冀東油田油氣處理廠放空氣體的回收和利用

李　永　劉　洋　張立群　張麗萍（中國石油冀東油田分公司油氣集輸公司）

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冀東油田油氣處理廠放空氣體的回收和利用

李永劉洋張立群張麗萍（中國石油冀東油田分公司油氣集輸公司）

多年來，放空氣體的燃燒排放問題一直制約著冀東油田高尚堡油氣處理廠的生產(chǎn)運行，這即浪費了能源，又污染了大氣環(huán)境?；诜治?、查找放空氣體產(chǎn)生的原因及其來源，并根據(jù)實際情況采取相應(yīng)解決措施，如工藝流程改造、生產(chǎn)方式調(diào)整等。通過上述措施的實施，完全實現(xiàn)了放空氣體的回收利用，目前可以回收可燃?xì)怏w2.3×104m3/d。不僅節(jié)約資源、增加了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，而且達(dá)到了保護(hù)環(huán)境的目的。

冀東油田油氣處理廠放空氣體原因分析解決措施

冀東油田油氣集輸公司高尚堡油氣處理廠主要有天然氣處理、原油穩(wěn)定2套裝置。自2006年建成投產(chǎn)以來，放空氣體的問題一直是困擾生產(chǎn)運行的重點難題；放空的天然氣不僅造成資源浪費，而且不符合目前油田HSE管理理念及節(jié)能減排循環(huán)利用綠色發(fā)展的要求。在這種情況下，該廠以治理、回收放空氣體為課題進(jìn)行了探討和研究，通過對工藝流程、操作方式等多方面進(jìn)行逐步分析、逐層查找，完全實現(xiàn)了放空氣體的回收，達(dá)到安全環(huán)保的效果。

1　工藝簡介

1.1天然氣處理裝置

高尚堡油氣處理廠天然氣處理裝置（圖1）是1套以回收液化石油氣和輕質(zhì)油為主的冷凝處理裝置，整套裝置采用了正升壓工藝，采用先進(jìn)的膨脹機(jī)制冷加丙烷輔助制冷的混合制冷工藝，制冷溫度最低可達(dá)-95℃，屬于典型的深冷處理裝置［1］。

圖1　天然氣處理裝置工藝簡圖

1.2原油穩(wěn)定裝置

高尚堡油氣處理廠原油穩(wěn)定能力為250×104t/a，使冀東油田原油的穩(wěn)定率達(dá)到100%。在原油穩(wěn)定處理中采用不完全精餾法穩(wěn)定工藝（圖2），把原油加熱到一定溫度，利用精餾原理，使汽液兩相經(jīng)過多次平衡分離，使其中易揮發(fā)C1～C5及部分C6以上的輕組分盡可能轉(zhuǎn)移到氣相；而難揮發(fā)的重組分保留在原油中，從而使原油在常溫常壓儲存和輸送過程中保持穩(wěn)定，消除原油的蒸發(fā)損耗，達(dá)到了原油安全外輸?shù)哪康摹?/p>

圖2　原油穩(wěn)定工藝簡圖

2　放空氣體來源分析

2.1膨脹機(jī)密封氣

天然氣處理裝置的制冷膨脹機(jī)放空氣體主要來自于密封氣。由于透平膨脹機(jī)在低溫狀況下工作，而其軸承、機(jī)身處在常溫環(huán)境之中，為了減少高壓低溫氣體通過密封的泄漏而降低冷量損失，防止軸承潤滑油凍結(jié)造成整個機(jī)組失效，在機(jī)組中采用常溫的密封氣體通入密封中段，以阻止低溫氣體向軸承段泄漏，保證機(jī)組的安全。而密封氣進(jìn)入機(jī)組后隨機(jī)組潤滑油一起回到油箱，然后從油箱排放到火炬系統(tǒng)。

2.2重接觸塔

重接觸塔是衡量天然氣處理裝置效率高低的關(guān)鍵設(shè)備，其塔頂設(shè)計運行壓力為0.75 MPa，部分干氣再通過干氣壓縮機(jī)增壓外輸，而多余的干氣必須進(jìn)行放空才能控制塔頂壓力。塔頂壓力控制設(shè)計不合理，不僅造成天然氣資源的浪費，還多次由于系統(tǒng)波動大，塔頂壓力不穩(wěn)定引起塔底增壓泵不上量，導(dǎo)致機(jī)封損壞；同時，干氣減壓過程中部分壓力能未得到有效利用。

2.3原油緩沖罐

原油穩(wěn)定裝置原油緩沖罐不凝氣原設(shè)計作為原油加熱爐燃料氣［2］，因其壓力和組分不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了加熱爐的正常運行；特別冬季整條管線易凍堵，致使加熱爐連續(xù)停爐，影響裝置的運行效率，因此只能將其進(jìn)行放空處理。

