壓氣站輕烴裝置運(yùn)行效率低的原因分析與優(yōu)化對策

牛書水 丁帥

【摘 要】2018年以來，油氣集輸總廠對輕烴裝置運(yùn)行效率低的問題進(jìn)行調(diào)查分析，了解到輕烴裝置運(yùn)行不優(yōu)化是影響其輕烴裝置效率低、能耗高的主要問題。技術(shù)人員和工人技師集思廣益，制定了優(yōu)化對策并實施，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

【關(guān)鍵詞】壓氣站;輕烴裝置;運(yùn)行效率;原因分析;優(yōu)化對策

1、概況

東營壓氣站輕烴崗管理著一套50×104m3/d的天然氣處理裝置，自1991年投產(chǎn)以來已運(yùn)行了28年，它擔(dān)負(fù)著輕烴生產(chǎn)的重要任務(wù)，是壓氣站主要生產(chǎn)裝置。其主要設(shè)備有三臺干燥塔、一座冷箱、兩臺膨脹機(jī)、一座脫乙烷塔，一座液化氣塔。共分為三個生產(chǎn)工序：干燥工序、制冷工序、分餾工序。進(jìn)站伴生氣由壓縮裝置增壓至3.0MPa后，進(jìn)入輕烴裝置，經(jīng)過干燥塔脫水至4PPm，再進(jìn)入丙烷蒸發(fā)器及膨脹機(jī)制冷至-75℃，冷凝液輸送至脫乙烷塔進(jìn)行分餾處理，脫乙烷塔頂產(chǎn)品即是天然干氣，脫乙烷塔塔底液烴輸送至液化氣塔進(jìn)行分餾處理，液化氣塔塔頂產(chǎn)品為油田混合烴，塔底產(chǎn)品為穩(wěn)定輕烴。由于這一套天然氣處理裝置已運(yùn)行28年，存在設(shè)備運(yùn)行效率低，導(dǎo)致天然氣處理裝置C3+收率低、能耗高的問題，為此我們對該裝置的運(yùn)行操作進(jìn)行了一系列的優(yōu)化調(diào)整，以期提高其C3+收率低增加產(chǎn)量，降低生產(chǎn)能耗。

2、輕烴裝置運(yùn)行效率低問題調(diào)查

我們查閱了2018年的生產(chǎn)情況統(tǒng)計及生產(chǎn)裝置報表，發(fā)現(xiàn)自天然氣處理裝置的生產(chǎn)參數(shù)與理想值都有一定的偏差，我們對其原因進(jìn)行了統(tǒng)計、歸類，對輕烴裝置運(yùn)行效率低的原因制作出了問題調(diào)查表（表1）。

調(diào)查結(jié)論：通過輕烴裝置運(yùn)行效率低的問題調(diào)查表我們可以看出：輕烴裝置運(yùn)行不優(yōu)化是影響其輕烴裝置效率低、能耗高的主要問題。

3、主要原因分析

針對輕烴裝置運(yùn)行不優(yōu)化是主要影響因素，經(jīng)多次分析、論證，認(rèn)為造成輕烴裝置運(yùn)行不優(yōu)的主要影響因素共有4項，分別是：干燥系統(tǒng)運(yùn)行不優(yōu);制冷系統(tǒng)運(yùn)行不優(yōu);分餾系統(tǒng)運(yùn)行不優(yōu);操作工技術(shù)水平低。

2.1干燥系統(tǒng)運(yùn)行不優(yōu)

壓氣站主要接收勝采伴生氣、東辛伴生氣，經(jīng)離心機(jī)增壓至2.8MPa左右輸送至輕烴裝置，首先進(jìn)入干燥系統(tǒng)，脫水至4PPm（露點-80℃左右），再進(jìn)入后路制冷系統(tǒng)。但在運(yùn)行中，我們通過露點儀測得干燥后的天然氣露點不到-80℃，最高時在-40℃，為更清楚的顯示存在問題及其影響程度，QC小組將2008年7月份天然氣露點測得數(shù)據(jù)做了統(tǒng)計分析，因進(jìn)裝置氣吸附效果不好，使制冷系統(tǒng)運(yùn)行不正常，影響制冷溫度導(dǎo)致C3+收率低，綜合能耗增大。據(jù)我們分析，吸附效果不好的因素有兩個：

（1）另外外輸管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定導(dǎo)致再生氣量與冷氣量波動大，影響了干燥效果，進(jìn)而影響了吸附效果。（2）干燥塔分子篩損壞嚴(yán)重，滿足不了生產(chǎn)要求。在2009年檢修期間，我們對干燥塔分子篩進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部分子篩損壞嚴(yán)重，判斷是因為塔內(nèi)壓力波動大，增大了分子篩之間的摩擦，至使分子篩粉塵化，影響了分子篩吸附效果。干燥效果不好，能直接影響制冷效果，從而影響C3+收率低，因此定為主要原因。

2.2制冷系統(tǒng)運(yùn)行不優(yōu)

