不凝氣常溫油吸收裝置運行參數(shù)的優(yōu)化

韓梓伊(大慶油田天然氣分公司，黑龍江 大慶 163000)

1 裝置簡介

不凝氣油吸收裝置始建于2009年，為了充分回收不凝氣中的輕烴資源，改善加熱爐燃料氣品質(zhì)，提高加熱爐效率。采用一部分原穩(wěn)裝置自產(chǎn)輕烴，與增壓后的不凝氣在常溫下進行氣液傳質(zhì)，生產(chǎn)輕烴和干氣，實現(xiàn)了原穩(wěn)不凝氣的高效回收。裝置設(shè)計日處理不凝氣9 000 m3，設(shè)計日產(chǎn)輕烴15 t，油吸收裝置產(chǎn)烴收率16.67 t/104m3，設(shè)計不凝氣壓縮機出口壓力0.5 MPa，空冷器出口溫度40 ℃，吸收塔塔頂壓力0.45 MPa。

2 現(xiàn)存問題及危害

2.1 穩(wěn)定塔脫出氣量不充足

平均日脫出氣量低于油吸收裝置設(shè)計值9 000 m3/d。主要由于天氣以及油烴產(chǎn)量需求等原因原穩(wěn)空冷器溫度控制低、原穩(wěn)脫出氣量少，又由于高含水發(fā)生次數(shù)較多，有部分時間脫出氣量增大。脫出氣量少且不穩(wěn)定，不凝氣油吸收裝置來氣量不充足，影響裝置氣處理能力。

2.2 不凝氣空冷器溫度高

不凝氣與吸收油制冷溫度相同時制冷系統(tǒng)的負荷最低。如入口氣體的質(zhì)量是吸收油的2倍，入口氣體冷卻1 ℃，吸收油可冷卻2 ℃。因此，在平衡氣體和吸收油制冷器冷劑量的分配時，應(yīng)使氣體冷后溫度與吸收油相同或略低于吸收油溫度，才能提高吸收塔的收率。原穩(wěn)輕烴即吸收油通過9臺空冷器冷卻至40 ℃以下，而不凝氣空冷器單臺運行，且為工頻調(diào)節(jié)，受天氣變化影響較大，夏季等炎熱天氣下，溫度明顯高于吸收油，影響氣液吸收效果，導(dǎo)致油吸收裝置產(chǎn)烴收率降低[1]。

2.3 吸收塔塔頂壓力控制低

吸收塔設(shè)計塔頂壓力為0.45 MPa，由于下游原穩(wěn)罐區(qū)儲罐為1994年投用，使用時間較長，儲罐內(nèi)有明顯腐蝕現(xiàn)象，一級安全閥定壓值0.45 MPa，儲罐壓力超過0.4 MPa即要進行泄壓操作，不宜壓力過高。導(dǎo)致目前原穩(wěn)裝置不凝氣吸收塔塔頂壓力設(shè)定為0.4 MPa運行，以防止儲罐壓力升高頻繁泄壓，造成資源的浪費。

3 優(yōu)化改進措施

3.1 調(diào)整裝置進料平穩(wěn)

不凝氣常溫油吸收裝置以原穩(wěn)裝置的塔頂脫出氣以及輕烴為來料， 要保證裝置進料平穩(wěn)，即要保證原穩(wěn)來輕烴量與穩(wěn)定塔塔頂脫出氣量穩(wěn)定。目前裝置來油量9 500 t/d，日產(chǎn)輕烴420 t，脫出氣量 7 500～8 500 m3，油吸收裝置產(chǎn)烴量約為11.5 t。為保證充足的氣源，在穩(wěn)定塔塔頂溫度為135 ℃時，通過調(diào)整原穩(wěn)空冷器溫度，增大脫出氣量達到油吸收設(shè)計處理量9 000 m3/d。

如表1所示，在原穩(wěn)空冷器溫度達到40 ℃以上時，脫出氣量能夠滿足油吸收裝置來氣充足，達到9 000 m3/d的要求，同時油烴產(chǎn)量能夠達到15 t/h以上，此時油吸收裝置產(chǎn)烴量能達到11.7 t/d。

表1 原穩(wěn)空冷器溫度與脫出氣量對應(yīng)表

3.2 調(diào)整吸收塔塔液位

油吸收裝置重要設(shè)備吸收塔內(nèi)，不凝氣從吸收塔底部自下而上與吸收油相逆流動，氣液兩相在吸收塔內(nèi)充分接觸，氣相中的較重組分C2+被吸收，溶解于吸收油即輕烴中，充分的吸收油也能提高油吸收裝置產(chǎn)烴收率。塔液位實際控制范圍在0.8～1.8 m，控制點在1.2 m，液位過高輕烴容易進入氣管線，造成空冷器甚至壓縮機帶烴。

控制原穩(wěn)空冷器出口溫度維持在40 ℃，穩(wěn)定塔脫出氣瞬時流量在375 m3/h左右，通過控制原穩(wěn)輕烴去不凝氣裝置量以及吸收塔液位調(diào)節(jié)閥設(shè)定值改變塔液位，每天記錄油吸收裝置產(chǎn)烴量。吸收塔塔液位與油吸收裝置產(chǎn)烴量影響不大。在液位1.2 m以上范圍內(nèi)，油吸收裝置產(chǎn)烴量不隨吸收塔液位變化有所變化，為防止突發(fā)事故造成吸收塔液位上升導(dǎo)致沖塔，塔液位維持在1.2 m。

