓。油田內(nèi)原油脫水后進罐時溫度最高，負壓穩(wěn)定就應(yīng)設(shè)置在脫水油進罐之前。由于原油不需要再加熱，靠脫水器壓力可以直接向負壓塔頂進油。塔頂氣進壓縮機之前會有冷凝液，需設(shè)置除液器和排液泵。若采用可帶液的螺桿式壓縮機，則可省去這些設(shè)施。

2.2 正壓閃蒸

正壓閃蒸是靠提高溫度，使原油達到穩(wěn)定。隨原油性質(zhì)不同，在常壓下一般需加熱到90-150°℃。壓力越高，加熱溫度也越高。通入水蒸氣或采用較高閃蒸壓力，可降低加熱溫度。用伴生氣代替水蒸氣也有降低分壓的作用，但伴生氣在進壓縮機前不能冷凝，使壓縮機負荷增加。加熱過程需要設(shè)置換熱器和加熱爐，原油進出一般需要設(shè)泵。閃蒸出的氣經(jīng)換熱和分離后需用壓縮機增壓送出。適當提高閃蒸壓力，有可能取消壓縮機和穩(wěn)定原油泵。閃蒸氣(包括通入的水蒸氣)的熱也應(yīng)當通過與來油換熱回收。

2.3 分餾

分餾法穩(wěn)定可以隨不同要求有多種變型。若要求穩(wěn)定原油中某輕組分盡量少，可采用塔頂進料和塔底加熱的提餾法。如對塔項氣中某重組分也有限制，則要求有提餾的分餾塔。如果塔頂限制C6。的拔出率，則溫度必須較低。當原油含水過多時，有可能在段塔板中出現(xiàn)冷凝水破壞分餾，為此，需設(shè)置側(cè)線抽水設(shè)施。由于原油組分和含水都會有較大波動，塔的運行工況將會與設(shè)計不符。實際抽很難保證正常運行。原油穩(wěn)定的組分分割要求不必象煉油那樣嚴格。為此提出兩個簡化方案。

2.3.1 閃蒸加分餾

在上述閃蒸分離的基礎(chǔ)上，增加一個凝液提餾塔，壓縮冷卻后的凝液經(jīng)過分水再進塔分餾，并將塔底產(chǎn)品送回原油。該塔只是為了將較重組分退回原油，僅需設(shè)幾個塔板，工藝也可以簡化。

2.3.2 簡化分餾

容易脫水的凝析油或輕質(zhì)原油，可以考慮原油分流進塔.不設(shè)回流和再沸器。由于油中含水較低，水可從塔頂帶出。如果塔頂產(chǎn)品允許帶出較多重組分而采用較高的溫度，含水高一些的原油也能采用。在塔底進口以下加幾塊塔板，適當通入一些塔頂不凝氣或低壓伴生氣進行氣提，可提高拔出率，也可用于提高壓力或降低加熱溫度，同時也有利于水從塔頂帶出。這將增加玉縮動力，但對可拔出輕組分較少的原油將會有明顯效果。

3 能耗分析

在不同條件下，各種穩(wěn)定方法的能耗有較明顯差別。由于原油組分不同，采用的方法和拔出率不同，用原油處理量進行能耗對比是難以說明的。若以拔出每噸氣相產(chǎn)品(不包括水份)耗用的動力和燃料氣為基礎(chǔ)，用計算的單位能耗進行比較，則能更好地說明問題。

3.1 負壓閃蒸能耗

前面說過負壓閃蒸可不設(shè)泵，而且不需專門加熱，因此能耗主要是壓縮動力和閃蒸氣帶走的熱。如進氣壓力為0.05～0.07MPa，壓縮比為5，閃蒸氣耗動力為42kwh/t。每噸閃蒸氣帶走的熱相當于15m3燃料氣。動力和燃料折合對比能耗為1068MJ。能源費合計為12.8元。

