氣提原油穩定工藝模擬分析

劉迪

摘 要：原油負壓穩定工藝的輕烴收率受到多個參數的影響。利用HYSYS流程模擬軟件對常規負壓穩定工藝進行了模擬，并分析了穩定塔操作壓力及溫度對輕烴收率的影響。在常規工藝基礎上，引入氣提技術，通過HYSYS模擬發現氣提技術可以提高原油穩定深度，增加輕烴收率，同時研究了氣提氣量及組分對輕烴收率的影響。

關 鍵 詞：原油穩定；工藝模擬；氣提技術；輕烴收率

中圖分類號：TE 624 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2016）04-0827-03

Abstract： The light hydrocarbon yield of crude oil stabilization process is affected by multiple parameters. In this paper， conventional negative pressure stabilization process was simulated by using HYSYS process simulation software， at the same time， influence of stabilizers operation pressure and temperature on the yield of light hydrocarbon was analyzed. On the basis of conventional technology， the gas stripping technology was introduced into the stabilization process. The HYSYS simulation results prove that the gas stripping technology can improve the depth of crude oil stabilization process and the yield of light hydrocarbon. At last， effect of stripping gas volume and components on the yield of light hydrocarbon was investigated.

Key words： Crude oil stabilization； Process simulation； Gas stripping technology； Light hydrocarbon yield

原油經過脫水處理凈化后，在常溫常壓的條件下含有大量氣態的溶解氣（即C1-C4），因而使得原油的蒸汽壓力較高，在其儲存運輸過程中會產生大量油蒸汽排入大氣，浪費資源且污染環境，因此各國對于商品原油的蒸汽壓有著嚴格規定。為了使得原油成為合格產品，需要進行原油穩定，即使得凈化原油內的溶解天然氣組分氣化，與原油分離，徹底脫除原油內蒸氣壓高的溶解天然氣組分，從而降低常溫常壓下原油蒸汽壓。

原油穩定的方法目前有以下三種：

（1）閃蒸穩定法。通過利用閃蒸原理使得原油蒸氣壓降低的方法稱為閃蒸穩定。根據閃蒸容器的壓力情況，又將閃蒸穩定法分為負壓閃蒸和正壓閃蒸。

（2）分餾穩定法。依據原油內的輕、重組分揮發程度不同的特點，利用精餾原理將原油內的C1-C4組分脫除出去，從而使原油達到穩定的方法。

（3）多級分離。通常用于高壓油田，需要井口油氣具有足夠壓力，將原油分為多級進行分離穩定。實質上是利用若干次減壓閃蒸使原油達到一定程度的穩定[1]。

其中原油中C1-C4的質量含量低2.5%時無需加熱進行原油穩定時宜采用負壓閃蒸，我國大部分原油的C1-C4含量0.8%～2.0%，因而負壓閃蒸法在我國得到廣泛應用[2]。本文利用HYSYS流程模擬軟件對常規負壓穩定流程進行了模擬，通過引入氣提技術對原油負壓穩定工藝進行了優化，并對影響輕烴收率的因素進行了分析。

1 原油常規負壓穩定工藝模擬

進入聯合站的油氣水混合物先由分離器進行分離處理，分離后的油經過加熱、脫水等工藝后進入原油穩定工藝流程，本文以某聯合站的負壓穩定工藝為例，重點討論該原油穩定工藝，其他油氣處理流程不再贅述。

1.1 基礎數據及設計參數

利用HYSYS流程模擬軟件對原油常規負壓穩定工藝進行模擬計算。根據常規原油負壓穩定工藝流程建立物理計算模型如圖1所示。

模型基本參數：進塔未穩定原油流量1 200 t/d，即50 t/h），進塔溫度60 ℃，閃蒸罐操作壓力60 kPa（絕對壓力），壓縮機出口壓力200 kPa，分離器溫度28 ℃。未穩定原油組分組成見表1所示。

1.2 原油負壓穩定工藝模擬分析

1.2.1 C2-C5拔出率

利用HYSYS對相關參數進行計算，計算分析結果如下表2。

通過上述數據可以看出，原油常規負壓穩定工藝的C2-C5拔出率較低。

1.2.2 穩定塔操作壓力及溫度的影響

分別改變穩定塔的操作壓力及操作溫度，利用HYSYS進行模擬，得出不同壓力或溫度下穩定原油，凝析油，穩定氣量等隨變量的變化情況。改變穩定塔的操作壓力，使塔的操作壓力在30～70 kPa范圍內變化，得到曲線圖2。

