神木天然氣處理廠凝液閃蒸氣回收利用探索

高小鍵，占 賽，孟鳳鳴，盧 靜，錢 凱，趙彥女，南 春，鄧 濤

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

神木天然氣處理廠凝液閃蒸氣回收利用探索

高小鍵，占 賽，孟鳳鳴，盧 靜，錢 凱，趙彥女，南 春，鄧 濤

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

針對神木天然氣處理廠目前脫水脫烴來凝液的閃蒸氣導入低壓放空火炬燃燒的現狀，從原設計工藝流程上分析，探討了閃蒸氣回收供導熱油爐使用燃料氣的可能性、安全性、經濟性，從而達到節約資源、降低環境污染、降低運行成本的目的。

脫水脫烴；凝液；閃蒸氣；回收利用

凝液閃蒸是在一定壓力、溫度條件下尚未達到沸點的輕烴以液態存在，當壓力迅速下降后，輕烴的沸點也迅速下降，所以發生瞬間氣化蒸發的過程。

神木天然氣處理廠天然氣脫水脫烴采用丙烷制冷低溫冷凝分離工藝，運行壓力5.7 MPa左右，丙烷制冷溫度-15℃（冬）/-5℃（夏），低溫分離器分離出的冷凝液經管輸進入壓力系統為0.5 MPa的閃蒸分離器進行氣、水、油的三相分離，分離出的含甲醇污水進入含醇污水罐，分離出的凝析油經穩定后進入穩定凝析油罐，閃蒸出的天然氣目前生產狀態下是導入低壓放空系統燃燒[1，2]。

1 凝液閃蒸氣回收利用工藝現狀及存在問題

1.1 神木天然氣處理廠凝液閃蒸氣利用工藝現狀及存在問題

神木天然氣處理廠凝液閃蒸設計采用定壓閃蒸（0.5 MPa），脫水脫烴來凝液溫度為-15℃（冬）/-5℃（夏），壓力為5.7 MPa，經凝液換熱器與導熱油換熱后將凝液加熱至40℃進入閃蒸分離器進行三相分離，分離出的未穩定凝析油進入凝析油穩定撬加熱至140℃進行穩定，要求穩定后的凝析油在38℃條件下的飽和蒸汽壓不高于60 kPa，凝析油穩定的塔頂氣與閃蒸分離器的閃蒸氣混合在一起后進入套管換熱器與脫水脫烴來凝液進行逆流換熱，閃蒸氣溫度由34℃降至-1℃，而后進入立式分離器進行分離，分離后的閃蒸氣可供給導熱油爐燃料用氣，也可通過放空系統進入低壓火炬進行燃燒（目前在用）。具體工藝流程（見圖 1）。

圖1 工藝流程圖

目前神木天然氣處理廠凝液閃蒸氣回收利用主要存在以下兩個方面的問題：（1）閃蒸氣中重烴組分含量超標，在溫度降低的過程中有凝析油析出，直接提供給導熱油爐用燃料氣存在導熱油爐點火時閃爆的安全隱患；（2）導熱油爐在夏季只供給閃蒸分離及凝析油穩定用熱，來自脫水脫烴的冷凝液并非持續，導熱油爐用氣也不持續，目前閃蒸氣回收利用流程，在導熱油爐停爐時會造成閃蒸分離器發生超壓。

1.2 存在問題分析

通過對凝液閃蒸在40℃、凝析油穩定在140℃條件下閃蒸氣的全組分分析以及穩定后凝析油飽和蒸汽壓的測定，發現閃蒸氣C6+組分超過2.13%，38℃時穩定凝析油飽和蒸汽壓45 kPa，可以得出目前凝析油穩定運行溫度偏高（見表1）。

表1 140℃時閃蒸氣組分

凝液閃蒸氣供導熱油爐用燃氣，因為上游脫水脫烴排液設定是低溫分離器液位到一定值后，調節閥自動打開排液，造成進閃蒸分離凝液的不連續，導致用熱不連續，而導熱油爐夏季只供閃蒸分離及凝析油穩定用熱，因此會導致導熱油爐用氣不連續，當閃蒸氣量大于導熱油爐用氣量時，目前設計的流程只有手動放空流程，無定壓保護系統，會導致閃蒸分離器超壓，存在一定的安全隱患。

