原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置效果分析

孫 建

（大慶油田有限責任公司天然氣分公司，黑龍江大慶 163000）

目前，油田原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置在生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的不凝氣副產(chǎn)品主要分為兩部分進行使用，一部分作為深冷、淺冷裝置的原材料，另一部分作為加熱爐運行的原材料進行處理，且大部分油田原油穩(wěn)定不凝氣副產(chǎn)品的消耗都是通過加熱爐運行消耗的。對于極為寶貴的輕烴而言，這樣的做法是極為浪費的。從另一方面來說，不經(jīng)過任何處理的不凝氣包含在濕氣的種類中。因此，在其作為原材料進行燃燒時，不可避免地會出現(xiàn)欠料氣帶液的情況，很容易造成熱爐熄火甚至對裝置整體的運行產(chǎn)生影響，更為嚴重的可能會造成爆燃事故。因此，對不凝氣中的烷烴成分進行有效回收同時對原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置效果進行分析是當前油田輕烴產(chǎn)量提升、輕烴資源浪費減少的重要手段。

1 分析背景

原油穩(wěn)定裝置在某油田廠主要作為不穩(wěn)定原油的處理器進行使用，此后進入加熱爐進行加熱處理。處理后的原油會自動進入穩(wěn)定塔開始執(zhí)行氣液分離的操作，此時塔頂氣相開始在空冷器、水冷器中進行循環(huán)操作，最終進入回流罐。輕烴外輸?shù)闹饕a(chǎn)品是液相，此時沒有經(jīng)過冷凝的氣相會在回收系統(tǒng)中進行壓縮冷卻的處理。處理工作完成以后進入三相分離器，其中作為主要外輸輕烴產(chǎn)品的液相會傳送到輕烴儲罐內(nèi)部，撤離完成不凝氣的分離。此時的不凝氣就可以作為加熱爐的燃燒材料進行使用。但由于原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置、不凝氣壓縮機工作效率低等因素的限制，每年有大量的不凝氣被輕易浪費，即大量輕烴產(chǎn)品失去利用價值，造成企業(yè)、地區(qū)等的經(jīng)濟損失。

2 改造方案

對原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置進行改造主要應用的是相似相容的工作原理，在氣相烷烴與液相烷烴相接觸的情況下，不凝氣中所存在的烷烴組分會逐漸被液態(tài)輕烴吸收，此時輕烴中的烷烴組分的含量會不斷增加，不凝氣中烷烴組分的回收得以實現(xiàn)，因此增加輕烴產(chǎn)量的目標也已經(jīng)達成。

基于此，油田廠對原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置進行了一定的改造，特別是不凝氣回收系統(tǒng)。通過上述工作原理的運用，本次系統(tǒng)改造在原有的基礎上增加了一座吸收塔，兩臺吸收泵。運用此方案進行改造的主要目的并不只是提高傳統(tǒng)原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置的吸收率，還因為其能夠在一定程度上改變了原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置不凝氣處理對天然氣深冷裝置的依賴程度，有助于裝置檢修期安排自由度的增加。除此以外，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置還能夠在一定程度上實現(xiàn)占地面積的減少，投資對技術應用的限制程度也逐漸降低。

改造之后的不凝氣吸收的工藝流程也發(fā)生了一定程度的改變，在自產(chǎn)不凝氣回收裝置三相分離器的不凝氣的情況下，不凝氣會自動引入吸收塔底部。此時，原穩(wěn)回流泵出口的液態(tài)輕烴將成為新的吸收劑參與吸收塔頂部的反應。在此情況下，吸收塔內(nèi)部的流動是逆向的，方向是自下而上的，此過程同樣會造成烷烴組分的吸收。待氣相從吸收塔頂部出來以后將轉變?yōu)楦蓺狻４藭r就可以作為燃燒材料在加熱爐中進行使用。輕烴也同樣可以從吸收塔底部被抽出，其產(chǎn)品外輸主要成分的地位也不會改變，最終抽出的輕烴會出現(xiàn)在輕烴儲罐中。

