天然氣深冷處理裝置在大慶油田的應(yīng)用

1、天然氣深冷處理裝置在大慶油田的應(yīng)用范印帥大慶油田設(shè)計(jì)院摘要 :深冷裝置的建成投產(chǎn) , 提高了大慶油田天然氣處理深度 , 增加了輕烴產(chǎn)量 , 解決了天然氣處理裝置檢修期間造成的天然 氣處理能力不足等問(wèn)題 , 提高了大慶油田的 整體經(jīng)濟(jì)效益 。 介紹了天然氣深冷裝置在大 慶油田的運(yùn)行情況 , 并結(jié)合在建中的北 Ñ-2天然氣深冷處理裝置 , 探討了該裝置的工 藝流程和特點(diǎn) 。關(guān)鍵詞 :天然氣 ; 深冷裝置 ; 應(yīng)用1 概況大慶油田已建的 4套天然氣深冷處理裝置均為 深度回收輕烴裝置 , 其中薩南 深冷裝置為引進(jìn) 裝 置 , 采用的是雙級(jí)膨脹制冷工藝 , 處理能力為 60104m 3/d,

2、其余 3套 (紅 壓、南 壓、北 Ñ-1 是近幾年以回收 C 2+輕烴為主建設(shè)的深冷裝置 , 均 采用了膨脹機(jī)制冷加丙烷輔冷工藝。紅壓深冷裝置 的設(shè)計(jì)制冷溫度為 -101e , 預(yù)計(jì)乙烷收率 80%左 右 , CO 2摩爾含量低于 115%。在實(shí)際運(yùn)行中 , 裝 置入口 氣 CO 2含 量 遠(yuǎn) 高 于 設(shè) 計(jì) 值 , 達(dá) 到 310%(mol 以上 , 造成裝置制冷系統(tǒng)脫甲烷塔、冷箱、 節(jié)流閥等設(shè)備在低于 -90e 的制冷負(fù)溫工況下發(fā)生 CO 2凍堵 , 進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)裝置停車、設(shè)備損壞。為 防止出現(xiàn)凍堵 , 該裝置一直在高于 -90e 的工況 下運(yùn)行 , 極大地影響了輕烴收率 , 年

3、減產(chǎn)輕烴 2104t 左右。 2005年投產(chǎn)的北 Ñ-1及南壓深冷裝 置目的是取代原薩中油氣處理廠 , 進(jìn)一步提高制冷 深度和輕烴收率 , 滿足大慶油田采油一廠地區(qū)節(jié)能 減排及回收優(yōu)質(zhì)輕烴資源 的需求。該 裝置運(yùn)行良 好 , 但也存在著不同程度的問(wèn)題 :干燥器程控閥腐 蝕嚴(yán)重 ; 原料氣流量超過(guò) 7104m 3/d 時(shí) , 冷箱壓 差大 ; 再生氣粉塵過(guò)濾器濾網(wǎng)臟時(shí) , 無(wú)法反吹 , 導(dǎo) 致粉塵進(jìn)入下游系統(tǒng)會(huì)堵 塞冷箱、空 冷器及膨脹 機(jī) , 影響裝置正常運(yùn)行 ; 空冷器出口管線上容易形 成固體硫化物堵塞管道 , 影響再生氣流量。 統(tǒng)參數(shù) , 摻稀油降低污油黏度等措施 , 以保證污油

4、 脫水處理溫度 , 進(jìn)入分離器和沉降脫水的溫度 , 要 求在 75e 80e 范圍之內(nèi)。同時(shí)在污油乳化液中 補(bǔ)充適量的破乳劑 , 在兩個(gè)污油罐上設(shè)置高輸、中 輸、低輸三個(gè)輸 油口 , 根據(jù)系 統(tǒng)運(yùn)行情況及時(shí) 調(diào) 整 , 這樣就可確保污油外輸平穩(wěn)并便于控制。圖 1 稠油污油處理現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工藝示意圖目前該聯(lián)合站污油處理系統(tǒng)已運(yùn)行 8個(gè)多月 , 整體運(yùn)行情況良好。該污油現(xiàn)場(chǎng)處理技術(shù)應(yīng)用后 , 對(duì)原油外輸系統(tǒng)的影響 , 最明顯的變化有兩個(gè) :一 是外輸沉降放水量減少了 ; 二是外輸含水率下降了。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了污油脫水效果與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié) 果是相同的。室 內(nèi)試驗(yàn)時(shí)可控 低含水污油量約 占 1/3; 從兩個(gè)污

