遼河油田天然氣輕烴回收裝置優(yōu)化設(shè)計

遼河油田天然氣輕烴回收裝置優(yōu)化設(shè)計

0輕烴回收裝置遼河油田200萬3m天然氣輕烴回收裝置始于1987年，于1989年7月正式建成。主要設(shè)備由史密斯公司制成，是當(dāng)時中國最大的冷杉回收裝置。目前裝置已連續(xù)運行18年,超過服役年限,存在裝置設(shè)計規(guī)模與實際處理量不匹配、現(xiàn)有裝置能力過大、能耗過高、操作費用高、經(jīng)濟效益降低等問題?，F(xiàn)根據(jù)天然氣減量情況,擬新建處理規(guī)模為100萬m3/d的輕烴回收裝置一套。如何建立新的天然氣輕烴回收裝置總平面設(shè)計模式,實現(xiàn)合理的布局、順暢的物流、最佳的能耗、經(jīng)濟的投資、良好的效益,使之成為競爭力強、高效節(jié)能、安全環(huán)保、技術(shù)先進的經(jīng)濟實體,整個裝置的總平面布置起著舉足輕重的作用。1優(yōu)化站點站點選擇1.1回收站盤錦市第5號中國石油遼河油田油氣集輸公司100萬m3/d天然氣輕烴回收站在盤錦市市區(qū)外,位于坨子里首站北,兩棵樹村西,南側(cè)圍墻距擴建后的坨子里首站約75m,與兩棵樹村距離300m以上,距東側(cè)高壓線40m。站址處為稻田,地勢平坦。1.1.1裝置區(qū)、儲罐區(qū)、火炬區(qū)、60/6kv變位于兩棵樹村西,總平面布置分為廠前區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、裝置區(qū)、儲罐區(qū)、汽車裝卸區(qū)、火炬區(qū)、60/6kV變電所。優(yōu)點:進站管道短捷,工藝流程順暢,輔助生產(chǎn)區(qū)到儲罐區(qū)和工藝裝置區(qū)都較近,聯(lián)系緊密,占地面積小。1.1.2根管道方案此方案利用原處理廠儲運設(shè)施,包括儲運、裝車、液化氣充裝站,增建到原處理廠的丙烷管道、丁烷管道、輕油管道。位于兩棵樹村西,總平面布置分為廠前區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、裝置區(qū)、中間儲罐區(qū)、火炬區(qū)、60/6kV變電所。此方案占地面積為35520m2,占地面積最小,需要新建長15km的D168mm×5mm丙烷管道,長15km的D108mm×4mm丁烷管道,長15km的D108mm×4mm輕油管道。此3根管道沿原坨渤線管道規(guī)劃帶敷至油氣公司附近,然后3根管道共用DN600mm套管穿越道路、溝渠,需要增加定向鉆穿越3處,共916km,增加頂管穿越12處,共572m。油氣公司附近管道進站需要動遷42戶,需增加房屋拆遷補償費、安置費777萬元。但由于產(chǎn)品儲運區(qū)的減小,導(dǎo)致裝置的消防設(shè)施規(guī)模減小,裝置占地面積減小,征地面積減小,投資降低。優(yōu)點:裝置區(qū)占地面積最小,占用耕地少。缺點:罐區(qū)和廠區(qū)距離較遠,管理不方便;此外儲罐區(qū)仍位于市中心,安全隱患仍然存在。1.2工業(yè)或河流公務(wù)站站址位于盤石公路南側(cè)、油田專用公路興五支東側(cè)交匯處(長城加油站南),盤錦市市區(qū)外。站址距盤石公路40m,距興五支30m,站址周圍均為稻田,地勢平坦,沒有民用、公共建筑物。該站址所需的公用設(shè)施全部新建,集輸氣管道較長。位于長城加油站南,總平面布置分為廠前區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、裝置區(qū)、儲罐區(qū)、汽車裝車區(qū)、液化氣充裝站、60/6kV變電所、火炬區(qū)。優(yōu)點:進站管道短捷,工藝流程順暢。1.3產(chǎn)品儲存方案比選站址選擇的原則:靠近集氣干線;公共設(shè)施依托條件好;地質(zhì)條件好;符合當(dāng)?shù)匾?guī)劃。