穩(wěn)定系統(tǒng)加工海上輕質凝析油的實現(xiàn)及優(yōu)化

陳繼珍，賈中堂，黎祖芳(.中海石油葫蘆島精細化工有限責任公司，遼寧 葫蘆島 5000；.中海油能源發(fā)展股份有限公司銷售服務分公司，天津 30045)

0 引言

凝析油是指從凝析氣田的天然氣中凝析出來的液相組分，是優(yōu)質的石油資源。上游某終端處理廠生產(chǎn)的凝析油來自海上油氣田，為天然氣伴生輕質凝析油，產(chǎn)量達50～70 t/d，此油品餾程為22～110 ℃(ASTM D86)，密度662.1 kg/m3，其中碳四及以上含量15.26 %(v/v)，干蒸汽壓15.65 psi。由于該油品碳三和碳四組分含量高，常壓內浮頂罐儲存和槽車運輸均有一定的安全隱患，須使用壓力罐，下游客戶以此進行降價，削弱了市場競爭力，造成處理廠庫存緊張。為做好上游油氣田配套服務，緩解終端處理廠庫存壓力，對公司現(xiàn)有裝置進行技術改造，啟用常壓蒸餾裝置中的穩(wěn)定系統(tǒng)，處理此輕質凝析油，從此凝析油中分離出液化石油氣，降低輕質凝析油蒸氣壓，滿足油品常壓罐存儲條件，提高油品議價力度，使產(chǎn)品順利外銷。

1 穩(wěn)定系統(tǒng)介紹

1.1 系統(tǒng)概況

公司現(xiàn)有一套凝析油常壓蒸餾裝置，設計加工能力22萬噸/年(按8 000 h計)，裝置由原料換熱系統(tǒng)、電脫鹽、初餾、常壓和穩(wěn)定系統(tǒng)組成，主要產(chǎn)品有液化石油氣、穩(wěn)底油、常頂油、油漆及清洗用溶劑油、2號燃料油、4號燃料油和7號燃料油。

穩(wěn)定系統(tǒng)是常壓蒸餾的一部分，由穩(wěn)定塔(T-1)、塔頂冷卻器(E-1A/B)、塔底再沸器(E-2)、穩(wěn)底冷卻器(E-3A/B)、進料換熱器(E-4、E-5A/B)、供料泵(P-1)、回流泵(P-2)及工藝管線組成。主要功能是處理來自初餾塔頂?shù)某蹴斢徒M分，通過精餾從初頂油中分離出液化石油氣和不凝氣。

1.2 工藝流程

來自初餾塔頂回流泵P-1A/B的初頂油進入穩(wěn)定進料預熱器E-4A/B與穩(wěn)底油換熱，預熱后進入穩(wěn)定進料加熱器E-5A/B與常二線油換熱熱到114 ℃，然后進入穩(wěn)定塔T-1。穩(wěn)定塔頂油氣(73 ℃)經(jīng)穩(wěn)定塔頂冷卻器E-1 A/B冷卻至40 ℃以下后進入產(chǎn)品回流罐D-1，后經(jīng)穩(wěn)定塔頂回流泵P-2A/B抽出后，一部分返塔做回流，一部分作為液化石油氣產(chǎn)品出裝置。不凝氣直接進入加熱爐燃料氣或氣體回收系統(tǒng)。穩(wěn)定塔通過E-2利用常一中熱源加熱，穩(wěn)定塔底油(120 ℃)自流出塔，去預熱器E-4換熱后，經(jīng)穩(wěn)底油冷卻器E-3A/B用循環(huán)水冷卻至40 ℃以下，穩(wěn)底油出裝置至罐區(qū)。

2 可行性分析

2.1 原料性質分析

通過表1數(shù)據(jù)分析，終端輕質凝析油和原設計初頂油油品相比較，輕質凝析油油品餾程初餾點低8 ℃，密度略有降低，碳四及以下輕質組分含量增大5 %，硫含量在指標范圍內。對比發(fā)現(xiàn)兩油品最大的差別是油品輕質組分，輕質組分主要組分是乙烷、丙烷和丁烷，輕質組分的增加將提高了穩(wěn)定塔上部精餾段氣液相負荷，故生產(chǎn)的關鍵點就是穩(wěn)定塔能否滿足處理輕質組分的要求。

表1 油品性質比較

2.2 處理能力分析

根據(jù)原料性質分析結果，以下對穩(wěn)定塔及相關設備能否處理輕質凝析油進行分析：

2009年對常壓蒸餾裝置進行標定[1]，標定包括穩(wěn)定系統(tǒng)。標定分為常壓蒸餾裝置加工量10萬噸/年、12萬噸/年和14.5萬噸/年3個標段，分別是裝置負荷的80%、100%和120 %。常壓裝置80%至120%負荷區(qū)間運行過程中，穩(wěn)定塔進料2 529.7kg/h至3 609 kg /h。穩(wěn)定塔最大處理量3 609 kg/h時，液化石油氣產(chǎn)品量400 kg/h，塔頂操作溫度65 ℃，塔底溫度127 ℃，進料溫度114 ℃，操作壓力0.85 MPa，塔頂回流量1 400 kg/h，回流比為4.6，穩(wěn)定塔操作參數(shù)正常。最大氣相負荷3.79 m3/h，最大液相負荷8.64 m3/h，塔水力學數(shù)據(jù)、泛點和填料壓降在規(guī)定范圍內[2]。處理上游輕質凝析油，兩種油品性質相近，上游平均產(chǎn)量60 t/d，處理量為2 500 kg/h，輕質組分含量400 kg/h，與標定時最大處理量時的輕質組分量相符，穩(wěn)定塔處理能力滿足要求。

