壓氣站輕烴裝置運行效率低的原因分析與優化對策

牛書水 丁帥

【摘 要】2018年以來，油氣集輸總廠對輕烴裝置運行效率低的問題進行調查分析，了解到輕烴裝置運行不優化是影響其輕烴裝置效率低、能耗高的主要問題。技術人員和工人技師集思廣益，制定了優化對策并實施，取得了良好的經濟和社會效益。

【關鍵詞】壓氣站;輕烴裝置;運行效率;原因分析;優化對策

1、概況

東營壓氣站輕烴崗管理著一套50×104m3/d的天然氣處理裝置，自1991年投產以來已運行了28年，它擔負著輕烴生產的重要任務，是壓氣站主要生產裝置。其主要設備有三臺干燥塔、一座冷箱、兩臺膨脹機、一座脫乙烷塔，一座液化氣塔。共分為三個生產工序：干燥工序、制冷工序、分餾工序。進站伴生氣由壓縮裝置增壓至3.0MPa后，進入輕烴裝置，經過干燥塔脫水至4PPm，再進入丙烷蒸發器及膨脹機制冷至-75℃，冷凝液輸送至脫乙烷塔進行分餾處理，脫乙烷塔頂產品即是天然干氣，脫乙烷塔塔底液烴輸送至液化氣塔進行分餾處理，液化氣塔塔頂產品為油田混合烴，塔底產品為穩定輕烴。由于這一套天然氣處理裝置已運行28年，存在設備運行效率低，導致天然氣處理裝置C3+收率低、能耗高的問題，為此我們對該裝置的運行操作進行了一系列的優化調整，以期提高其C3+收率低增加產量，降低生產能耗。

2、輕烴裝置運行效率低問題調查

我們查閱了2018年的生產情況統計及生產裝置報表，發現自天然氣處理裝置的生產參數與理想值都有一定的偏差，我們對其原因進行了統計、歸類，對輕烴裝置運行效率低的原因制作出了問題調查表（表1）。

調查結論：通過輕烴裝置運行效率低的問題調查表我們可以看出：輕烴裝置運行不優化是影響其輕烴裝置效率低、能耗高的主要問題。

3、主要原因分析

針對輕烴裝置運行不優化是主要影響因素，經多次分析、論證，認為造成輕烴裝置運行不優的主要影響因素共有4項，分別是：干燥系統運行不優;制冷系統運行不優;分餾系統運行不優;操作工技術水平低。

2.1干燥系統運行不優

壓氣站主要接收勝采伴生氣、東辛伴生氣，經離心機增壓至2.8MPa左右輸送至輕烴裝置，首先進入干燥系統，脫水至4PPm（露點-80℃左右），再進入后路制冷系統。但在運行中，我們通過露點儀測得干燥后的天然氣露點不到-80℃，最高時在-40℃，為更清楚的顯示存在問題及其影響程度，QC小組將2008年7月份天然氣露點測得數據做了統計分析，因進裝置氣吸附效果不好，使制冷系統運行不正常，影響制冷溫度導致C3+收率低，綜合能耗增大。據我們分析，吸附效果不好的因素有兩個：

（1）另外外輸管網壓力不穩定導致再生氣量與冷氣量波動大，影響了干燥效果，進而影響了吸附效果。（2）干燥塔分子篩損壞嚴重，滿足不了生產要求。在2009年檢修期間，我們對干燥塔分子篩進行了檢查，發現內部分子篩損壞嚴重，判斷是因為塔內壓力波動大，增大了分子篩之間的摩擦，至使分子篩粉塵化，影響了分子篩吸附效果。干燥效果不好，能直接影響制冷效果，從而影響C3+收率低，因此定為主要原因。

2.2制冷系統運行不優

經過干燥后的伴生氣首行進行丙烷預冷，將溫度降到-35℃后，進入膨脹機，經過等熵絕熱過程后將溫度降到-75℃左右，主要設備是2臺膨脹機、丙烷蒸發器及3臺DPC-2804增壓機。3臺DPC-2804增壓機是在2004年從庫伯公司引進的代替了原4KOC機組對丙烷進行壓縮。丙烷蒸發器2007年經改造，運行效率提高，溫度能夠控制在-30～-35℃之間。但膨脹機運行效率不高，其制冷度夏季在-65℃左右，冬季勉強能-70℃左右。在，而影響膨脹機的運行效率的因素有：