2.1 吸收油流量

在塔頂壓力0.4MPa 與不凝器冷卻溫度40℃保持不變的條件下，對輕烴收率隨吸收油流量變化的規(guī)律進行模擬計算。最終發(fā)現(xiàn)，乙烷收率與吸收油流量成正比例關系，即在生產(chǎn)過程中乙烷收率增加也會導致吸收油流量的對應增加。改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置中具有強大的壓力，能夠?qū)⑤p烴引入油吸收塔內(nèi)。這樣的改造方法并不會造成輕烴能耗與投資的大量增加。因此，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置能夠直接對輕烴泵進行利用，同時將其增壓后出現(xiàn)的輕烴作為主要吸收油進行使用。為確保改造后原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置運行的平穩(wěn)性，在實驗過程中將原油穩(wěn)定裝置吸收油的流量設置為固定值，即5t/h。

2.2 吸收塔壓力

與前者相比，吸收塔壓力的計算條件與其有較大的相似之處，同樣需要對兩個條件進行固定。吸收塔壓力的模擬計算需要在吸收油流量為5t/h 和不凝氣冷卻溫度在40℃不變的條件下進行。模擬計算后，對輕烴收率和吸收塔塔頂壓力之間的關系進行研究。結果發(fā)現(xiàn)，輕烴收率與吸收塔塔頂壓力同樣成正比例關系，在輕烴收率增加的情況下，吸收塔塔頂?shù)膲毫σ矔S之增加。與此同時，組分收率與吸收塔塔頂壓力也是成正比例的關系。在吸收塔壓力達到一定程度之后，輕烴及組分收率將不再發(fā)生明顯變化。經(jīng)過一系列實驗研究發(fā)現(xiàn)，在吸收塔壓力達到0.45MPa 后，上述結論成立。此后對壓降的問題進行考慮，此時對壓縮機的出口壓力提出了要求，需要在壓縮機出口壓力達到0.5MPa 的條件下進行觀察。若在原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置改造過程中將原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置不凝氣進行增壓，增壓到一定范圍后，壓縮機機體采用空冷冷卻的難度就會隨之增加。同樣經(jīng)過多次實驗進行探究，最終確定該值為0.55MPa。對不同條件下的綜合經(jīng)濟效益進行計算，最終發(fā)現(xiàn)在吸收塔壓力為0.4MPa 的條件下，原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置效果有明顯變化。

3 原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置效果分析

3.1 實際運行狀況

原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置進行改造勢必會造成不凝氣吸收裝置的主要運行控制指標的變化。新增的不凝氣吸收裝置的主要運行指標包括吸收塔塔頂壓力、吸收泵出口壓力、不凝氣入塔壓力等。其中吸收塔塔頂壓力的主要控制在0.2～0.4MPa。吸收泵出口壓力相對于前者來說較高，一般保持在0.7～1.1MPa為宜。輕烴入塔壓力是原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置效果控制的重要組成部分，其控制范圍與吸收泵出口壓力較為相近，為0.6～1.0MPa。不凝氣入塔壓力的控制范圍相對較廣，基本上包含了輕烴入塔壓力與吸收泵出口壓力的所有范圍，改造后的不凝氣入塔壓力控制在0.5～1.2MPa。與不凝氣入塔壓力相反的不凝器出塔壓力的控制范圍并不廣泛，其控制范圍的取值也較低，幾乎是五個壓力指標中控制范圍最低的，一般維持在0.1～0.3MPa。除上述五種壓力控制指標外，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置的控制指標還包括吸收塔本身的溫度，通常在20℃～50℃。

3.2 不凝氣組分發(fā)生的變化

在不凝氣吸收裝置正式投入使用后，企業(yè)會委托石油工業(yè)原油或是由產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督的有關部門對進出吸收塔的不凝氣組分的數(shù)值進行檢測。在對原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置進行改造后，本企業(yè)同樣邀請有關人員對其進行檢測。結果發(fā)現(xiàn)改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置的不凝氣組分均發(fā)生的較為明顯的變化。其中進塔前的C1與出塔后的C1相比，數(shù)值約上升了28.6%，C2進塔前的數(shù)值與出塔后的數(shù)值相比有所下降，C3、iC4、iC5、nC5同樣如此，只不過與C2、C3相比，iC4、iC5、nC5的變化幅度較低。除此以外，不凝組分中的C6+實現(xiàn)了翻倍增長，由最初的0.6mol%，上升為最終的1.24mol%。當然，不凝氣組分中的氮氣、二氧化碳等成分也有所增加，但上升幅度較小。由此可見，改裝后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置效果得到了較為明顯的改善。