原料從罐區(qū)至裝置區(qū)長距離供料，并且入塔壓頭較高，所以采用兩級供料，一級由裝車泵(P-3)供料至初頂回流泵(P-1A/B)，二級P-1A/B升壓至0.9 MPa后進入穩(wěn)定塔。系統(tǒng)使用裝車泵(P-3)和初頂回流泵(P-1A/B)，原設計均是大流量泵，作為輕質凝析油供料泵，機泵使用效率相對較低，在后續(xù)生產(chǎn)中進行優(yōu)化。

換熱系統(tǒng)根據(jù)工藝核算，熱負荷滿足要求。穩(wěn)定塔熱源采用2×2 t/h蒸汽鍋爐供熱，設計中有蒸汽加熱流程，滿足要求。

3 工藝流程改造

要實現(xiàn)加工輕質凝析油的目的，首先對現(xiàn)有穩(wěn)定系統(tǒng)進行工藝改造，改造的原則滿足流程獨立，無關設備管線隔離，杜絕跑冒滴漏事故發(fā)生。改造過程中實現(xiàn)流程簡潔明了，操作性強等特點，以下是需要改造優(yōu)化的四個關鍵點：(1)從罐區(qū)輕質凝析油儲罐泵P-3接獨立供料線滿足獨立供料的要求，排除應倒罐發(fā)車帶來的沖突；(2)罐區(qū)獨立供料線接至初頂回流泵P-1A/B入口，油品提壓后經(jīng)過預熱器E-4和加熱器E-5A/B，進入穩(wěn)定塔T-1；(3)獨立加工輕質凝析油，穩(wěn)定塔底重沸器E-2和進料加熱器E-5A/B熱源采用蒸汽加熱，換熱器(E-2)增加蒸汽凝結水回收線，為了切換方便，增加蒸汽吹掃線；(4)冷換設備滿足要求故不做改動，自控系統(tǒng)增加進料流量計。

優(yōu)化后工藝流程圖如圖1所示。

圖1 優(yōu)化后工藝流程圖

4 開車試運行及操作優(yōu)化

4.1 開車試運行

設備設施施工完成后，按照“三查四定”原則進行全面的、系統(tǒng)的檢查。然后按照開工方案，系統(tǒng)吹掃試壓，確保流程暢通，無泄漏點，設備壓力試驗合格。最后再次確認流程無誤后，引油建立循環(huán)，系統(tǒng)升溫開工[3]，經(jīng)過6 h操作調整，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。操作參數(shù)和產(chǎn)品質量如表2所示。

表2 正常生產(chǎn)操作參數(shù)及產(chǎn)品質量

通過試運行，穩(wěn)定系統(tǒng)直接加工上游終端凝析油，一次開車成功。輕質凝析油通過處理飽和蒸汽壓滿足指標，初餾點提高5～10 ℃，液化石油氣指標達到國標《GB 11174-2011》的要求。

4.2 生產(chǎn)操作優(yōu)化

雖然穩(wěn)定系統(tǒng)正常投入運行，但是在裝置能耗和穩(wěn)定性上均存在不足，為此進行了全方位多角度優(yōu)化。

(1)原設計P-1A/B大流量大揚程機泵，P-3大流量小揚程機泵，不符合現(xiàn)在工況，極大地造成了電能浪費。大容量機泵小流量工作，泵內液體獲得較多的能量，造成液體氣化，機泵易抽空或半抽空，影響裝置操作，產(chǎn)生波動，影響產(chǎn)品質量。后期生產(chǎn)中在供料罐處安裝1臺高速泵代替原有兩臺接力泵，高速泵投用后電機功率由42 kW降到15 kW，節(jié)約電量31.1×104kWh/a。

(2)E-5A/B原設計為常二線換熱，為充分利用蒸汽余熱，將E-2蒸氣換熱后的乏汽引入至E-5A/B，蒸汽熱量進行二次利用，穩(wěn)定塔進料溫度提高5～10 ℃，節(jié)約蒸汽用量100 kg/h。

(3)單開穩(wěn)定系統(tǒng)蒸汽需求量小，鍋爐負荷低導致頻繁啟停爐，蒸汽壓力波動大，影響操作穩(wěn)定。為了消除蒸汽鍋爐頻繁啟停對生產(chǎn)平穩(wěn)帶來的沖擊，對蒸汽鍋爐大小火負荷進行調節(jié)，大火熱負荷由60%調整到40%，小火由30%調整到25%，調整后鍋爐保持大小火持續(xù)運行，蒸汽壓力波動平緩，裝置操作平穩(wěn)。調整后的燃氣量減少16 Nm3/h。

(4)2020年油氣終端出現(xiàn)故障，進行越站供氣運行，入廠輕質凝析油油品初餾點從22 ℃降至12 ℃，造成液化氣產(chǎn)品中乙烷組分含量超標，產(chǎn)品不能出廠銷售。為此進行技術改造，將液化氣罐區(qū)氣相部分通過改造用管線送至裝卸車臺，作為原料槽罐車卸車時的充壓線，即增加了槽罐車卸車效率，也回收了油氣，氣相中大量乙烷組分的釋放也提高了液化氣產(chǎn)品質量，通過此次改造產(chǎn)生直接效益220余萬元。

5 結語

常壓蒸餾裝置經(jīng)過技術改造實現(xiàn)了只運行穩(wěn)定系統(tǒng)直接加工海上油氣終端輕質凝析油，并一次開車成功，生產(chǎn)出合格的液化氣和穩(wěn)定凝析油產(chǎn)品，解決了油氣終端的燃眉之急，且為公司增收1 000余萬元/年的經(jīng)濟效益。通過后續(xù)工藝操作優(yōu)化，進一步降低了裝置運行能耗，提高了生產(chǎn)平穩(wěn)度。