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,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

2、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(chē)、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、的氣體經(jīng)過(guò)濾分離器脫除其中的烴、水霧滴,然后在吸附器中脫水。脫水采用兩塔流程,通過(guò)切換DCS對(duì)開(kāi)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。脫水后的原料氣分成兩路進(jìn)行換熱:一

8、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)。

9、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)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(pán),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

10、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CO2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CO2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-