經(jīng)過干燥后的伴生氣首行進(jìn)行丙烷預(yù)冷，將溫度降到-35℃后，進(jìn)入膨脹機(jī)，經(jīng)過等熵絕熱過程后將溫度降到-75℃左右，主要設(shè)備是2臺膨脹機(jī)、丙烷蒸發(fā)器及3臺DPC-2804增壓機(jī)。3臺DPC-2804增壓機(jī)是在2004年從庫伯公司引進(jìn)的代替了原4KOC機(jī)組對丙烷進(jìn)行壓縮。丙烷蒸發(fā)器2007年經(jīng)改造，運(yùn)行效率提高，溫度能夠控制在-30～-35℃之間。但膨脹機(jī)運(yùn)行效率不高，其制冷度夏季在-65℃左右，冬季勉強(qiáng)能-70℃左右。在，而影響膨脹機(jī)的運(yùn)行效率的因素有：

（1）膨脹機(jī)膨脹機(jī)比。因受裝置入口壓力的影響，膨脹機(jī)的入口壓力在2.3～2.45MPa，而出口壓力在1.25MPa左右，因此其膨脹比在2.1左右，而膨脹比最佳值為2.6。（2）膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速。因受壓力影響，膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速在27000pra/min，而最佳值在30000～32000pra/min，與理想值偏差太大。

以上原因?qū)е轮评錅囟仍?65℃～-70℃，與理想值-75℃以下差距很大。因為在輕烴生產(chǎn)中影響輕烴收率及產(chǎn)量的關(guān)鍵參數(shù)是制冷溫度，這是主要的影響因素之一，因此為主要原因。

2.3分餾系統(tǒng)運(yùn)行不優(yōu)

分餾系統(tǒng)分為脫乙烷塔、液化氣塔兩個分餾塔，我站的三個產(chǎn)品油田混合烴、穩(wěn)定輕烴及天然干氣均出自分餾系統(tǒng)。而兩臺分餾塔的壓力、溫度直接影響了產(chǎn)品收率與產(chǎn)量。因此此因素定為主要原因。

2.4操作工技術(shù)水平低

輕烴崗職工18人，20%為國輕烴技師，78%為高級工，剩余2%為也中級工，對于輕烴裝置的工藝、設(shè)備熟練掌握，操作技術(shù)水平高，且輕烴崗是勝利油田輕烴裝置操作工技能鑒定場地，每年參加輕烴裝置操作工技術(shù)比武的職工均取得好的名次，因此為非主要原因。

通過以上驗證，我們找出造成配氣站無法檢修的主要因素有二個：干燥系統(tǒng)運(yùn)行不優(yōu)、制冷系統(tǒng)運(yùn)行不優(yōu)、分餾系統(tǒng)運(yùn)行不優(yōu)。

4、對策實施

我們根據(jù)輕烴裝置實際運(yùn)行情況共同商討制定的對策，對輕烴裝置實施了以下操作：

3.1對干燥系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化

2018年檢修期間，我們對三臺干燥塔的分子篩進(jìn)行了全部更換，并制定了干燥系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)定。見附件1《干燥系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)定》。與此同時，為減少外輸管網(wǎng)壓力波動對再生、冷吹塔的影響，我們投用了PIC-007外輸壓力調(diào)節(jié)閥，將其壓力定在0.98MPa，將裝置外輸干氣壓力與外輸管網(wǎng)壓力差控制在0.3MPa左右，并保持平穩(wěn)，減少對分子篩的沖擊，保護(hù)分子篩不受損壞。

3.2對制冷系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化

為提高制冷系統(tǒng)膨脹機(jī)的運(yùn)行效率，我們根據(jù)壓縮裝置實際運(yùn)行狀況，將離心機(jī)末級壓力提升至2.85～3.0MPa，則膨脹機(jī)的入口壓力在2.65～2.8MPa左右，轉(zhuǎn)速提高至30000～32000rin/min則膨脹機(jī)膨脹比能達(dá)到2.5左右，大提高了膨脹機(jī)的運(yùn)行效率，制冷溫度目前能達(dá)到-75℃～-80℃，在夜晚環(huán)境溫度低時能達(dá)-83℃。

5、對策實施效果

4.1裝置運(yùn)行不優(yōu)的問題得到解決

有效地解決了輕烴裝置運(yùn)行不優(yōu)的問題，將進(jìn)輕烴裝置C3+收率提高至89.9%，綜合能耗降低至2490MJ/t。

4.2取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益

輕烴裝置的優(yōu)化提高了輕烴收率及產(chǎn)量，實現(xiàn)了預(yù)期效果。經(jīng)過統(tǒng)計分析，收率提升至89.9%，輕烴產(chǎn)量明顯提高，經(jīng)計算，每天平均多產(chǎn)2噸輕烴，則：

Q3=A3M3t=2×0.59×330=389.4萬元

式中，A3——輕烴增產(chǎn)平均值：2噸/小時

M3——輕烴單價：5900元/噸

Q3——資金額，元

t——開工天數(shù)，330天

4.3取得了良好的社會效益

通過分析，找出了主要影響因素，據(jù)此制定了一套系統(tǒng)的優(yōu)化方案，對輕烴裝置實際生產(chǎn)情況，在編制的優(yōu)化方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行量化、細(xì)化，做到操作上有章可循，給職工操作提供了技術(shù)支持，員工操作水平有了很大提高。通過改進(jìn)措施的實施，有效降低了職工勞動強(qiáng)度。

【參考文獻(xiàn)】

【1】邱礦武.提升輕烴回收裝置運(yùn)行效率的措施分析? 《化工管理》2018年32期

作者簡介：牛書水（1965—），男，高級工程師，從事天然氣處理與加工輸送工作。