冀東油田油氣處理廠放空氣體的回收和利用

2015-10-31 05:30:17張立群張麗萍中國石油冀東油田分公司油氣集輸公司

石油石化節能 2015年12期

李　永　劉　洋　張立群　張麗萍（中國石油冀東油田分公司油氣集輸公司）

冀東油田油氣處理廠放空氣體的回收和利用

李永劉洋張立群張麗萍（中國石油冀東油田分公司油氣集輸公司）

多年來，放空氣體的燃燒排放問題一直制約著冀東油田高尚堡油氣處理廠的生產運行，這即浪費了能源，又污染了大氣環境。基于分析、查找放空氣體產生的原因及其來源，并根據實際情況采取相應解決措施，如工藝流程改造、生產方式調整等。通過上述措施的實施，完全實現了放空氣體的回收利用，目前可以回收可燃氣體2.3×104m3/d。不僅節約資源、增加了企業經濟效益，而且達到了保護環境的目的。

冀東油田油氣處理廠放空氣體原因分析解決措施

冀東油田油氣集輸公司高尚堡油氣處理廠主要有天然氣處理、原油穩定2套裝置。自2006年建成投產以來，放空氣體的問題一直是困擾生產運行的重點難題；放空的天然氣不僅造成資源浪費，而且不符合目前油田HSE管理理念及節能減排循環利用綠色發展的要求。在這種情況下，該廠以治理、回收放空氣體為課題進行了探討和研究，通過對工藝流程、操作方式等多方面進行逐步分析、逐層查找，完全實現了放空氣體的回收，達到安全環保的效果。

1　工藝簡介

1.1天然氣處理裝置

高尚堡油氣處理廠天然氣處理裝置（圖1）是1套以回收液化石油氣和輕質油為主的冷凝處理裝置，整套裝置采用了正升壓工藝，采用先進的膨脹機制冷加丙烷輔助制冷的混合制冷工藝，制冷溫度最低可達-95℃，屬于典型的深冷處理裝置［1］。

圖1　天然氣處理裝置工藝簡圖

1.2原油穩定裝置

高尚堡油氣處理廠原油穩定能力為250×104t/a，使冀東油田原油的穩定率達到100%。在原油穩定處理中采用不完全精餾法穩定工藝（圖2），把原油加熱到一定溫度，利用精餾原理，使汽液兩相經過多次平衡分離，使其中易揮發C1～C5及部分C6以上的輕組分盡可能轉移到氣相；而難揮發的重組分保留在原油中，從而使原油在常溫常壓儲存和輸送過程中保持穩定，消除原油的蒸發損耗，達到了原油安全外輸的目的。

圖2　原油穩定工藝簡圖

2　放空氣體來源分析

2.1膨脹機密封氣

天然氣處理裝置的制冷膨脹機放空氣體主要來自于密封氣。由于透平膨脹機在低溫狀況下工作，而其軸承、機身處在常溫環境之中，為了減少高壓低溫氣體通過密封的泄漏而降低冷量損失，防止軸承潤滑油凍結造成整個機組失效，在機組中采用常溫的密封氣體通入密封中段，以阻止低溫氣體向軸承段泄漏，保證機組的安全。而密封氣進入機組后隨機組潤滑油一起回到油箱，然后從油箱排放到火炬系統。

2.2重接觸塔

重接觸塔是衡量天然氣處理裝置效率高低的關鍵設備，其塔頂設計運行壓力為0.75 MPa，部分干氣再通過干氣壓縮機增壓外輸，而多余的干氣必須進行放空才能控制塔頂壓力。塔頂壓力控制設計不合理，不僅造成天然氣資源的浪費，還多次由于系統波動大，塔頂壓力不穩定引起塔底增壓泵不上量，導致機封損壞；同時，干氣減壓過程中部分壓力能未得到有效利用。

2.3原油緩沖罐

原油穩定裝置原油緩沖罐不凝氣原設計作為原油加熱爐燃料氣［2］，因其壓力和組分不穩定，嚴重影響了加熱爐的正常運行；特別冬季整條管線易凍堵，致使加熱爐連續停爐，影響裝置的運行效率，因此只能將其進行放空處理。

2.4脫丁烷塔

天然氣處理裝置脫丁烷塔的壓力是通過產品回流罐的氣相來控制的，即當回流罐壓力過高時，就要通過自動調節閥放空卸壓至火炬系統來保持塔頂壓力的平穩。

2.5各系統排污

高尚堡油氣處理廠裝置排污系統原設計“高壓到低壓、低壓到常壓”。在整個裝置排污系統中末端總會出現放空氣體，在實際運行中只有將排污罐的放空閥打開，保持其壓力為常壓才能使各系統排污順暢。

3　解決措施

1）將從油箱排放出來的密封氣（壓力為0.25 MPa）引到低壓外輸氣系統（壓力為0.10～0.18 MPa）加以利用，既保障了油箱低壓又回收了密封氣，而且改動不大，原流程保留。當加油或檢修需要卸壓到零時可通過原流程進行。如圖3所示，藍色線為新增管線。

2）將重接觸塔壓力由當初設計的運行壓力0.75 MPa提升到1.0 MPa，并增加塔壓力自控閥，維持其運行平穩。同時，對于用戶從調壓閥前直接進行外供中壓干氣，提升了對于壓力能的利用，在減壓過程中進一步回收冷量。經過改造后，有效地減少放空天然氣約為1.2×104m3/d（℃，101.325 kPa），并停運了外輸干氣壓縮機（圖4）。

3）因不凝氣量大、重組分多，所以具有很高回收價值。為此，增加了不凝氣回收系統，主要是利用1臺45 kW變頻控制的壓縮機，回收其不凝氣并增壓后輸送到天然氣處理系統。經過相應改造后，其系統可回收不凝氣約為3000 m3/d，可回收輕烴1.5 t/d。工藝改造如圖5所示。

圖3　膨脹機系統工藝簡圖

圖4　重接觸塔壓力控制改造前后流程對比

圖5　原油緩沖罐不凝氣回收流程簡圖

4）在脫丁烷塔放空調節閥后增加了1條與濕氣分離器相連的DN25管線，在運行時關閉去火炬放空的流程，打開去濕氣分離器的流程。當脫丁烷塔壓力過高時，可直接放空泄壓至天然氣處理系統進行回收。如圖6所示，紅色線為新增管線。

5）將排污罐的氣相管線接入原有的45 kW回收氣壓縮機入口，同時可以通過調整壓縮機頻率或進出口連通閥來降低回收氣壓縮機入口壓力的方式，回收排污罐放空氣體，進入天然氣處理裝置原料氣回收利用［3］，并保證了排污罐壓力適合不同壓力等級排污的需要。通過相應改造后可以回收放空氣體約600 m3/d。其工藝流程如圖7所示，紅色線為新增管線。