孫 建

（大慶油田有限責(zé)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(jìn)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(yùn)行的原材料進(jìn)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(yùn)行消耗的。對(duì)于極為寶貴的輕烴而言，這樣的做法是極為浪費(fèi)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(jìn)行燃燒時(shí)，不可避免地會(huì)出現(xiàn)欠料氣帶液的情況，很容易造成熱爐熄火甚至對(duì)裝置整體的運(yùn)行產(chǎn)生影響，更為嚴(yán)重的可能會(huì)造成爆燃事故。因此，對(duì)不凝氣中的烷烴成分進(jìn)行有效回收同時(shí)對(duì)原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置效果進(jìn)行分析是當(dāng)前油田輕烴產(chǎn)量提升、輕烴資源浪費(fèi)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(jìn)行使用，此后進(jìn)入加熱爐進(jìn)行加熱處理。處理后的原油會(huì)自動(dòng)進(jìn)入穩(wěn)定塔開始執(zhí)行氣液分離的操作，此時(shí)塔頂氣相開始在空冷器、水冷器中進(jìn)行循環(huán)操作，最終進(jìn)入回流罐。輕烴外輸?shù)闹饕a(chǎn)品是液相，此時(shí)沒有經(jīng)過冷凝的氣相會(huì)在回收系統(tǒng)中進(jìn)行壓縮冷卻的處理。處理工作完成以后進(jìn)入三相分離器，其中作為主要外輸輕烴產(chǎn)品的液相會(huì)傳送到輕烴儲(chǔ)罐內(nèi)部，撤離完成不凝氣的分離。此時(shí)的不凝氣就可以作為加熱爐的燃燒材料進(jìn)行使用。但由于原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置、不凝氣壓縮機(jī)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(fèi)，即大量輕烴產(chǎn)品失去利用價(jià)值，造成企業(yè)、地區(qū)等的經(jīng)濟(jì)損失。

2 改造方案

對(duì)原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置進(jìn)行改造主要應(yīng)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(huì)逐漸被液態(tài)輕烴吸收，此時(shí)輕烴中的烷烴組分的含量會(huì)不斷增加，不凝氣中烷烴組分的回收得以實(shí)現(xiàn)，因此增加輕烴產(chǎn)量的目標(biāo)也已經(jīng)達(dá)成。

基于此，油田廠對(duì)原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置進(jìn)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(yùn)用，本次系統(tǒng)改造在原有的基礎(chǔ)上增加了一座吸收塔，兩臺(tái)吸收泵。運(yùn)用此方案進(jìn)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?yàn)槠淠軌蛟谝欢ǔ潭壬细淖兞嗽头€(wěn)定不凝氣吸收裝置不凝氣處理對(duì)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(shí)現(xiàn)占地面積的減少，投資對(duì)技術(shù)應(yīng)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(huì)自動(dòng)引入吸收塔底部。此時(shí)，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(yīng)。在此情況下，吸收塔內(nèi)部的流動(dòng)是逆向的，方向是自下而上的，此過程同樣會(huì)造成烷烴組分的吸收。待氣相從吸收塔頂部出來以后將轉(zhuǎn)變?yōu)楦蓺?。此時(shí)就可以作為燃燒材料在加熱爐中進(jìn)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(huì)改變，最終抽出的輕烴會(huì)出現(xiàn)在輕烴儲(chǔ)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(duì)輕烴收率隨吸收油流量變化的規(guī)律進(jìn)行模擬計(jì)算。最終發(fā)現(xiàn)，乙烷收率與吸收油流量成正比例關(guān)系，即在生產(chǎn)過程中乙烷收率增加也會(huì)導(dǎo)致吸收油流量的對(duì)應(yīng)增加。改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置中具有強(qiáng)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(huì)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(duì)輕烴泵進(jìn)行利用，同時(shí)將其增壓后出現(xiàn)的輕烴作為主要吸收油進(jìn)行使用。為確保改造后原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性，在實(shí)驗(yàn)過程中將原油穩(wěn)定裝置吸收油的流量設(shè)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(jì)算條件與其有較大的相似之處，同樣需要對(duì)兩個(gè)條件進(jìn)行固定。吸收塔壓力的模擬計(jì)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(jìn)行。模擬計(jì)算后，對(duì)輕烴收率和吸收塔塔頂壓力之間的關(guān)系進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，輕烴收率與吸收塔塔頂壓力同樣成正比例關(guān)系，在輕烴收率增加的情況下，吸收塔塔頂?shù)膲毫σ矔?huì)隨之增加。與此同時(shí)，組分收率與吸收塔塔頂壓力也是成正比例的關(guān)系。在吸收塔壓力達(dá)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(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在吸收塔壓力達(dá)到0.45MPa 后，上述結(jié)論成立。此后對(duì)壓降的問題進(jìn)行考慮，此時(shí)對(duì)壓縮機(jī)的出口壓力提出了要求，需要在壓縮機(jī)出口壓力達(dá)到0.5MPa 的條件下進(jìn)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(jìn)行增壓，增壓到一定范圍后，壓縮機(jī)機(jī)體采用空冷冷卻的難度就會(huì)隨之增加。同樣經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究，最終確定該值為0.55MPa。對(duì)不同條件下的綜合經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行計(jì)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(shí)際運(yùn)行狀況

