穩定系統加工海上輕質凝析油的實現及優化

陳繼珍，賈中堂，黎祖芳(.中海石油葫蘆島精細化工有限責任公司，遼寧 葫蘆島 5000；.中海油能源發展股份有限公司銷售服務分公司，天津 30045)

0 引言

凝析油是指從凝析氣田的天然氣中凝析出來的液相組分，是優質的石油資源。上游某終端處理廠生產的凝析油來自海上油氣田，為天然氣伴生輕質凝析油，產量達50～70 t/d，此油品餾程為22～110 ℃(ASTM D86)，密度662.1 kg/m3，其中碳四及以上含量15.26 %(v/v)，干蒸汽壓15.65 psi。由于該油品碳三和碳四組分含量高，常壓內浮頂罐儲存和槽車運輸均有一定的安全隱患，須使用壓力罐，下游客戶以此進行降價，削弱了市場競爭力，造成處理廠庫存緊張。為做好上游油氣田配套服務，緩解終端處理廠庫存壓力，對公司現有裝置進行技術改造，啟用常壓蒸餾裝置中的穩定系統，處理此輕質凝析油，從此凝析油中分離出液化石油氣，降低輕質凝析油蒸氣壓，滿足油品常壓罐存儲條件，提高油品議價力度，使產品順利外銷。

1 穩定系統介紹

1.1 系統概況

公司現有一套凝析油常壓蒸餾裝置，設計加工能力22萬噸/年(按8 000 h計)，裝置由原料換熱系統、電脫鹽、初餾、常壓和穩定系統組成，主要產品有液化石油氣、穩底油、常頂油、油漆及清洗用溶劑油、2號燃料油、4號燃料油和7號燃料油。

穩定系統是常壓蒸餾的一部分，由穩定塔(T-1)、塔頂冷卻器(E-1A/B)、塔底再沸器(E-2)、穩底冷卻器(E-3A/B)、進料換熱器(E-4、E-5A/B)、供料泵(P-1)、回流泵(P-2)及工藝管線組成。主要功能是處理來自初餾塔頂的初頂油組分，通過精餾從初頂油中分離出液化石油氣和不凝氣。

1.2 工藝流程

來自初餾塔頂回流泵P-1A/B的初頂油進入穩定進料預熱器E-4A/B與穩底油換熱，預熱后進入穩定進料加熱器E-5A/B與常二線油換熱熱到114 ℃，然后進入穩定塔T-1。穩定塔頂油氣(73 ℃)經穩定塔頂冷卻器E-1 A/B冷卻至40 ℃以下后進入產品回流罐D-1，后經穩定塔頂回流泵P-2A/B抽出后，一部分返塔做回流，一部分作為液化石油氣產品出裝置。不凝氣直接進入加熱爐燃料氣或氣體回收系統。穩定塔通過E-2利用常一中熱源加熱，穩定塔底油(120 ℃)自流出塔，去預熱器E-4換熱后，經穩底油冷卻器E-3A/B用循環水冷卻至40 ℃以下，穩底油出裝置至罐區。

2 可行性分析

2.1 原料性質分析

通過表1數據分析，終端輕質凝析油和原設計初頂油油品相比較，輕質凝析油油品餾程初餾點低8 ℃，密度略有降低，碳四及以下輕質組分含量增大5 %，硫含量在指標范圍內。對比發現兩油品最大的差別是油品輕質組分，輕質組分主要組分是乙烷、丙烷和丁烷，輕質組分的增加將提高了穩定塔上部精餾段氣液相負荷，故生產的關鍵點就是穩定塔能否滿足處理輕質組分的要求。

表1 油品性質比較

2.2 處理能力分析

根據原料性質分析結果，以下對穩定塔及相關設備能否處理輕質凝析油進行分析：

2009年對常壓蒸餾裝置進行標定[1]，標定包括穩定系統。標定分為常壓蒸餾裝置加工量10萬噸/年、12萬噸/年和14.5萬噸/年3個標段，分別是裝置負荷的80%、100%和120 %。常壓裝置80%至120%負荷區間運行過程中，穩定塔進料2 529.7kg/h至3 609 kg /h。穩定塔最大處理量3 609 kg/h時，液化石油氣產品量400 kg/h，塔頂操作溫度65 ℃，塔底溫度127 ℃，進料溫度114 ℃，操作壓力0.85 MPa，塔頂回流量1 400 kg/h，回流比為4.6，穩定塔操作參數正常。最大氣相負荷3.79 m3/h，最大液相負荷8.64 m3/h，塔水力學數據、泛點和填料壓降在規定范圍內[2]。處理上游輕質凝析油，兩種油品性質相近，上游平均產量60 t/d，處理量為2 500 kg/h，輕質組分含量400 kg/h，與標定時最大處理量時的輕質組分量相符，穩定塔處理能力滿足要求。

