原油穩定設計工藝研究

萬力利

（大慶油田有限責任公司天然氣分公司四大隊,黑龍江 大慶 163113）

1 原油穩定界限

原油穩定的目的是降低原油集輸過程中的蒸發損耗。具體辦法是通過分出原油中易氣化的輕組分，降低原油的蒸氣壓。一般來說，在最高儲存溫度下的原油蒸氣壓不超過當地大氣壓即可達到穩定要求。在此條件下，原油的蒸發損耗一般不會超過0.2%。達到上述要求，只要將原油中C3及更輕組分的大部分以及部分C;分離出來即可。上述條件只是最低要求，有時為使損耗更低，或為兼顧凝液的合理利用，只要不影響原油質量，可考慮拔出更多一些。但必須注意到拔出量增多，能耗會相應增加，商品原油也將減少。此外，原油組分間的分割要求不宜過高，否則會導致能耗和費用大量增加。

2 穩定方法選擇

穩定方法主要有閃蒸分離和分餾兩類，閃蒸分離又分為負壓閃蒸和正壓閃蒸。高壓油田采用逐級降壓分離，可改善分離效果和節省壓縮機動力，最終還需進行穩定處理。

2.1 負壓閃蒸

負壓閃蒸是靠降低分離壓力，增加輕重組分的相對揮發度，在不專為原油穩定另行加熱的條件下，使原油中的輕組分部分脫出，降低原油的蒸氣壓。油田內原油脫水后進罐時溫度最高，負壓穩定就應設置在脫水油進罐之前。由于原油不需要再加熱，靠脫水器壓力可以直接向負壓塔頂進油。塔頂氣進壓縮機之前會有冷凝液，需設置除液器和排液泵。若采用可帶液的螺桿式壓縮機，則可省去這些設施。

2.2 正壓閃蒸

正壓閃蒸是靠提高溫度，使原油達到穩定。隨原油性質不同，在常壓下一般需加熱到90-150°℃。壓力越高，加熱溫度也越高。通入水蒸氣或采用較高閃蒸壓力，可降低加熱溫度。用伴生氣代替水蒸氣也有降低分壓的作用，但伴生氣在進壓縮機前不能冷凝，使壓縮機負荷增加。加熱過程需要設置換熱器和加熱爐，原油進出一般需要設泵。閃蒸出的氣經換熱和分離后需用壓縮機增壓送出。適當提高閃蒸壓力，有可能取消壓縮機和穩定原油泵。閃蒸氣(包括通入的水蒸氣)的熱也應當通過與來油換熱回收。

2.3 分餾

分餾法穩定可以隨不同要求有多種變型。若要求穩定原油中某輕組分盡量少，可采用塔頂進料和塔底加熱的提餾法。如對塔項氣中某重組分也有限制，則要求有提餾的分餾塔。如果塔頂限制C6。的拔出率，則溫度必須較低。當原油含水過多時，有可能在段塔板中出現冷凝水破壞分餾，為此，需設置側線抽水設施。由于原油組分和含水都會有較大波動，塔的運行工況將會與設計不符。實際抽很難保證正常運行。原油穩定的組分分割要求不必象煉油那樣嚴格。為此提出兩個簡化方案。

2.3.1 閃蒸加分餾

在上述閃蒸分離的基礎上，增加一個凝液提餾塔，壓縮冷卻后的凝液經過分水再進塔分餾，并將塔底產品送回原油。該塔只是為了將較重組分退回原油，僅需設幾個塔板，工藝也可以簡化。

2.3.2 簡化分餾

容易脫水的凝析油或輕質原油，可以考慮原油分流進塔.不設回流和再沸器。由于油中含水較低，水可從塔頂帶出。如果塔頂產品允許帶出較多重組分而采用較高的溫度，含水高一些的原油也能采用。在塔底進口以下加幾塊塔板，適當通入一些塔頂不凝氣或低壓伴生氣進行氣提，可提高拔出率，也可用于提高壓力或降低加熱溫度，同時也有利于水從塔頂帶出。這將增加玉縮動力，但對可拔出輕組分較少的原油將會有明顯效果。

3 能耗分析

在不同條件下，各種穩定方法的能耗有較明顯差別。由于原油組分不同，采用的方法和拔出率不同，用原油處理量進行能耗對比是難以說明的。若以拔出每噸氣相產品(不包括水份)耗用的動力和燃料氣為基礎，用計算的單位能耗進行比較，則能更好地說明問題。