原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置進(jìn)行改造勢(shì)必會(huì)造成不凝氣吸收裝置的主要運(yùn)行控制指標(biāo)的變化。新增的不凝氣吸收裝置的主要運(yùn)行指標(biāo)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(duì)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(duì)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(gè)壓力指標(biāo)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(biāo)外，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置的控制指標(biāo)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(huì)委托石油工業(yè)原油或是由產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督的有關(guān)部門對(duì)進(jìn)出吸收塔的不凝氣組分的數(shù)值進(jìn)行檢測(cè)。在對(duì)原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置進(jìn)行改造后，本企業(yè)同樣邀請(qǐng)有關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)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(jìn)塔前的C1與出塔后的C1相比，數(shù)值約上升了28.6%，C2進(jìn)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(shí)現(xiàn)了翻倍增長(zhǎng)，由最初的0.6mol%，上升為最終的1.24mol%。當(dāng)然，不凝氣組分中的氮?dú)狻⒍趸嫉瘸煞忠灿兴黾?，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(jì)算

原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置吸收率的計(jì)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(guān)人員根據(jù)上述檢測(cè)到的數(shù)據(jù)對(duì)改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置的吸收率進(jìn)行了計(jì)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(jìn)行對(duì)比有了較為明顯的增長(zhǎng)。

3.4 不凝氣量與輕烴產(chǎn)量發(fā)生的變化

在對(duì)改造后原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置吸收效率進(jìn)行計(jì)算后，又對(duì)進(jìn)出吸收塔的不凝氣量進(jìn)行了分別計(jì)算。結(jié)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(jì)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(jì)運(yùn)行兩百余天，通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在兩百多天的運(yùn)行過程中輕烴的產(chǎn)量增加了1000余噸，按照當(dāng)前的市場(chǎng)價(jià)格對(duì)其進(jìn)行計(jì)算相當(dāng)于增加了666萬(wàn)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(shí)現(xiàn)了對(duì)燃料氣燃燒的不凝氣量的控制，外購(gòu)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(tái)吸收泵，隨著吸收裝置使用時(shí)間的增加，吸收泵消耗的電量也在不斷增加。由此對(duì)改造后原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行計(jì)算。輕烴每單位內(nèi)的單價(jià)為6000元左右，以1110t 作為最終產(chǎn)量進(jìn)行計(jì)算可以得到666.6萬(wàn)的新增產(chǎn)值。之后對(duì)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(jìn)行計(jì)算。每單位內(nèi)的天然氣單價(jià)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(jìn)行計(jì)算，天然氣使用最終消耗兩百多萬(wàn)。每單位內(nèi)的電量的單價(jià)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(wàn)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(jī)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(jì)效益為四百余萬(wàn)元。按照此數(shù)據(jù)對(duì)一年內(nèi)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)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(wàn)經(jīng)濟(jì)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(wàn)元，同樣根據(jù)上述數(shù)據(jù)對(duì)每年創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行計(jì)算，最終得出僅不到半年的時(shí)間就能夠完成投資回收的結(jié)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(jì)效益還是投資回收期方面都具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，改造后的原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置對(duì)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(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)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(biāo)是提高其吸收效率，但在對(duì)原油穩(wěn)定不凝氣吸收裝置進(jìn)行改造時(shí)還要對(duì)油田輕烴產(chǎn)量增加進(jìn)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(dá)到了輕烴資源浪費(fèi)減少的目標(biāo)，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(jì)效益等也是需要關(guān)注的重點(diǎn)。