不凝氣常溫油吸收裝置運行參數的優化

韓梓伊(大慶油田天然氣分公司，黑龍江 大慶 163000)

1 裝置簡介

不凝氣油吸收裝置始建于2009年，為了充分回收不凝氣中的輕烴資源，改善加熱爐燃料氣品質，提高加熱爐效率。采用一部分原穩裝置自產輕烴，與增壓后的不凝氣在常溫下進行氣液傳質，生產輕烴和干氣，實現了原穩不凝氣的高效回收。裝置設計日處理不凝氣9 000 m3，設計日產輕烴15 t，油吸收裝置產烴收率16.67 t/104m3，設計不凝氣壓縮機出口壓力0.5 MPa，空冷器出口溫度40 ℃，吸收塔塔頂壓力0.45 MPa。

2 現存問題及危害

2.1 穩定塔脫出氣量不充足

平均日脫出氣量低于油吸收裝置設計值9 000 m3/d。主要由于天氣以及油烴產量需求等原因原穩空冷器溫度控制低、原穩脫出氣量少，又由于高含水發生次數較多，有部分時間脫出氣量增大。脫出氣量少且不穩定，不凝氣油吸收裝置來氣量不充足，影響裝置氣處理能力。

2.2 不凝氣空冷器溫度高

不凝氣與吸收油制冷溫度相同時制冷系統的負荷最低。如入口氣體的質量是吸收油的2倍，入口氣體冷卻1 ℃，吸收油可冷卻2 ℃。因此，在平衡氣體和吸收油制冷器冷劑量的分配時，應使氣體冷后溫度與吸收油相同或略低于吸收油溫度，才能提高吸收塔的收率。原穩輕烴即吸收油通過9臺空冷器冷卻至40 ℃以下，而不凝氣空冷器單臺運行，且為工頻調節，受天氣變化影響較大，夏季等炎熱天氣下，溫度明顯高于吸收油，影響氣液吸收效果，導致油吸收裝置產烴收率降低[1]。

2.3 吸收塔塔頂壓力控制低

吸收塔設計塔頂壓力為0.45 MPa，由于下游原穩罐區儲罐為1994年投用，使用時間較長，儲罐內有明顯腐蝕現象，一級安全閥定壓值0.45 MPa，儲罐壓力超過0.4 MPa即要進行泄壓操作，不宜壓力過高。導致目前原穩裝置不凝氣吸收塔塔頂壓力設定為0.4 MPa運行，以防止儲罐壓力升高頻繁泄壓，造成資源的浪費。

3 優化改進措施

3.1 調整裝置進料平穩

不凝氣常溫油吸收裝置以原穩裝置的塔頂脫出氣以及輕烴為來料， 要保證裝置進料平穩，即要保證原穩來輕烴量與穩定塔塔頂脫出氣量穩定。目前裝置來油量9 500 t/d，日產輕烴420 t，脫出氣量 7 500～8 500 m3，油吸收裝置產烴量約為11.5 t。為保證充足的氣源，在穩定塔塔頂溫度為135 ℃時，通過調整原穩空冷器溫度，增大脫出氣量達到油吸收設計處理量9 000 m3/d。

如表1所示，在原穩空冷器溫度達到40 ℃以上時，脫出氣量能夠滿足油吸收裝置來氣充足，達到9 000 m3/d的要求，同時油烴產量能夠達到15 t/h以上，此時油吸收裝置產烴量能達到11.7 t/d。

表1 原穩空冷器溫度與脫出氣量對應表

3.2 調整吸收塔塔液位

油吸收裝置重要設備吸收塔內，不凝氣從吸收塔底部自下而上與吸收油相逆流動，氣液兩相在吸收塔內充分接觸，氣相中的較重組分C2+被吸收，溶解于吸收油即輕烴中，充分的吸收油也能提高油吸收裝置產烴收率。塔液位實際控制范圍在0.8～1.8 m，控制點在1.2 m，液位過高輕烴容易進入氣管線，造成空冷器甚至壓縮機帶烴。

控制原穩空冷器出口溫度維持在40 ℃，穩定塔脫出氣瞬時流量在375 m3/h左右，通過控制原穩輕烴去不凝氣裝置量以及吸收塔液位調節閥設定值改變塔液位，每天記錄油吸收裝置產烴量。吸收塔塔液位與油吸收裝置產烴量影響不大。在液位1.2 m以上范圍內，油吸收裝置產烴量不隨吸收塔液位變化有所變化，為防止突發事故造成吸收塔液位上升導致沖塔，塔液位維持在1.2 m。

