循環(huán)回收穩(wěn)定技術(shù)用于凝析氣田天然氣處理

吳云海 羅玉海 魏明靜 李 巍

1青海油田鉆采工藝研究院2青海油田采油二廠3CPE青海分公司

循環(huán)回收穩(wěn)定技術(shù)用于凝析氣田天然氣處理

吳云海1 羅玉海2 魏明靜3 李 巍1

1青海油田鉆采工藝研究院2青海油田采油二廠3CPE青海分公司

南八仙及其周邊氣田屬于凝析氣田，天然氣組分中C3+以上氣體較貧，天然氣凈化處理工藝設(shè)計中主要以降低外輸氣烴露點和水露點為主要目的，對處理后的混烴處理重視不夠，造成生產(chǎn)中油氣損耗和外排問題較多。在擴能改造工藝中，經(jīng)過對原有的工藝流程進行優(yōu)化，引入輕烴穩(wěn)定塔，采用塔頂氣循環(huán)回收脫烴處理工藝，對分離器輕油、輕烴尾氣進行再處理，大大提高了輕烴回收率，投產(chǎn)當年輕烴回收量提高了1倍以上，取得了顯著的經(jīng)濟效益。

天然氣；脫烴；輕烴穩(wěn)定；循環(huán)回收

1 南八仙聯(lián)合站天然氣性質(zhì)

南八仙聯(lián)合站處理的天然氣主要包括南八仙氣田、馬西氣田和馬北八區(qū)塊凝析氣田所產(chǎn)天然氣，天然氣組分見表1。表1中高壓氣為南八仙氣層氣，中壓氣為南八仙中壓氣層氣、油田伴生氣和馬西氣田混合氣樣。

表1 南八仙聯(lián)合站天然氣組分%

利用HYSYS軟件對南八仙天然氣處理系統(tǒng)進行模擬，模擬氣體按照中壓氣∶伴生氣∶馬北八= 102∶20∶15的實際產(chǎn)量比例混合，其相包絡(luò)線見圖1。從圖1可以看出，混合氣體具有較高的烴露點（23℃）。

對南八仙天然氣處理系統(tǒng)進行淺冷脫烴工藝軟件模擬，在-20℃處理溫度下，混烴的質(zhì)量脫出率為1.74%。當南八仙天然氣處理量達到150×104m3/d時，每天可以分離出混烴約17.14t，具有較高的產(chǎn)量。

圖1 南八仙天然氣處理系統(tǒng)混合天然氣相

2 改造前天然氣凈化處理工藝流程

由于南八仙氣田氣層氣所占比例比較高，氣層氣較貧，C3+以上組分較少，深冷回收輕烴工藝投資太高，因此南八仙聯(lián)合站天然氣脫烴工藝采用了淺冷低溫分離工藝。天然氣處理橇前分高、中壓兩個壓力級制，天然氣處理裝置分高、中壓兩個級別。高壓來氣壓力在16～8MPa，中壓來氣壓力在8～5MPa，處理橇后設(shè)計為一個壓力級制6.3MPa。改造前天然氣處理系統(tǒng)工藝流程見圖2。

圖2 改造前天然氣處理工藝流程

3 改造前工藝存在問題

從改造前的工藝流程可以看出，天然氣一級和二級分離器分離出的混液經(jīng)過減壓進入到油系統(tǒng)，最后進入到儲油罐；天然氣處理橇分離出的混烴經(jīng)過減壓，最后進入到混烴儲罐。改造前的天然氣處理系統(tǒng)經(jīng)過多年的運行，暴露出以下弊端：天然氣高中壓處理橇分離出的混烴經(jīng)過減壓后直接進入輕烴儲罐。由于混烴中含有大量的丙烷和溶解乙烷，屬于不穩(wěn)定輕烴，在進入輕烴儲罐后，在閃蒸分離的作用下，大量乙烷和部分丙烷從儲罐中閃蒸分離，并通過呼吸閥和排氣閥排入大氣。丙烷和乙烷在閃蒸的同時還會夾帶更多的C4以上組分排入大氣，造成輕烴損耗和大氣污染。

4 工藝改進

2014年，在南八仙天然氣處理系統(tǒng)擴能改造中，針對原流程存在的問題進行了改進，增加了輕烴穩(wěn)定系統(tǒng)，對脫出的輕烴進行穩(wěn)定處理，穩(wěn)定產(chǎn)品為1號輕烴。改造后流程見圖3。

圖3 改造后天然氣處理工藝流程

輕烴穩(wěn)定塔直徑?500mm×8000mm，塔底重沸器功率為45kW，塔底操作溫度75℃，操作壓力0.6～0.8MPa，采用電加熱重沸器，穩(wěn)定塔設(shè)備自帶塔底烴液的冷卻設(shè)備，塔底烴液出口溫度控制在10～30℃(冬-夏)；塔頂氣溫度30℃，壓力0.4～0.6MPa。

與老流程相比，新工藝流程在以下兩個方面進行了改進：

（1）新流程引入了輕烴穩(wěn)定裝置，生產(chǎn)出了合格的1號輕烴產(chǎn)品。

（2）塔頂氣經(jīng)過循環(huán)回收進入伴生氣壓縮機，壓縮機增壓后進入中壓氣系統(tǒng)，再次進入中壓橇進行處理。

在改造后的工藝流程中，處理橇分離出的液相經(jīng)過穩(wěn)定，分離出的乙烷和部分丙烷以上組分被循環(huán)回收利用，減少了油品損耗和大氣污染。

5 取得的效益

南八仙聯(lián)合站天然氣處理系統(tǒng)改造前混烴產(chǎn)量3～4t/d。本次改造中在裝置運行初期，新購的一臺中壓處理橇丙烷制冷溫度尚未達到設(shè)計運行溫度，每天有近50×104m3天然氣處理溫度只有-4℃，輕烴產(chǎn)量為9～11t/d。經(jīng)過逐步調(diào)試完善，2015年3月，南八仙聯(lián)合站天然氣處理量在140×104～150×104m3/d，各系統(tǒng)運行平穩(wěn)，日產(chǎn)輕烴平均為12.6t，與改造前相比，產(chǎn)量提高4.1倍。經(jīng)過流程改造，取得的經(jīng)濟效益非常顯著。

6 結(jié)語

南八仙及周邊氣田屬于典型的凝析氣藏，氣藏小，天然氣產(chǎn)量不高，國內(nèi)類似的氣田很多。在這類氣田的天然氣處理工藝中，通常由于天然氣組分中C3+以上氣體較貧，天然氣凈化處理工藝設(shè)計中主要以降低外輸氣烴露點和水露點為主要目的，對處理后的混烴處理重視不夠，造成生產(chǎn)中油氣損耗和外排問題較多。通過南八仙天然氣處理系統(tǒng)成功改造案例可以看出，凝析氣藏天然氣淺冷處理后的混烴采用輕烴穩(wěn)定+塔頂氣循環(huán)回收的工藝非常有必要，并且只需較少的投資便可取得顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益，具有很好的推廣應(yīng)用價值。

18993729716、wuyunhaigh@petrochina.com.cn

（欄目主持李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.002

吳云海：工程師，1992年畢業(yè)于廊坊管道職工學院油氣儲運專業(yè)，現(xiàn)為青海油田鉆采工藝研究院標準化室油氣儲運工程師。