降低北I-1原油穩(wěn)定燃料氣消耗技術應用

張長寶　（大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

降低北I-1原油穩(wěn)定燃料氣消耗技術應用

張長寶（大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

為了解決北I-1原油穩(wěn)定裝置原油換熱器換熱效率下降、加熱爐燃料氣消耗量增加的問題，通過應用浮頭式連續(xù)螺旋折流板技術換熱器，實現(xiàn)了殼程流體螺旋狀斜向流動，具有更好的防沉積和強化傳熱效果，使原油穩(wěn)定率達到了100%。每年可多穩(wěn)定原油32.74×104t，增產輕烴1.485×104t/a，年可節(jié)約加熱爐燃料氣125×104m3。連續(xù)螺旋折流板換熱器可以更好地適應原油穩(wěn)定裝置，提高換熱效率和原油穩(wěn)定率。

原油穩(wěn)定；換熱器；加熱爐；燃料氣

1　裝置簡介

北I-1原油穩(wěn)定裝置于2005年10月投產，設計處理原油400×104t/a，操作彈性范圍為50%～110%，設計生產輕烴88.59 t/d，其主要目的是脫出原油中輕組分，減少原油在運輸、儲存過程中的蒸發(fā)損耗。

主要工藝流程是采油一廠來的原油計量后進入原油緩沖罐，經穩(wěn)前泵增壓后與穩(wěn)后原油換熱至143～163℃，然后分為4路進入原油加熱爐，加熱至160～180℃進入原油閃蒸罐，在0.12～0.17 MPa壓力下進行閃蒸分離，液相穩(wěn)后油經穩(wěn)后油泵加壓進入原油換熱器與穩(wěn)前原油換熱溫度降至60℃，經計量返輸回采油一廠；氣相首先進入空冷器，冷卻至50℃以下進入后水冷器降溫至40℃，進入三相分離器進行輕烴、不凝氣、水三相分離，輕烴用輕烴泵輸至輕烴罐區(qū)，不凝氣進入常溫油吸收裝置，污水進入污水處理系統(tǒng)[1]。

2　裝置運行現(xiàn)狀

北I-1原油穩(wěn)定裝置投產時設計10臺固定管板式原油換熱器，2010年增加6臺浮頭式1/4螺旋折流板換熱器，為第1、7、8組。運行穩(wěn)定后對16臺換熱器按組進行了測試分析。測試時，加熱爐溫度為159℃，接近設計溫度（160～180℃），該組測試數據能體現(xiàn)換熱器的運行效果[2]。測試數據見表1。

表1　北I-1原油換熱器測試數據

新?lián)Q的1/4螺旋折流板換熱器平均傳熱系數為108 W/(m2·℃)，比原弓形折流板換熱器傳熱系數（平均30 W/m2·℃)高3倍多。改造后加熱爐溫度由140℃提高至159℃，同時，原油出換熱器溫度由75℃降至62℃，不需回摻來油即可滿足采油廠回油溫度要求。

換熱器運行2年后，又出現(xiàn)換熱器換熱效率下降造成回油溫度高的問題。原油換熱效果差、回油溫度高，主要受制于第2到第6組10臺固定管板式換熱器，由于結構原因，這10臺換熱器無法像浮頭式進行抽芯子清洗，影響了換熱效率，導致回油溫度達到75℃以上（設計小于70℃）。為滿足采油廠對回油溫度的要求，裝置一直將部分來油摻入回油中降低回油溫度，造成2014年原油穩(wěn)定率只有78%，每年有70×104t原油沒有經過穩(wěn)定，不僅造成燃料氣浪費損失，還影響了裝置的原油穩(wěn)定率和油烴產量。2014年少產輕烴2.1×10t，輕組分蒸發(fā)損耗210 t。

3　技術改造措施

為提高原油換熱器效率和原油穩(wěn)定率、減少加熱爐燃料氣消耗，有必要對10臺固定管板式換熱器進行技術改造。根據1/4螺旋折流板換熱器的應用考核數據，在設計合理和制造精度達標的前提下，傳熱系數比弓形折流板換熱器高50%～60%，能適應原油穩(wěn)定裝置。根據杏九原油穩(wěn)定裝置的連續(xù)螺旋折流板換熱器考核數據，可實現(xiàn)殼程流體純螺旋狀斜向流動，且具有更好的防沉積和強化傳熱效果。在1/4螺旋折流板換熱器的基礎上，傳熱系數可進一步提高5%～10%，因此，確定了這10臺換熱器改造選用浮頭式連續(xù)螺旋折流板技術[3]。

2015年5月，做了10臺連續(xù)螺旋折流板換熱器的改造方案，并由大慶油田設計院承擔了改造方案設計；9月14日完成現(xiàn)場安裝，9月18日進行了現(xiàn)場運行情況測試，具體數據見表2。

新?lián)Q熱器相比原換熱器內徑減少200 mm，折流板間距減少了34 mm，流速提高了0.234 m/s。由表2可知，新?lián)Q熱器傳熱系數提高明顯。

表2　2015年北I-1換熱器改造設計參數

4　改造運行效果

分別錄取2014年檢修前后和2015年改造檢修前后10 d原油穩(wěn)定量和輕烴產量數據（表3）。

表3　2014年檢修前后和2015年改造檢修前后10 d數據

由表3可以看出，北Ⅰ-1原油穩(wěn)定裝置2014年未更換換熱器時，檢修前后原油穩(wěn)定量和輕烴產量沒有明顯變化，2014年北Ⅰ-1原油穩(wěn)定率只有78%；2015年檢修期更換了10臺連續(xù)螺旋折流板換熱器，連續(xù)運行3個月后，比檢修前和2014年日多穩(wěn)定原油992 t，增產輕烴45 t，實現(xiàn)原油100%穩(wěn)定。

5　結論

1）改造后北Ⅰ-1原油穩(wěn)定裝置可實現(xiàn)全部穩(wěn)定采油廠來油，原油穩(wěn)定率達到100%。

2）每年可多穩(wěn)定原油32.74×104t，增產輕烴1.485×104t/a。

3）輸送蒸發(fā)損耗按1%計算，年減少原油輸送時的蒸發(fā)損耗148.5 t。

4）在2015年原油穩(wěn)定量的情況下，根據加熱爐的能耗指標1007 m3/（104t·℃）計算，回油溫度由75℃降至70℃，年可節(jié)約加熱爐燃料氣125× 104m3。

[1]劉清.原油穩(wěn)定裝置中防沉積換熱器的應用[J].油氣田地面工程，2011（4）：87-88.

[2]劉濤.原油換熱器換熱效果存在問題研究[J].中國化工貿易，2012，5（5）:81．

[3]于朋朋.樁西采油廠樁西聯(lián)合站原油穩(wěn)定工藝研究[J].中國石油大學勝利學院學報,2015（1）：31-33.

（編輯王艷）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.06.013

張長寶，工程師，2007年畢業(yè)于東北石油大學（化學工藝專業(yè)），從事天然氣加工方面的工作，E-mail：zhangchangbao@petrochina. com.cn，地址:黑龍江省大慶油田有限責任公司天然氣分公司工程技術大隊，163416。

2016-02-18