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原油稳定设计工艺研究

来源:用户上传      作者: 万力利

  摘要:本文主要对原油稳定的界限、稳定工艺选择和不同条件下的能耗对比方法等进行了全面地分析与探讨,并针对原油稳定工艺中存在的具体问题,提出了一些看法和建议。
  关键词:原油;稳定工艺;设计工艺;流程;经济评价
  中图分类号:TE624.1文献标识码:A
  1 原油稳定界限
  原油稳定的目的是降低原油集输过程中的蒸发损耗。具体办法是通过分出原油中易气化的轻组分,降低原油的蒸气压。一般来说,在最高储存温度下的原油蒸气压不超过当地大气压即可达到稳定要求。在此条件下,原油的蒸发损耗一般不会超过0.2%。达到上述要求,只要将原油中C3及更轻组分的大部分以及部分C;分离出来即可。上述条件只是最低要求,有时为使损耗更低,或为兼顾凝液的合理利用,只要不影响原油质量,可考虑拔出更多一些。但必须注意到拔出量增多,能耗会相应增加,商品原油也将减少。此外,原油组分间的分割要求不宜过高,否则会导致能耗和费用大量增加。
  2 稳定方法选择
  稳定方法主要有闪蒸分离和分馏两类,闪蒸分离又分为负压闪蒸和正压闪蒸。高压油田采用逐级降压分离,可改善分离效果和节省压缩机动力,最终还需进行稳定处理。
  2.1 负压闪蒸
  负压闪蒸是靠降低分离压力,增加轻重组分的相对挥发度,在不专为原油稳定另行加热的条件下,使原油中的轻组分部分脱出,降低原油的蒸气压。油田内原油脱水后进罐时温度最高,负压稳定就应设置在脱水油进罐之前。由于原油不需要再加热,靠脱水器压力可以直接向负压塔顶进油。塔顶气进压缩机之前会有冷凝液,需设置除液器和排液泵。若采用可带液的螺杆式压缩机,则可省去这些设施。
  2.2 正压闪蒸
  正压闪蒸是靠提高温度,使原油达到稳定。随原油性质不同,在常压下一般需加热到90-150°℃。压力越高,加热温度也越高。通入水蒸气或采用较高闪蒸压力,可降低加热温度。用伴生气代替水蒸气也有降低分压的作用,但伴生气在进压缩机前不能冷凝,使压缩机负荷增加。加热过程需要设置换热器和加热炉,原油进出一般需要设泵。闪蒸出的气经换热和分离后需用压缩机增压送出。适当提高闪蒸压力,有可能取消压缩机和稳定原油泵。闪蒸气(包括通入的水蒸气)的热也应当通过与来油换热回收。
  2.3 分馏
  分馏法稳定可以随不同要求有多种变型。若要求稳定原油中某轻组分尽量少,可采用塔顶进料和塔底加热的提馏法。如对塔项气中某重组分也有限制,则要求有提馏的分馏塔。如果塔顶限制C6。的拔出率,则温度必须较低。当原油含水过多时,有可能在段塔板中出现冷凝水破坏分馏,为此,需设置侧线抽水设施。由于原油组分和含水都会有较大波动,塔的运行工况将会与设计不符。实际抽很难保证正常运行。原油稳定的组分分割要求不必象炼油那样严格。为此提出两个简化方案。
  2.3.1 闪蒸加分馏
  在上述闪蒸分离的基础上,增加一个凝液提馏塔,压缩冷却后的凝液经过分水再进塔分馏,并将塔底产品送回原油。该塔只是为了将较重组分退回原油,仅需设几个塔板,工艺也可以简化。
  2.3.2 简化分馏
  容易脱水的凝析油或轻质原油,可以考虑原油分流进塔.不设回流和再沸器。由于油中含水较低,水可从塔顶带出。如果塔顶产品允许带出较多重组分而采用较高的温度,含水高一些的原油也能采用。在塔底进口以下加几块塔板,适当通入一些塔顶不凝气或低压伴生气进行气提,可提高拔出率,也可用于提高压力或降低加热温度,同时也有利于水从塔顶带出。这将增加玉缩动力,但对可拔出轻组分较少的原油将会有明显效果。
  3 能耗分析