5、油罐進(jìn)污油量高度比例 , 可輸污油量與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果吻合 , 且每次外輸污油量和污油 含水指標(biāo)均在控制范圍內(nèi)。污油現(xiàn)場(chǎng)處理技術(shù)的研 究 , 實(shí)現(xiàn)了污油系統(tǒng)平穩(wěn)連續(xù)運(yùn)行 , 污油處理器脫 出污水含油機(jī)雜在 1500mg/L 以下 , 從而減輕了 對(duì)污水處理系統(tǒng)的負(fù)荷沖擊。3 結(jié)語(yǔ)河南油田通過(guò)對(duì)稠油污油現(xiàn)場(chǎng)處理技術(shù)研究和 應(yīng)用實(shí)踐 , 解決了困擾聯(lián)合站多年未能有效解決的 稠油污油處理問(wèn)題 , 其研究成果值得交流與推廣。 應(yīng)注意的問(wèn)題和建議 :提高進(jìn)站原油 脫水處理效 果 , 盡量減少污油產(chǎn)量 ; 有的放矢 , 針對(duì)不同部位回收污油品質(zhì) , 加強(qiáng)單獨(dú)處理。例如河南油田從室 內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) , 不同部位回收

6、污油其品質(zhì)差別較大。2000m 3罐回收污油比其他地方回收的污油品質(zhì)要 好 , 脫水相對(duì)容易一些。因此建議將 2000m 3罐回 收污油直接回收到兩個(gè)污油罐 , 升溫沉降脫水后外 輸 , 減少在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán) 和重復(fù)污染 , 降低處理難 度 ; 保證污油處理所需要的溫度 ; 篩選針對(duì)污油處 理的破乳劑 ; 選用先進(jìn)的污油處理技術(shù)。(欄目主持 張秀麗 55油氣田地面工程第 29卷第 6期 (201016目前大慶油田在建的北 Ñ-2天然氣深冷處理 裝置優(yōu)化了上述深冷裝置運(yùn)行中存在的問(wèn)題。下面 探討該裝置的工藝流程和工藝特點(diǎn)。2工藝流程及特點(diǎn)北 Ñ-2天然氣處理廠采用原料氣增壓、分子

7、 篩深度脫水、膨脹機(jī)和丙烷輔助冷劑制冷的深冷工 藝。油田氣處理裝置按工藝系統(tǒng)劃分可分為壓縮機(jī) 區(qū)、脫水區(qū)和冷 凍分離區(qū)。主 裝置區(qū)按三條線 布 置 , 中間為管廊 帶 , 管廊一側(cè) 為原料氣壓縮機(jī) 廠 房 ; 另一側(cè)為冷凍分離設(shè)備框架及廠房、分子篩脫 水設(shè)備區(qū)。211工藝流程天然氣進(jìn)入原料氣壓縮機(jī)入口分離器 分離出 油、水和雜 質(zhì) , 經(jīng) 離心 式壓縮 機(jī)三 級(jí)壓 縮至 319 MPa, 壓縮機(jī)各級(jí)冷卻采用空冷 , 空冷器設(shè)變頻調(diào) 節(jié) , 以利于節(jié)能。三級(jí)出口氣體空冷后通過(guò)后水冷 器冷至 40e , 經(jīng)壓縮機(jī)出口分離器分離后進(jìn)入脫 水單元。壓縮后的氣體經(jīng)過(guò)濾分離器脫除其中的烴、水 霧滴 , 然

8、后在吸附器中脫水。脫水采用兩塔流程 , 通過(guò)切換 DCS 對(duì)開關(guān)閥進(jìn)行時(shí)間控制來(lái)完成 , 分 別用來(lái)干燥吸附和再生冷卻。吸附器的再生氣和冷 卻氣取自膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)同軸增壓機(jī)出口干氣。再生操 作時(shí) , 這部分干氣直接進(jìn)再生氣加熱器 , 加熱后的 再生氣進(jìn)入吸附器脫除干燥劑吸附的水份 , 然后經(jīng) 再生氣空冷器冷卻 , 在再生氣分水罐分離出冷凝下 來(lái)的水 ; 冷卻操作時(shí) , 冷吹氣取自干氣冷卻器后的 40e 干氣 , 進(jìn)入再生后的吸附器進(jìn)行冷卻操作 , 經(jīng) 冷卻分離后的吸附器出口再生氣、冷卻氣返回至外 輸干氣 ; 兩個(gè)塔交替循環(huán)使用滿足連續(xù)干燥的目的。 在干氣過(guò)濾器中過(guò)濾掉粉塵后 , 去冷凍分離單元。