2 凝液閃蒸氣回收利用方案及其可行性分析

2.1 現場實驗確定凝析油穩定最佳溫度

根據實際情況設定凝液換熱器溫度為40℃，測定不同凝析油穩定溫度對應穩定后凝析油的飽和蒸汽壓，由下圖可知，凝析油穩定溫度設定為90℃時，測出閃蒸氣C6＋組分0.46%，較穩定溫度在140℃時有所降低，穩定凝析油飽和蒸汽壓為58 kPa，滿足設計不高于60 kPa的要求，因此建議凝析油穩定溫度定為90℃，具體參數（見表 2，圖2）。

表2 90℃時閃蒸氣組分

圖2 穩定凝析油飽和蒸汽壓與溫度關系

2.2 立式分離器出口管線增加定壓放空流程

由前面問題分析，當導熱油爐因溫度達到設定值而自動停機后，因為現有流程中并無定壓放空流程，因此有造成閃蒸分離系統超壓的風險。為解決這一存在問題，提出的解決辦法是在立式分離器出口增加去低壓放空系統的定壓放空流程，確保導熱油爐在停運期間閃蒸分離系統壓力的穩定，根據導熱油爐要求的供氣壓力在0.2 MPa～0.4 MPa，為確保立式分離器分離效果，建議定壓放空壓力設定為0.25 MPa，具體增加流程（見圖 3）。

圖3 立式分離器出口增加定壓放空調節閥

關于增加的定壓放空流程的定壓放空閥選型，在廣泛調研天然氣處理廠目前在用閥的基礎上選出了兩種閥：（1）自力式調節閥，優點是投資費用少，不需要增加儀表風或者信號線，缺點是調節靈敏度相對低；（2）選擇Samson氣動調節閥，目前處理廠閃蒸分離器閃蒸氣出口管線設置即為此型號的閥門，該調節閥的優點是調節可靠、靈敏度高，缺點是調節閥本身費用較高，且要就近引入儀表風管線及就近的備用信號電纜箱引信號線并在中控室上位機進行組態，現場施工工作量較大。綜合現場定壓靈敏度要求及施工工作量，建議使用自力式調壓閥。

3 凝液閃蒸氣回收利用效益評價

據近年來神木天然氣處理廠導熱油爐冬季和夏季用氣量統計分析，導熱油爐冬季日均用氣量0.2×104m3，夏季日均 0.1×104m3，全年用氣量在 55×104m3，凝液閃蒸氣回收供導熱油爐用燃料氣后，年節約燃料氣55×104m3，按每立方米天然氣1.0元計算，年可節約費用55萬元，具有較高的經濟效益；此外，相比未回收之前直接導入低壓火炬燃燒，還可減少碳排放55×104m3×（1 000÷22.4）×44=108t/a，具有良好的環境效益。

4 結論和認識

（1）通過對神木天然氣處理廠凝液閃蒸分離的溫度控制參數的實驗，確定了合理的閃蒸分離及凝析油穩定溫度，避免了過度閃蒸及穩定，從而降低了閃蒸氣中的重烴組分，為凝液閃蒸氣的回收利用的安全性提供了數據證明。

（2）針對現有凝液閃蒸氣回收利用中未考慮到導熱油爐停運期間，閃蒸氣壓力會逐漸升高導致系統超壓風險的情況，通過在立式分離器出口增加定壓放空調節閥，充分降低了存在的風險。

［1］劉向東，周曉紅，等.海上平臺閃蒸氣回收利用研究［J］.行業論壇，2017，（3）：6-10.

［2］程高峰，蔣愛軍，等.應用KIMRAY自力式調節閥實現地面測試求產中的天然氣回收［J］．油氣井測試，2011，20（2）：47-51.

The condensate flash gas recycling exploration of Shenmu gas processing plant

GAO Xiaojian，ZHAN Sai，MENG Fengming，LU Jing，QIAN Kai，ZHAO Yannv，NAN Chun，DENG Tao
（Gas Production Plant 2 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Yulin Shanxi 719000，China）

To contrapose the condensate flash gas is burning at release flare of Shenmu gas treatment.Analysis from the original design process,the possibility,safety and economy of using fuel gas for hot oil furnace by flash steam recovery are discussed.In order to get the purpose of save resources,reduce environmental pollution,reduce the operation cost.

dehydration and hydrocarbon removal；condensate；flash gas；recycling

TQ965

A

1673-5285（2017）10-0139-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.10.037

2017－09-29

高小鍵，男，工程師，2010年畢業于西安石油大學石油工程專業，研究方向為天然氣集輸與處理。