3.3 調(diào)整吸收塔溫度

要想達到更大的收率，氣體溫度應(yīng)盡可能的低。

控制原穩(wěn)空冷器出口溫度維持在40 ℃，原穩(wěn)來烴量能夠達到15 t/h以上及穩(wěn)定塔脫出氣瞬時流量在375 m3/h左右，調(diào)整不凝氣空冷器溫度，每天記錄來烴及回?zé)N流量計數(shù)值，計算油吸收裝置產(chǎn)烴量。由于不凝氣空冷器單臺運行且為工頻狀態(tài)，受環(huán)境溫度變化影響較大，只能全開空冷器百葉窗盡可能低的調(diào)整空冷器溫度，夏季一般為40～50 ℃，冬季為防止空冷器發(fā)生凍堵，將空冷器溫度控制在0 ℃以上，一般也在25～30 ℃。

3.4 調(diào)整吸收塔塔頂壓力

當一定溫度條件下，壓力越大，氣體溶解度越大，輕烴及組分收率都隨吸收塔壓力的增加而增加。裝置壓縮機的設(shè)計排氣壓力為0.5 MPa，實際操作控制壓縮機排氣壓力在0.3～0.5 MPa，操作點0.45 MPa。

為保證優(yōu)化結(jié)果的準確性，不依賴于環(huán)境溫度，現(xiàn)將吸收塔溫度控制在30 ℃，原穩(wěn)空冷器出口溫度維持在40 ℃，原穩(wěn)來烴量能夠達到15 t/h以上及穩(wěn)定塔脫出氣瞬時流量在375 m3/h左右，通過調(diào)整吸收塔塔壓調(diào)節(jié)閥設(shè)定值以及壓縮機出口壓力值來改變塔頂壓力，每天記錄來烴及回?zé)N流量計數(shù)值，計算油吸收裝置產(chǎn)烴量。

如表2所示，油吸收裝置產(chǎn)烴量隨著吸收塔壓力升高而有所提高，收率也隨之提高。

表2 吸收塔壓力與油吸收裝置產(chǎn)烴量對應(yīng)表

(1)當吸收塔壓力達到0.46 MPa以上，輕烴產(chǎn)量提高率不明顯，且由于管線中不凝氣壓降因素，壓縮機出口壓力需達到設(shè)計值0.5 MPa才能滿足要求，此時壓縮機排氣溫度明顯升高，風(fēng)機冷卻難度升高。

(2)由于吸收塔壓力決定原穩(wěn)輕烴的飽和蒸汽壓，輸送至罐區(qū)的飽和蒸汽壓與吸收塔頂壓力相同。但原穩(wěn)罐區(qū)儲罐的安全閥定壓值為0.45 MPa，儲罐控制壓力在0.3～0.4 MPa，輕烴飽和蒸汽壓高會使罐區(qū)頻繁泄壓，造成大量浪費。且由于儲罐為1994年生產(chǎn)制造，有局部腐蝕現(xiàn)象，當吸收塔塔頂壓力達到0.42 MPa以上后，吸收塔下游原穩(wěn)罐區(qū)儲罐壓力明顯升高，且升高速度較快，儲罐泄壓頻次明顯增高，所以最終控制吸收塔壓力在0.42 MPa，減小儲罐壓力，保證安全生產(chǎn)，此時油吸收裝置產(chǎn)烴量為12 t/d。

(3)吸收塔壓力的升高，主要影響后續(xù)進入儲罐壓力，對吸收塔前端壓縮機及穩(wěn)定塔壓力未造成影響，主要由于壓縮機處理余量較大，所以對吸收塔前端影響非常小，不作為決定吸收塔壓力的指標。

3.5 調(diào)整油吸收裝置來氣量

以上為裝置處理能力9 000 m3/d的基礎(chǔ)上進行的優(yōu)化，調(diào)整油吸收裝置處理來氣量，再次進行以上優(yōu)化步驟得出結(jié)論，在保證穩(wěn)定塔脫出氣9 000 m3/d以上時，吸收塔塔液位維持在1.2 m，不凝氣空冷器百葉窗開度最大，將溫度調(diào)至最低(冬季保持空冷器溫度在0 ℃以上防止凍堵)，吸收塔壓力在裝置各項設(shè)備允許的最大范圍內(nèi)由0.40 MPa提高至0.42 MPa，油吸收裝置產(chǎn)烴量均有所提高，漲幅均在0.3～0.5 t左右，油吸收裝置產(chǎn)烴收率提高0.30 t/104m3～0.35 t/104m3左右。

優(yōu)化前后相同處理量及塔頂脫出氣量下對比如表3所示。

表3 優(yōu)化前后相同處理量及塔頂脫出氣量下對比

4 結(jié)語

綜上所述，得出結(jié)論，在保證穩(wěn)定塔脫出氣9 000 m3/d以上時，吸收塔塔液位維持在1.2 m，不凝氣空冷器百葉窗開度最大，將溫度調(diào)至最低(冬季保持空冷器溫度在0 ℃以上防止凍堵)，吸收塔壓力在裝置各項設(shè)備允許的最大范圍內(nèi)由0.4 MPa提高至0.42 MPa。同時分析裝置能耗，壓縮機出口壓力略微上升，耗電量基本不變，能耗未見增長。吸收塔頂不凝氣量減少200 m3/d，油吸收效果明顯變好，油吸收裝置產(chǎn)烴量均有所提高，漲幅均在0.3 t/d左右，油吸收裝置產(chǎn)烴收率提高0.30 t/104m3～0.35 t/104m3左右，月增加油吸收裝置產(chǎn)烴量9 t以上，增產(chǎn)輕烴效益1.06萬元/月。