2.4脫丁烷塔

天然氣處理裝置脫丁烷塔的壓力是通過產(chǎn)品回流罐的氣相來控制的，即當(dāng)回流罐壓力過高時，就要通過自動調(diào)節(jié)閥放空卸壓至火炬系統(tǒng)來保持塔頂壓力的平穩(wěn)。

2.5各系統(tǒng)排污

高尚堡油氣處理廠裝置排污系統(tǒng)原設(shè)計“高壓到低壓、低壓到常壓”。在整個裝置排污系統(tǒng)中末端總會出現(xiàn)放空氣體，在實際運行中只有將排污罐的放空閥打開，保持其壓力為常壓才能使各系統(tǒng)排污順暢。

3　解決措施

1）將從油箱排放出來的密封氣（壓力為0.25 MPa）引到低壓外輸氣系統(tǒng)（壓力為0.10～0.18 MPa）加以利用，既保障了油箱低壓又回收了密封氣，而且改動不大，原流程保留。當(dāng)加油或檢修需要卸壓到零時可通過原流程進(jìn)行。如圖3所示，藍(lán)色線為新增管線。

2）將重接觸塔壓力由當(dāng)初設(shè)計的運行壓力0.75 MPa提升到1.0 MPa，并增加塔壓力自控閥，維持其運行平穩(wěn)。同時，對于用戶從調(diào)壓閥前直接進(jìn)行外供中壓干氣，提升了對于壓力能的利用，在減壓過程中進(jìn)一步回收冷量。經(jīng)過改造后，有效地減少放空天然氣約為1.2×104m3/d（℃，101.325 kPa），并停運了外輸干氣壓縮機(jī)（圖4）。

3）因不凝氣量大、重組分多，所以具有很高回收價值。為此，增加了不凝氣回收系統(tǒng)，主要是利用1臺45 kW變頻控制的壓縮機(jī)，回收其不凝氣并增壓后輸送到天然氣處理系統(tǒng)。經(jīng)過相應(yīng)改造后，其系統(tǒng)可回收不凝氣約為3000 m3/d，可回收輕烴1.5 t/d。工藝改造如圖5所示。

圖3　膨脹機(jī)系統(tǒng)工藝簡圖

圖4　重接觸塔壓力控制改造前后流程對比

圖5　原油緩沖罐不凝氣回收流程簡圖

4）在脫丁烷塔放空調(diào)節(jié)閥后增加了1條與濕氣分離器相連的DN25管線，在運行時關(guān)閉去火炬放空的流程，打開去濕氣分離器的流程。當(dāng)脫丁烷塔壓力過高時，可直接放空泄壓至天然氣處理系統(tǒng)進(jìn)行回收。如圖6所示，紅色線為新增管線。

5）將排污罐的氣相管線接入原有的45 kW回收氣壓縮機(jī)入口，同時可以通過調(diào)整壓縮機(jī)頻率或進(jìn)出口連通閥來降低回收氣壓縮機(jī)入口壓力的方式，回收排污罐放空氣體，進(jìn)入天然氣處理裝置原料氣回收利用［3］，并保證了排污罐壓力適合不同壓力等級排污的需要。通過相應(yīng)改造后可以回收放空氣體約600 m3/d。其工藝流程如圖7所示，紅色線為新增管線。

圖6　脫丁烷塔不凝氣回收流程簡圖

圖7　排污系統(tǒng)放空氣體回收流程簡圖

4　效益分析

冀東油田高尚堡油氣處理廠通過相應(yīng)的工藝流程改造及生產(chǎn)調(diào)整，目前可以回收可燃?xì)怏w2.3× 104m3/d，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益近4.6萬元，同時減少環(huán)境污染。

5　結(jié)論

放空氣體燃燒排放不僅反映1個企業(yè)資源利用的水平，也反映了該企業(yè)生產(chǎn)管理水平。通過該廠幾年來的努力，現(xiàn)將放空氣體全部進(jìn)行了回收，有效地解決了多年來困擾生產(chǎn)運行的重點難題。這不僅節(jié)約了能源、增加了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，而且達(dá)到了保護(hù)環(huán)境的目的。

［1］李士倫.天然氣工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2000：354-378.

［2］徐文淵，蔣長安.天然氣利用手冊［M］.2版.北京：石化出版社，2006.

［3］劉洪杰.丘東輕烴火炬放空氣回收利用研究［J］.化學(xué)工程與裝備，2009（5）：86-87.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.12.014

2015-07-09）

李永，工程師，2006年畢業(yè)于西南石油大學(xué)（化學(xué)工程與工藝），從事生產(chǎn)管理工作，E-mail：rainjoy421@sohu.com，地址：河北省唐山市曹妃甸區(qū)新城大街112號，063299。