3.1 負壓閃蒸能耗

前面說過負壓閃蒸可不設泵，而且不需專門加熱，因此能耗主要是壓縮動力和閃蒸氣帶走的熱。如進氣壓力為0.05～0.07MPa，壓縮比為5，閃蒸氣耗動力為42kwh/t。每噸閃蒸氣帶走的熱相當于15m3燃料氣。動力和燃料折合對比能耗為1068MJ。能源費合計為12.8元。

3.2 正壓閃蒸能耗

正壓閃蒸能耗主要是泵、壓縮機的動力和燃料。泵用于原油增壓，總能耗取決于原油量和加熱與換熱的阻力。對氣相產品來說，拔出率越高則單位能耗越低。

3.3 分餾能耗

分餾方法變型很多，加上要求的不同和具體設計上的差異，能耗會有較大差別。有回流的分餾塔，燃料氣耗約增加10～20m"/t。如果塔側和塔底都用泵進行再沸循環，則泵的動力還要增加。

4 建議

隨原油組分和具體設計不同，在能耗、投資和經濟效益上會有很大差異。各種方案有各自的特點和用途，不能簡單地肯定一種而否定其他。只能按照具體情況分析比較，合理制訂方案。

4.1 負壓閃蒸最好能利用原油脫水溫度進行。由于不需要換熱、加熱設施，也就不需要用泵提升，從而使工藝簡化，投資和能耗都比較低。如果希望C3及C4拔出得更完全一些，特別是在原油脫水溫度較低時，不能靠采用很低的負壓或另行加熱來實現。因為這將造成設備和投資增加很多，有可能不如采用加熱閃蒸。

4.2 這兩種算法因為沒有合理反映出不同能源品位，都還不能完全說明問題。如能做到熱電結合或熱動結合，能耗將減少。若將各種原油穩定方法與相關工藝結合，都有可能節能和減少投資。

4.3 正壓閃蒸雖不能很好進行原油組分間的分割，但工藝簡單、操作彈性很大，達到處理量大小相差3-4倍是可能的。而分餾法雖能較好地按組分分離，但工藝要復雜得多，操作彈性又很小，改造起來也很麻煩。

4.4 按照穩定輕烴的質量標準，穩定輕烴的蒸氣壓和車用汽油相當，比較容易儲存利用。如過分限制重組分的拔出，將造成產品難以銷售。油氣集輸規范規定原油中C6拔出率不超過5%的提法，顯然不宜作為硬性規定。

5 規劃設計中一些問題

5.1 原油分子量取值問題

原油組成是由色譜分析和實沸點蒸餾得出的，一般以重量百分數表示，而在工藝計算時需要折合成分子組成。在折算中最棘手的問題是原油的最重組分分子量應當取多少。如果分子量取大了，則最重組分的分子分率減少，輕組分的分子分率增大，從而造成計算的輕組分變大。分子量偏大100，可能使拔出率增大近1倍;而且對輕組分含量越少的原油影響越明顯。有些儀器測定的分子量明顯偏大，目前還找不出原因。如果由其他方法測出的分子量偏小，則設計中寧可取較小值。

5.2 負壓閃蒸中的問題

負壓閃蒸存在帶液式螺桿壓縮機軸承易損和腐蝕間題。軸承易損往往是由于軸封氣中帶水和輕油，導致軸承潤滑油稀釋的結果。軸封氣應當用干氣。如必須用濕氣，則必須緊靠軸封處設除液器，否則仍然會冷凝出液體。

5.3 原油穩定與相關工藝相結合中的一些具體問題

原油脫水或輸送是要求常年連續運行的，原油穩定則不一定能做到。正壓閃蒸或分餾則每年需要較多的檢修時間，為了做到在檢修或臨時故障時不影響操作，加熱熱源不應設在穩定裝置內。穩定原油進敞口罐不會有很大損耗，但從防火、防雷和環境保護考慮，至少應采用有呼吸閥和阻火器的油罐。需要注意的是，在穩定裝置不正?；蛲．a時，會有大量的氣進罐，因此，穩定原油不宜直接進入浮頂罐。

[1]油氣處理及工藝.中國石化出版社.2010.

[2]油氣集輸工藝技術.石油化工出版社.2007.