3.2 正壓閃蒸能耗

正壓閃蒸能耗主要是泵、壓縮機的動力和燃料。泵用于原油增壓，總能耗取決于原油量和加熱與換熱的阻力。對氣相產(chǎn)品來說，拔出率越高則單位能耗越低。

3.3 分餾能耗

分餾方法變型很多，加上要求的不同和具體設(shè)計上的差異，能耗會有較大差別。有回流的分餾塔，燃料氣耗約增加10～20m"/t。如果塔側(cè)和塔底都用泵進行再沸循環(huán)，則泵的動力還要增加。

4 建議

隨原油組分和具體設(shè)計不同，在能耗、投資和經(jīng)濟效益上會有很大差異。各種方案有各自的特點和用途，不能簡單地肯定一種而否定其他。只能按照具體情況分析比較，合理制訂方案。

4.1 負壓閃蒸最好能利用原油脫水溫度進行。由于不需要換熱、加熱設(shè)施，也就不需要用泵提升，從而使工藝簡化，投資和能耗都比較低。如果希望C3及C4拔出得更完全一些，特別是在原油脫水溫度較低時，不能靠采用很低的負壓或另行加熱來實現(xiàn)。因為這將造成設(shè)備和投資增加很多，有可能不如采用加熱閃蒸。

4.2 這兩種算法因為沒有合理反映出不同能源品位，都還不能完全說明問題。如能做到熱電結(jié)合或熱動結(jié)合，能耗將減少。若將各種原油穩(wěn)定方法與相關(guān)工藝結(jié)合，都有可能節(jié)能和減少投資。

4.3 正壓閃蒸雖不能很好進行原油組分間的分割，但工藝簡單、操作彈性很大，達到處理量大小相差3-4倍是可能的。而分餾法雖能較好地按組分分離，但工藝要復(fù)雜得多，操作彈性又很小，改造起來也很麻煩。

4.4 按照穩(wěn)定輕烴的質(zhì)量標準，穩(wěn)定輕烴的蒸氣壓和車用汽油相當，比較容易儲存利用。如過分限制重組分的拔出，將造成產(chǎn)品難以銷售。油氣集輸規(guī)范規(guī)定原油中C6拔出率不超過5%的提法，顯然不宜作為硬性規(guī)定。

5 規(guī)劃設(shè)計中一些問題

5.1 原油分子量取值問題

原油組成是由色譜分析和實沸點蒸餾得出的，一般以重量百分數(shù)表示，而在工藝計算時需要折合成分子組成。在折算中最棘手的問題是原油的最重組分分子量應(yīng)當取多少。如果分子量取大了，則最重組分的分子分率減少，輕組分的分子分率增大，從而造成計算的輕組分變大。分子量偏大100，可能使拔出率增大近1倍;而且對輕組分含量越少的原油影響越明顯。有些儀器測定的分子量明顯偏大，目前還找不出原因。如果由其他方法測出的分子量偏小，則設(shè)計中寧可取較小值。

5.2 負壓閃蒸中的問題

負壓閃蒸存在帶液式螺桿壓縮機軸承易損和腐蝕間題。軸承易損往往是由于軸封氣中帶水和輕油，導致軸承潤滑油稀釋的結(jié)果。軸封氣應(yīng)當用干氣。如必須用濕氣，則必須緊靠軸封處設(shè)除液器，否則仍然會冷凝出液體。

5.3 原油穩(wěn)定與相關(guān)工藝相結(jié)合中的一些具體問題

原油脫水或輸送是要求常年連續(xù)運行的，原油穩(wěn)定則不一定能做到。正壓閃蒸或分餾則每年需要較多的檢修時間，為了做到在檢修或臨時故障時不影響操作，加熱熱源不應(yīng)設(shè)在穩(wěn)定裝置內(nèi)。穩(wěn)定原油進敞口罐不會有很大損耗，但從防火、防雷和環(huán)境保護考慮，至少應(yīng)采用有呼吸閥和阻火器的油罐。需要注意的是，在穩(wěn)定裝置不正常或停產(chǎn)時，會有大量的氣進罐，因此，穩(wěn)定原油不宜直接進入浮頂罐。

[1]油氣處理及工藝.中國石化出版社.2010.

[2]油氣集輸工藝技術(shù).石油化工出版社.2007.