通過圖2可以看出，隨著穩定塔的操作壓力逐漸升高，穩定原油及凝析油的產量下降，穩定氣的產量上升。原油負壓穩定的操作壓力通常為50～70 kPa，該操作壓力受到壓縮機入口所能達到的真空度的制約，故單純靠降低操作壓力以提高穩定深度不可取。

改變穩定塔的操作溫度，使得操作溫度在50～90 ℃范圍內變化，得到圖3。

通過圖3可以看出，隨著穩定塔操作溫度的升高，穩定原油產量降低，穩定氣及凝析油的產量增加，即輕烴收率增加。然而隨著穩定塔操作溫度升高，即原油進塔溫度升高，原油升溫的能耗很高，故依靠升溫提高凝析油的收率是不經濟的[3]。

2 氣提技術提高負壓穩定深度

2.1 氣提工藝簡介及其模擬

原油負壓穩定工藝依據的是相平衡汽化的原理，而只需要有效的降低輕組分的蒸汽分壓即可促使原油中的輕組分汽化[4]。氣提負壓穩定工藝就是利用了這一原理，通過向原油穩定塔內通入更容易分離的氣體，從而減少塔內輕烴組分的蒸汽分壓，使原油中的輕組分更易汽化，最終達到更好的穩定效果[5]。

利用HYSYS流程模擬軟件，以氣提量600 Nm/d進行模擬計算（氣提氣組分見表3），建立模型圖4所示。

2.2 穩定深度分析

2.2.1 原油C2-C5拔出率

通過表2與表4的對比可以看出來，利用氣提技術后，原油C2-C5組分的拔出率相比常規負壓穩定工藝有較大幅度提高。

2.2.2 氣提氣量及組分的影響

分別改變氣提氣的氣量及組分，利用HYSYS進行模擬，得出不同氣量或組成條件下凝析油，穩定氣量，壓縮機功耗等隨變量的變化情況。

（1）氣提氣組分的影響

改變氣提氣的組分，使得氣提氣組分變貧或變富，以得到不同氣提氣組分下氣相產品的收率（即拔出率表5）。

不同氣提氣組分條件下C2-C5拔出率如表6所示。

通過表5及表6可以得出，氣提氣的組分越貧，C2-C5的拔出率越高，氣提效果越好。

（2）氣提氣量的影響

改變氣提氣的氣量，使氣量在300～1 800 Nm?/d范圍內變化，利用HYSYS模擬后得到以下圖5。通過圖5可以看出，隨著氣提氣量的增加，穩定原油產量下降，穩定氣及凝析油的產量逐漸增加，氣提效果越好。然而，需要注意的是，在進行氣提過程同時帶走了C5+以上的組分，實際設計中應考慮C6組分的拔出率，并且壓縮機的能耗及穩定塔塔徑會隨氣提量變化，需要合理優選[6]。

3 結 論

（1）原油負壓穩定工藝輕烴收率（包括不凝氣及凝析油）隨穩定塔操作壓力降低及穩定塔操作溫度升高而增加，常規方法雖可以滿足原油儲存飽和蒸汽壓的要求，但是輕烴收率較低，沒有充分地提高原油的利用率及經濟收益[7]。

（2）利用氣提技術可以提高原油穩定深度，氣提氣量越大，氣提氣組分越貧，輕烴收率越大，可以取得較好的穩定效果。

（3）采用氣提流程的原油負壓穩定工藝，壓縮機能耗會隨著氣提量變大而增加，并且額外增加了塔板的投資，故生產中不能一味追求收率，應尋求輕烴收益和能耗的平衡點。

參考文獻：

[1] 李德春.利用氣提技術提高負壓原油穩定收率研究[D].大慶：大慶石油學院，2003：5-6.

[2] 張玉蘭.原油穩定機理及方案探討[J].中國石油和化工和化工標準與質量，2013（7）：270.

[3] 王婭婷，李 佳，王 琳，，等.負壓閃蒸原油穩定工藝的模擬與運行參數優化[J].石油與天然氣化工，2015，44（2）：18.

[4] 張航，賈慧宇.原油穩定裝置汽提技術研究[J].化學工程與技術， 2014（ 4）： 63-67.

[5] 魏自科，袁海玲，楊建華.原油穩定工藝節能技術應用研究[J].節能，2004（1）：27-28.

[6]吳慶友.氣提氣對原油負壓穩定深度的影響分析[J].化學工程與裝備，2015（03）：89-92.

[7]吳慶友.氣提氣對原油負壓穩定深度的影響分析[J].化學工程與裝備，2015（03）：89-92.