原油穩定工藝操作參數的優化研究

屈志偉 高乾 胡強 李正豪（.克拉瑪依市富城能源集團有限公司，新疆克拉瑪依834000；.北京迪威爾石油天然氣技術開發有限公司，北京00083）

隨著油田改革和滾動式開發的不斷深入，之前開發過程中只重視可靠性和使用性的方式已經不能保證油田開發的經濟效益。目前來說，在保證可靠性和使用性的前提下同時滿足整個工藝系統的經濟性要求、提高系統的能源利用率成為主要的研究環節。原油穩定的目的是降低原油的飽和蒸汽壓，使原油經濟效益最大化的同時保證后續儲運過程中的安全性。常見的原油穩定方法有閃蒸法和分餾法。閃蒸法投資低、能耗低，但分離精度較差，產品粗糙。分餾法投資高、能耗高，但分離精度高，組分分割效果好[1]。具體使用哪種穩定方法要綜合經濟效益來決定。本文通過HYSYS 軟件模擬對某聯合站現場工藝流程進行模擬，結合經濟性分析確定最優操作參數。

1 加熱閃蒸操作參數優化

隨著溫度的升高，原油的飽和蒸汽壓不斷的降低，獲得的穩定產品越多，C1～C4分離程度也越高，因此適當的提高閃蒸溫度有利于原油穩定的整體效果。但是溫度也不是越高越好，因為如果過分的追求穩定深度而一味的提高操作溫度，不僅在運行費用和能耗上造成巨大的浪費，而且隨著溫度的升高，穩定原油的數量會減少，原油中的重組分的分離會造成穩定原油品質的下降。因此，需要在保證穩定效果的同時綜合考慮經濟效益來確定穩定塔的最佳操作溫度。

過高的壓力會導致輕組分拔出率的降低，穩定后原油的飽和蒸汽壓也不能達到預期的要求，不僅增加能耗也嚴重影響原油穩定的效果。但如果操作壓力太低就會導致原油中重組分的拔出率過高，從而減少穩定原油的產量以及造成油料品質的降低。因此需要合理設定穩定塔的操作壓力。

穩定后原油最高儲存溫度下飽和蒸氣壓應低于當地大氣壓的0.7倍[2]。聯合站所在地區最低大氣壓的0.7倍為68.3kPa。在使用HYSYS軟件對不同參數下的實際工況進行模擬時，單獨改變進塔溫度或穩定塔操作壓力無法確定出工藝的最優操作參數。因此通過軟件的adjust功能將穩定原油的飽和蒸汽壓恒定在68.33kPa，同時改變原油的進塔溫度以及穩定塔的操作壓力，分析穩定產品與運行費用隨之變化的關系，再通過經濟性分析來找到最優操作參數。

下面通過計算凈收益來找出閃蒸穩定塔的最優操作參數[3]。原油穩定凈收益由原穩產品的價值減去未穩定時原油的價值和運行費用計算得出，見表1。

表1 原油穩定凈收益

由表1可知，當溫度為126.5℃，壓力為320kPa時，加熱閃蒸工藝的的凈收益出現峰值。

2 負壓閃蒸操作參數優化

2.1 溫度變化影響分析

負壓閃蒸的進塔溫度應與原油脫水工藝結合，從投資及能耗的角度出發，不宜單獨為負壓閃蒸裝置設置加熱爐。

在50℃時，穩定油的飽和蒸汽壓已經低于68.3kPa，隨著溫度的升高，不僅增加了前期脫水流程的能耗也會過多的拔出輕烴與塔底油的重組分。負壓閃蒸在較低溫度下進行有利于輕重組分的揮發，但溫度如果過低會因為表面張力的原因使氣體不能從液相中逸出從而使氣液相不能達到平衡。綜合分析后，將負壓閃蒸進塔溫度設置為脫水溫度50℃，不再進行加熱。

2.2 操作壓力變化影響分析

圖1 穩定深度參數隨溫度變化圖

操作溫度為50℃，設置壓力范圍為45kPa～80kPa。參數的變化情況如圖1所示。

壓力的降低，C4拔出率及C5拔出率的增長速度較快，通過降低操作壓力，提高拔出率，提升穩定深度是可行的。凈收益計算結果如表2所示。

表2 原油穩定凈收益

負壓閃蒸的操作壓力不僅僅是工藝計算決定的，它也要受到壓縮機能達到的負壓程度限制。目前國內的壓縮機負壓能力最低在60kPa（絕壓）左右[4]。一般來說，通過降低壓力來提高穩定深度的辦法比提高溫度更經濟。

由表可知，在壓力為65kPa時，負壓閃蒸工藝的的凈收益出現峰值。

3 結語

文章在綜合考慮經濟性和現場可實施性兩個方面，對聯合站的原油穩定工藝進行了研究。通過現場試驗以及理論模擬分析相結合，得出的主要結論如下：（1）結合現場數據使用HY?SYS 軟件模擬工藝流程，確定加熱閃蒸工藝操作溫度為126.5℃，操作壓力為320kPa，未穩定原油的飽和蒸氣壓降低至68.3kPa；（2）負壓閃蒸工藝操作溫度為50℃，操作壓力為65kPa，穩定原油飽和蒸氣壓降低至65.2kPa。