原料從罐區至裝置區長距離供料，并且入塔壓頭較高，所以采用兩級供料，一級由裝車泵(P-3)供料至初頂回流泵(P-1A/B)，二級P-1A/B升壓至0.9 MPa后進入穩定塔。系統使用裝車泵(P-3)和初頂回流泵(P-1A/B)，原設計均是大流量泵，作為輕質凝析油供料泵，機泵使用效率相對較低，在后續生產中進行優化。

換熱系統根據工藝核算，熱負荷滿足要求。穩定塔熱源采用2×2 t/h蒸汽鍋爐供熱，設計中有蒸汽加熱流程，滿足要求。

3 工藝流程改造

要實現加工輕質凝析油的目的，首先對現有穩定系統進行工藝改造，改造的原則滿足流程獨立，無關設備管線隔離，杜絕跑冒滴漏事故發生。改造過程中實現流程簡潔明了，操作性強等特點，以下是需要改造優化的四個關鍵點：(1)從罐區輕質凝析油儲罐泵P-3接獨立供料線滿足獨立供料的要求，排除應倒罐發車帶來的沖突；(2)罐區獨立供料線接至初頂回流泵P-1A/B入口，油品提壓后經過預熱器E-4和加熱器E-5A/B，進入穩定塔T-1；(3)獨立加工輕質凝析油，穩定塔底重沸器E-2和進料加熱器E-5A/B熱源采用蒸汽加熱，換熱器(E-2)增加蒸汽凝結水回收線，為了切換方便，增加蒸汽吹掃線；(4)冷換設備滿足要求故不做改動，自控系統增加進料流量計。

優化后工藝流程圖如圖1所示。

圖1 優化后工藝流程圖

4 開車試運行及操作優化

4.1 開車試運行

設備設施施工完成后，按照“三查四定”原則進行全面的、系統的檢查。然后按照開工方案，系統吹掃試壓，確保流程暢通，無泄漏點，設備壓力試驗合格。最后再次確認流程無誤后，引油建立循環，系統升溫開工[3]，經過6 h操作調整，生產出合格的產品。操作參數和產品質量如表2所示。

表2 正常生產操作參數及產品質量

通過試運行，穩定系統直接加工上游終端凝析油，一次開車成功。輕質凝析油通過處理飽和蒸汽壓滿足指標，初餾點提高5～10 ℃，液化石油氣指標達到國標《GB 11174-2011》的要求。

4.2 生產操作優化

雖然穩定系統正常投入運行，但是在裝置能耗和穩定性上均存在不足，為此進行了全方位多角度優化。

(1)原設計P-1A/B大流量大揚程機泵，P-3大流量小揚程機泵，不符合現在工況，極大地造成了電能浪費。大容量機泵小流量工作，泵內液體獲得較多的能量，造成液體氣化，機泵易抽空或半抽空，影響裝置操作，產生波動，影響產品質量。后期生產中在供料罐處安裝1臺高速泵代替原有兩臺接力泵，高速泵投用后電機功率由42 kW降到15 kW，節約電量31.1×104kWh/a。

(2)E-5A/B原設計為常二線換熱，為充分利用蒸汽余熱，將E-2蒸氣換熱后的乏汽引入至E-5A/B，蒸汽熱量進行二次利用，穩定塔進料溫度提高5～10 ℃，節約蒸汽用量100 kg/h。

(3)單開穩定系統蒸汽需求量小，鍋爐負荷低導致頻繁啟停爐，蒸汽壓力波動大，影響操作穩定。為了消除蒸汽鍋爐頻繁啟停對生產平穩帶來的沖擊，對蒸汽鍋爐大小火負荷進行調節，大火熱負荷由60%調整到40%，小火由30%調整到25%，調整后鍋爐保持大小火持續運行，蒸汽壓力波動平緩，裝置操作平穩。調整后的燃氣量減少16 Nm3/h。

(4)2020年油氣終端出現故障，進行越站供氣運行，入廠輕質凝析油油品初餾點從22 ℃降至12 ℃，造成液化氣產品中乙烷組分含量超標，產品不能出廠銷售。為此進行技術改造，將液化氣罐區氣相部分通過改造用管線送至裝卸車臺，作為原料槽罐車卸車時的充壓線，即增加了槽罐車卸車效率，也回收了油氣，氣相中大量乙烷組分的釋放也提高了液化氣產品質量，通過此次改造產生直接效益220余萬元。

5 結語

常壓蒸餾裝置經過技術改造實現了只運行穩定系統直接加工海上油氣終端輕質凝析油，并一次開車成功，生產出合格的液化氣和穩定凝析油產品，解決了油氣終端的燃眉之急，且為公司增收1 000余萬元/年的經濟效益。通過后續工藝操作優化，進一步降低了裝置運行能耗，提高了生產平穩度。