（1）膨脹機膨脹機比。因受裝置入口壓力的影響，膨脹機的入口壓力在2.3～2.45MPa，而出口壓力在1.25MPa左右，因此其膨脹比在2.1左右，而膨脹比最佳值為2.6。（2）膨脹機轉速。因受壓力影響，膨脹機轉速在27000pra/min，而最佳值在30000～32000pra/min，與理想值偏差太大。

以上原因導致制冷溫度在-65℃～-70℃，與理想值-75℃以下差距很大。因為在輕烴生產中影響輕烴收率及產量的關鍵參數是制冷溫度，這是主要的影響因素之一，因此為主要原因。

2.3分餾系統運行不優

分餾系統分為脫乙烷塔、液化氣塔兩個分餾塔，我站的三個產品油田混合烴、穩定輕烴及天然干氣均出自分餾系統。而兩臺分餾塔的壓力、溫度直接影響了產品收率與產量。因此此因素定為主要原因。

2.4操作工技術水平低

輕烴崗職工18人，20%為國輕烴技師，78%為高級工，剩余2%為也中級工，對于輕烴裝置的工藝、設備熟練掌握，操作技術水平高，且輕烴崗是勝利油田輕烴裝置操作工技能鑒定場地，每年參加輕烴裝置操作工技術比武的職工均取得好的名次，因此為非主要原因。

通過以上驗證，我們找出造成配氣站無法檢修的主要因素有二個：干燥系統運行不優、制冷系統運行不優、分餾系統運行不優。

4、對策實施

我們根據輕烴裝置實際運行情況共同商討制定的對策，對輕烴裝置實施了以下操作：

3.1對干燥系統進行優化

2018年檢修期間，我們對三臺干燥塔的分子篩進行了全部更換，并制定了干燥系統運行規定。見附件1《干燥系統運行規定》。與此同時，為減少外輸管網壓力波動對再生、冷吹塔的影響，我們投用了PIC-007外輸壓力調節閥，將其壓力定在0.98MPa，將裝置外輸干氣壓力與外輸管網壓力差控制在0.3MPa左右，并保持平穩，減少對分子篩的沖擊，保護分子篩不受損壞。

3.2對制冷系統進行優化

為提高制冷系統膨脹機的運行效率，我們根據壓縮裝置實際運行狀況，將離心機末級壓力提升至2.85～3.0MPa，則膨脹機的入口壓力在2.65～2.8MPa左右，轉速提高至30000～32000rin/min則膨脹機膨脹比能達到2.5左右，大提高了膨脹機的運行效率，制冷溫度目前能達到-75℃～-80℃，在夜晚環境溫度低時能達-83℃。

5、對策實施效果

4.1裝置運行不優的問題得到解決

有效地解決了輕烴裝置運行不優的問題，將進輕烴裝置C3+收率提高至89.9%，綜合能耗降低至2490MJ/t。

4.2取得了良好的經濟效益

輕烴裝置的優化提高了輕烴收率及產量，實現了預期效果。經過統計分析，收率提升至89.9%，輕烴產量明顯提高，經計算，每天平均多產2噸輕烴，則：

Q3=A3M3t=2×0.59×330=389.4萬元

式中，A3——輕烴增產平均值：2噸/小時

M3——輕烴單價：5900元/噸

Q3——資金額，元

t——開工天數，330天

4.3取得了良好的社會效益

通過分析，找出了主要影響因素，據此制定了一套系統的優化方案，對輕烴裝置實際生產情況，在編制的優化方案的基礎上進行量化、細化，做到操作上有章可循，給職工操作提供了技術支持，員工操作水平有了很大提高。通過改進措施的實施，有效降低了職工勞動強度。

【參考文獻】

【1】邱礦武.提升輕烴回收裝置運行效率的措施分析? 《化工管理》2018年32期

作者簡介：牛書水（1965—），男，高級工程師，從事天然氣處理與加工輸送工作。