根據(jù)上述方案描述可以看到,在兩棵樹村西建站產(chǎn)品儲運系統(tǒng)新建方案投資最少(28172.03萬元),且符合當(dāng)?shù)匾?guī)劃要求,便于油田統(tǒng)一管理,部分公用設(shè)施如已建水源井可以利用,工藝管道、電力線和光纜較短;在兩棵樹村西建站產(chǎn)品儲運系統(tǒng)利舊方案投資較高(28661.87萬元),而且不便于統(tǒng)一管理,此外液化氣等產(chǎn)品儲運區(qū)仍建在市區(qū)內(nèi),安全隱患仍然存在;長城加油站南建站方案投資最多(28740.65萬元),投資較兩棵樹村西建站的產(chǎn)品儲運系統(tǒng)新建方案多568.62萬元,雖可以利用公用設(shè)施消防站,但其他設(shè)施均需新建,工藝管道、電力線和光纜較長。綜合分析,推薦采用兩棵樹村西建站產(chǎn)品儲運系統(tǒng)新建方案,見圖1。2總平面配置的優(yōu)化設(shè)計2.1儲罐容積及罐區(qū)布局優(yōu)化(1)丙烷產(chǎn)量為2.557萬t/a,采用汽車槽車運輸外銷。在滿足儲存要求的前提下將650m3球罐2座改為400m3球罐2座,儲存時間由6.5d改為4.3d。(2)丁烷產(chǎn)量為2.260萬t/a,采用汽車槽車運輸外銷。在滿足儲存要求的前提下將650m3球罐2座改為400m3球罐2座,儲存時間由8d改為5.8d。(3)輕烴產(chǎn)量為1.529萬t/a,采用汽車槽車運輸外銷。在滿足儲存要求的前提下將650m3球罐2座改為200m3臥罐2座,儲存時間由13.5d改為4.9d。(4)不合格液化氣回?zé)捰?50m3球罐1座改為100m3臥罐2座,滿足卸車和回?zé)捯?。通過上述儲罐容積及儲罐類型的調(diào)整,減小了儲罐間距,優(yōu)化了罐區(qū)布局,從而達到了減小占地面積和減少投資的目的。具體儲運區(qū)平面布置詳見圖2。2.2回收裝置及節(jié)能潛力(1)采用丙烷輔助制冷系統(tǒng),增強裝置對組分波動的適應(yīng)性,同時避免目前氨系統(tǒng)裝置的腐蝕和占地面積較大問題。(2)再生氣取自分子篩干燥器出口并返回壓縮機三級入口,利用原料氣壓縮機三級增壓,增加裝置運行的平穩(wěn)性,同時取消再生氣分離器,減少占地面積和投資。(3)采用了膨脹制冷與輔助外冷相結(jié)合的同軸前增壓工藝。丙烷壓縮產(chǎn)生兩個等級制冷溫度,-l8℃用作脫乙烷塔頂冷卻介質(zhì);-38℃用于給冷箱補充冷量以冷卻原料氣。對于冷量的利用采用了按品質(zhì)高低逐級交換使用,設(shè)置了3個冷箱,使脫甲烷塔底冷量都得到了充分利用,同時省掉了塔底重沸器,減少占地面積和投資,冷量利用率較高,單位綜合能耗為18120MJ/萬m3,低于國內(nèi)能耗水平(41410MJ/萬m3)和國際能耗水平(30190MJ/萬m3)。(4)輕輕回收主要設(shè)備均采用高效節(jié)能設(shè)備。低溫換熱板翅式換熱器、重沸器采用T型翅片管型式;液化氣塔頂冷卻器采用空冷器;分餾塔采用條形浮閥塔盤,效率高,減小了換熱設(shè)備、塔徑及占地面積。通過采用上述方法,有效地減小了工藝裝置區(qū)的占地面積和能耗,使工藝設(shè)備布置緊湊、流程合理、順暢和美觀。