  在不同条件下,各种稳定方法的能耗有较明显差别。由于原油组分不同,采用的方法和拔出率不同,用原油处理量进行能耗对比是难以说明的。若以拔出每吨气相产品(不包括水份)耗用的动力和燃料气为基础,用计算的单位能耗进行比较,则能更好地说明问题。
  3.1 负压闪蒸能耗
  前面说过负压闪蒸可不设泵,而且不需专门加热,因此能耗主要是压缩动力和闪蒸气带走的热。如进气压力为0.05~0.07MPa,压缩比为5,闪蒸气耗动力为42kwh/t。每吨闪蒸气带走的热相当于15m3燃料气。动力和燃料折合对比能耗为1068MJ。能源费合计为12.8元。
  3.2 正压闪蒸能耗
  正压闪蒸能耗主要是泵、压缩机的动力和燃料。泵用于原油增压,总能耗取决于原油量和加热与换热的阻力。对气相产品来说,拔出率越高则单位能耗越低。
  3.3 分馏能耗
  分馏方法变型很多,加上要求的不同和具体设计上的差异,能耗会有较大差别。有回流的分馏塔,燃料气耗约增加10~20m"/t。如果塔侧和塔底都用泵进行再沸循环,则泵的动力还要增加。
  4 建议
  随原油组分和具体设计不同,在能耗、投资和经济效益上会有很大差异。各种方案有各自的特点和用途,不能简单地肯定一种而否定其他。只能按照具体情况分析比较,合理制订方案。
  4.1 负压闪蒸最好能利用原油脱水温度进行。由于不需要换热、加热设施,也就不需要用泵提升,从而使工艺简化,投资和能耗都比较低。如果希望C3及C4拔出得更完全一些,特别是在原油脱水温度较低时,不能靠采用很低的负压或另行加热来实现。因为这将造成设备和投资增加很多,有可能不如采用加热闪蒸。
  4.2 这两种算法因为没有合理反映出不同能源品位,都还不能完全说明问题。如能做到热电结合或热动结合,能耗将减少。若将各种原油稳定方法与相关工艺结合,都有可能节能和减少投资。
  4.3 正压闪蒸虽不能很好进行原油组分间的分割,但工艺简单、操作弹性很大,达到处理量大小相差3-4倍是可能的。而分馏法虽能较好地按组分分离,但工艺要复杂得多,操作弹性又很小,改造起来也很麻烦。
  4.4 按照稳定轻烃的质量标准,稳定轻烃的蒸气压和车用汽油相当,比较容易储存利用。如过分限制重组分的拔出,将造成产品难以销售。油气集输规范规定原油中C6拔出率不超过5%的提法,显然不宜作为硬性规定。
  5 规划设计中一些问题
  5.1 原油分子量取值问题
  原油组成是由色谱分析和实沸点蒸馏得出的,一般以重量百分数表示,而在工艺计算时需要折合成分子组成。在折算中最棘手的问题是原油的最重组分分子量应当取多少。如果分子量取大了,则最重组分的分子分率减少,轻组分的分子分率增大,从而造成计算的轻组分变大。分子量偏大100,可能使拔出率增大近1倍;而且对轻组分含量越少的原油影响越明显。有些仪器测定的分子量明显偏大,目前还找不出原因。如果由其他方法测出的分子量偏小,则设计中宁可取较小值。
  5.2 负压闪蒸中的问题
  负压闪蒸存在带液式螺杆压缩机轴承易损和腐蚀间题。轴承易损往往是由于轴封气中带水和轻油,导致轴承润滑油稀释的结果。轴封气应当用干气。如必须用湿气,则必须紧靠轴封处设除液器,否则仍然会冷凝出液体。
  5.3 原油稳定与相关工艺相结合中的一些具体问题
  原油脱水或输送是要求常年连续运行的,原油稳定则不一定能做到。正压闪蒸或分馏则每年需要较多的检修时间,为了做到在检修或临时故障时不影响操作,加热热源不应设在稳定装置内。稳定原油进敞口罐不会有很大损耗,但从防火、防雷和环境保护考虑,至少应采用有呼吸阀和阻火器的油罐。需要注意的是,在稳定装置不正常或停产时,会有大量的气进罐,因此,稳定原油不宜直接进入浮顶罐。
  参考文献
  [1]油气处理及工艺.中国石化出版社.2010.
  [2]油气集输工艺技术.石油化工出版社.2007.


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