3.3 調整吸收塔溫度

要想達到更大的收率，氣體溫度應盡可能的低。

控制原穩空冷器出口溫度維持在40 ℃，原穩來烴量能夠達到15 t/h以上及穩定塔脫出氣瞬時流量在375 m3/h左右，調整不凝氣空冷器溫度，每天記錄來烴及回烴流量計數值，計算油吸收裝置產烴量。由于不凝氣空冷器單臺運行且為工頻狀態，受環境溫度變化影響較大，只能全開空冷器百葉窗盡可能低的調整空冷器溫度，夏季一般為40～50 ℃，冬季為防止空冷器發生凍堵，將空冷器溫度控制在0 ℃以上，一般也在25～30 ℃。

3.4 調整吸收塔塔頂壓力

當一定溫度條件下，壓力越大，氣體溶解度越大，輕烴及組分收率都隨吸收塔壓力的增加而增加。裝置壓縮機的設計排氣壓力為0.5 MPa，實際操作控制壓縮機排氣壓力在0.3～0.5 MPa，操作點0.45 MPa。

為保證優化結果的準確性，不依賴于環境溫度，現將吸收塔溫度控制在30 ℃，原穩空冷器出口溫度維持在40 ℃，原穩來烴量能夠達到15 t/h以上及穩定塔脫出氣瞬時流量在375 m3/h左右，通過調整吸收塔塔壓調節閥設定值以及壓縮機出口壓力值來改變塔頂壓力，每天記錄來烴及回烴流量計數值，計算油吸收裝置產烴量。

如表2所示，油吸收裝置產烴量隨著吸收塔壓力升高而有所提高，收率也隨之提高。

表2 吸收塔壓力與油吸收裝置產烴量對應表

(1)當吸收塔壓力達到0.46 MPa以上，輕烴產量提高率不明顯，且由于管線中不凝氣壓降因素，壓縮機出口壓力需達到設計值0.5 MPa才能滿足要求，此時壓縮機排氣溫度明顯升高，風機冷卻難度升高。

(2)由于吸收塔壓力決定原穩輕烴的飽和蒸汽壓，輸送至罐區的飽和蒸汽壓與吸收塔頂壓力相同。但原穩罐區儲罐的安全閥定壓值為0.45 MPa，儲罐控制壓力在0.3～0.4 MPa，輕烴飽和蒸汽壓高會使罐區頻繁泄壓，造成大量浪費。且由于儲罐為1994年生產制造，有局部腐蝕現象，當吸收塔塔頂壓力達到0.42 MPa以上后，吸收塔下游原穩罐區儲罐壓力明顯升高，且升高速度較快，儲罐泄壓頻次明顯增高，所以最終控制吸收塔壓力在0.42 MPa，減小儲罐壓力，保證安全生產，此時油吸收裝置產烴量為12 t/d。

(3)吸收塔壓力的升高，主要影響后續進入儲罐壓力，對吸收塔前端壓縮機及穩定塔壓力未造成影響，主要由于壓縮機處理余量較大，所以對吸收塔前端影響非常小，不作為決定吸收塔壓力的指標。

3.5 調整油吸收裝置來氣量

以上為裝置處理能力9 000 m3/d的基礎上進行的優化，調整油吸收裝置處理來氣量，再次進行以上優化步驟得出結論，在保證穩定塔脫出氣9 000 m3/d以上時，吸收塔塔液位維持在1.2 m，不凝氣空冷器百葉窗開度最大，將溫度調至最低(冬季保持空冷器溫度在0 ℃以上防止凍堵)，吸收塔壓力在裝置各項設備允許的最大范圍內由0.40 MPa提高至0.42 MPa，油吸收裝置產烴量均有所提高，漲幅均在0.3～0.5 t左右，油吸收裝置產烴收率提高0.30 t/104m3～0.35 t/104m3左右。

優化前后相同處理量及塔頂脫出氣量下對比如表3所示。

表3 優化前后相同處理量及塔頂脫出氣量下對比

4 結語

綜上所述，得出結論，在保證穩定塔脫出氣9 000 m3/d以上時，吸收塔塔液位維持在1.2 m，不凝氣空冷器百葉窗開度最大，將溫度調至最低(冬季保持空冷器溫度在0 ℃以上防止凍堵)，吸收塔壓力在裝置各項設備允許的最大范圍內由0.4 MPa提高至0.42 MPa。同時分析裝置能耗，壓縮機出口壓力略微上升，耗電量基本不變，能耗未見增長。吸收塔頂不凝氣量減少200 m3/d，油吸收效果明顯變好，油吸收裝置產烴量均有所提高，漲幅均在0.3 t/d左右，油吸收裝置產烴收率提高0.30 t/104m3～0.35 t/104m3左右，月增加油吸收裝置產烴量9 t以上，增產輕烴效益1.06萬元/月。