3.3 吸收率的計算

原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置吸收率的計算主要依靠固定公式：吸收率=不凝氣中重組分吸收前后摩爾比/不凝氣中重組分吸收前的摩爾比。本公司有關人員根據(jù)上述檢測到的數(shù)據(jù)對改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置的吸收率進行了計算，發(fā)現(xiàn)最終吸收效率為51.7%。與最初吸收裝置的吸收效率進行對比有了較為明顯的增長。

3.4 不凝氣量與輕烴產(chǎn)量發(fā)生的變化

在對改造后原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置吸收效率進行計算后，又對進出吸收塔的不凝氣量進行了分別計算。結果發(fā)現(xiàn)，不凝氣量與輕烴產(chǎn)量也發(fā)生了較大變化。不凝氣量由最初的8000m3/d 的平均值降低為最終的5180m3/d。輕烴產(chǎn)量也增加為5.47t/d。

4 經(jīng)濟效益分析

截至目前，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置已累計運行兩百余天，通過對相關數(shù)據(jù)進行計算發(fā)現(xiàn)，在兩百多天的運行過程中輕烴的產(chǎn)量增加了1000余噸，按照當前的市場價格對其進行計算相當于增加了666萬的生產(chǎn)產(chǎn)值。由于改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置實現(xiàn)了對燃料氣燃燒的不凝氣量的控制，外購天然氣量也隨之增加。前文提到，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置中新增了兩臺吸收泵，隨著吸收裝置使用時間的增加，吸收泵消耗的電量也在不斷增加。由此對改造后原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置的經(jīng)濟效益進行計算。輕烴每單位內(nèi)的單價為6000元左右，以1110t 作為最終產(chǎn)量進行計算可以得到666.6萬的新增產(chǎn)值。之后對改造后原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置中需要消耗的天然氣量與電量進行計算。每單位內(nèi)的天然氣單價根據(jù)地區(qū)的不同也有所不同，但多集中于1.29～2.40之間，在使用數(shù)量方面也具有不穩(wěn)定性，將153+13.5作為平均值進行計算，天然氣使用最終消耗兩百多萬。每單位內(nèi)的電量的單價為0.72元，在兩百余天的使用過程中，該裝置共消耗了10.82×104的電量，最終消耗八萬左右。改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置中大大降低了丙烷制冷機的損耗，因此相較于傳統(tǒng)原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置來說，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置能夠大大節(jié)約電量。最終得出改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置的經(jīng)濟效益為四百余萬元。按照此數(shù)據(jù)對一年內(nèi)的經(jīng)濟效益進行估算，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置一年內(nèi)能夠創(chuàng)造五百余萬經(jīng)濟效益。

就投資回收期而言，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置的總投資數(shù)目為240萬元，同樣根據(jù)上述數(shù)據(jù)對每年創(chuàng)造的經(jīng)濟效益進行計算，最終得出僅不到半年的時間就能夠完成投資回收的結論。

由此可見，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置不論是在使用經(jīng)濟效益還是投資回收期方面都具有較為明顯的優(yōu)勢。

5 結束語

綜上所述，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置對于原油穩(wěn)定裝置自產(chǎn)不凝氣中烷烴組分的回收來說是十分有效的。通過有關數(shù)據(jù)的計算得出，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置的吸收率能夠提升到50%以上。盡管原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置改造的主要目標是提高其吸收效率，但在對原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置進行改造時還要對油田輕烴產(chǎn)量增加進行充分考慮。除此以外，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置是否達到了輕烴資源浪費減少的目標，及改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置所創(chuàng)造的經(jīng)濟效益等也是需要關注的重點。