9、脫水后的原料氣分成兩路進(jìn)行換熱 :一路進(jìn)入 一級(jí)貧富氣換熱器與塔頂氣換熱 ; 另一路經(jīng)過(guò)塔底 重沸器及側(cè)沸器后與第一股物流混合進(jìn)入丙烷制冷 機(jī)組 , 然后在低溫分離器進(jìn)行氣液分離。氣液分離 后液相進(jìn)入脫甲烷塔頂部 , 通過(guò)液位調(diào)節(jié)閥控制進(jìn) 入脫甲烷塔吸收段頂部作為過(guò)冷回流 ; 氣相經(jīng)透平 膨脹機(jī)膨脹后進(jìn)入脫甲烷塔吸收段與分離段之間 , 作為脫甲烷塔的進(jìn)料。脫甲烷塔頂干氣經(jīng)換熱 , 再 經(jīng)膨脹機(jī)驅(qū)動(dòng)的同軸增壓機(jī)增壓后 , 一部分氣體作 為處理廠的燃料氣 , 其余氣體 作為干氣產(chǎn)品出 裝 置 , 進(jìn)入干氣外輸管網(wǎng)。脫甲烷塔底輕烴經(jīng)塔底泵 加壓輸至輕烴罐區(qū)。212工藝特點(diǎn)在天然氣處理過(guò)程中 , 受原

10、料組分、資金、規(guī) 模、地理?xiàng)l件等因素影響 , 所采用的工藝、設(shè)備、 過(guò)程控制方法都不盡相同 , 都有各自的特點(diǎn)。北 Ñ-2天然氣處理裝置在設(shè)計(jì)上綜合考慮上述因素 , 遵 循效益最大化原則 , 采用常規(guī)設(shè)備和獨(dú)特的工藝以 達(dá)到較高收率。該深冷裝置流程主要有以下特點(diǎn) : (1 油田氣處理采 用原料氣增壓、分子篩脫 水、膨脹機(jī)及丙烷輔助制冷工藝 , 原料氣所需增壓 壓力較低 , 可達(dá)到較高的制冷深度 , 對(duì)適應(yīng)氣體組 分變化具有一定的靈活性 , 易于控制操作參數(shù)。 (2 原料氣壓縮機(jī)采用液力藕合調(diào)速裝置 , 能 夠有效降低壓縮機(jī)功率 , 節(jié)省電耗 , 減少壓縮機(jī)啟 動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊 , 通過(guò)

11、調(diào)節(jié)傳遞系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速使壓縮 機(jī)能夠適應(yīng)一定范圍內(nèi)的氣量波動(dòng)。脫甲烷塔分離 設(shè)備采用規(guī)整波紋填料 , 配高彈性液體分布器或采 用高操作彈性的塔盤 , 適應(yīng)處理量的變化及負(fù)荷的 波動(dòng)。(3 工藝?yán)鋮s盡量采用空冷以節(jié)省能耗。壓縮 機(jī)出口冷卻工藝氣冷卻采用空冷后接水冷方案 , 既 增大了空冷器傳熱溫差 , 從而減少空冷器臺(tái)數(shù) , 又 可保證氣體冷卻后的溫度和冷后溫度穩(wěn)定。塔底重 沸熱源通過(guò)在重沸器中回收原料氣的低溫位熱量獲 得 , 即塔底重沸器和側(cè) 沸器與脫水后 物流混合換 熱 , 可以有效回收冷量 , 降低能耗。(4 采用了過(guò)冷液體回流流程。脫甲烷塔頂氣 體首先與膨脹機(jī)入口低溫分離器分離出來(lái)的輕烴換 熱 , 使輕烴過(guò)冷 , 進(jìn)入脫甲烷塔頂部作為回流 , 提 高了膨脹機(jī)出口及脫甲烷塔頂溫度 , 此工藝可節(jié)省 功率 ; 同時(shí) , 組成較富的塔頂回流起到了吸收油的 作用 , 增加了 CO 2在輕烴中的溶解度 , 對(duì)膨脹機(jī)出 口和脫甲烷塔頂部區(qū)域生成 CO 2干冰起到了一定的 抑制作用。(5 在過(guò)濾式分離器前增設(shè)了容積較大的立式 分離器 , 有效分離掉了壓縮機(jī)二級(jí)空冷后的氣流中 夾帶的游離水和重?zé)N , 避免了分子篩的吸附過(guò)載 , 從而延長(zhǎng)了分子篩的使用壽命。3結(jié)語(yǔ)大慶油田設(shè)計(jì)院深入總結(jié)其他深冷裝置運(yùn)行中 存在的問(wèn)題 , 提升自身設(shè)計(jì)水平 , 確保北 Ñ-2天