2.3供配電道路的布置將汽車裝卸區(qū)布置在站場的西南側(cè),汽車裝卸區(qū)南側(cè)設(shè)單獨的出入口,并在出入口南側(cè)設(shè)停車場地,可供來往大型車輛使用;將辦公樓布置在站場東南側(cè),距裝置區(qū)較遠,減小壓縮機噪聲對辦公環(huán)境的影響;辦公樓南側(cè)為停車場地,由于本工程儲運、裝卸產(chǎn)品為液化氣和輕質(zhì)油品,車輛在辦公樓前通行會產(chǎn)生噪聲污染和安全隱患,因此將通往汽車裝卸區(qū)的道路與通往辦公樓的道路分開布置,道路之間的三角地設(shè)適當(dāng)寬度的綠化帶,既美化了環(huán)境,又減小了車輛通行產(chǎn)生的噪聲,且減小了安全隱患;將變電所布置在站場的東南角,東側(cè)設(shè)單獨出入口,單獨管理,外部電纜直接從東側(cè)接入,減少了電纜的長度;將輔助生產(chǎn)區(qū)布置在裝置區(qū)南側(cè),靠近生產(chǎn)區(qū)大門;將儲罐區(qū)布置在站場的西北側(cè),將工藝裝置區(qū)布置在站場的北側(cè),儲罐區(qū)與工藝裝置區(qū)均設(shè)環(huán)形消防道路以滿足消防;站場主要出入口設(shè)置在站場東南側(cè),另一出入口設(shè)置在儲罐區(qū)南側(cè)與外部道路相接,方便消防;將火炬區(qū)布置在最小風(fēng)頻的上風(fēng)側(cè),即廠區(qū)西120m處。場區(qū)內(nèi)管道布置以走向合理、架空管道不影響外觀和建筑采光為原則,能夠共架的管道盡量共架布置,以減少占地。2.4優(yōu)化總體布置,實現(xiàn)排放布置至中心擬建站址距離坨子里首站較近,坨子里首站現(xiàn)有3000m3消防水池1座和消防泵房1座,經(jīng)驗算能夠滿足本工程的消防要求,故取消原設(shè)計的消防泵房和消防水罐。100萬m3/d天然氣輕烴回收裝置工程與坨子里首站共用消防泵房和消防水池。此外,由于兩棵樹村西站址距原200萬m3/d輕烴廠約10km,距坨子里首站約75m,與兩棵樹村距離300m以上,故取消原維修間與備品備件庫,充分利用就近工程的相應(yīng)設(shè)施。為了進一步優(yōu)化總平面布置,將原中控室、低壓配電間與原辦公樓合并,設(shè)于辦公樓的第一層,同時將空壓機房、熱水循環(huán)泵房、循環(huán)水泵房和污水提升站根據(jù)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一尺寸聯(lián)合化布置,既滿足規(guī)范要求又減少了占地。由于生活污水處理裝置和化糞池主要是為綜合辦公樓服務(wù)的,故將生活污水處理裝置和化糞池臨近的綜合辦公樓集中布置,使平面布置緊湊、管道順暢和短捷。為了統(tǒng)一管理和減小占地,將儲運區(qū)的輕油裝車泵棚(6m×6m)與液化氣裝車泵棚(6m×18m)合建為一座泵棚(6m×24m)。2.5設(shè)置塔器附屬設(shè)備在保證天然氣輕烴回收工藝流程合理和滿足正常安裝間距的前提下,合理布置各設(shè)備之間、設(shè)備與建筑物之間的間距,將脫甲烷塔與脫乙烷塔、脫丙烷塔與脫丁烷塔聯(lián)合布置,設(shè)計聯(lián)合操作平臺,并將塔器附屬設(shè)備如再沸器、回流罐、空冷器和回流泵等布置在靠近其所服務(wù)的塔器附近,以減小占地面積。除此以外,根據(jù)GB50183-2004《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定:壓縮機與其直接相關(guān)的附屬設(shè)備的防火間距、泵與密封漏油回收容器的防火間距可不受裝置內(nèi)部的防火間距的限制,故現(xiàn)將原料氣壓縮機一級入口分離器(2臺)、二級入口分離器(1臺)、三級入口分離器(1臺)和壓縮機出口分離器(1臺)放置在壓縮機房前,既有利于流程的順暢,減小了管道長度,又使設(shè)備分別布置在主管廊的兩側(cè),減小了總占地面積。2.6火炬總管布置本工程主框架采用三層結(jié)構(gòu),通過脫甲烷塔與脫乙烷塔、脫丙烷塔與脫丁烷塔之間的聯(lián)合布置和將輔助設(shè)備就近布置在主設(shè)備附近的方法,減小了框架尺寸。將再生氣加熱器、再生氣換熱器和乙烷—天然氣換熱器布置在天然氣水冷卻器和熱工換熱器的上部二層框架上來減小設(shè)備所占面積。此外,將管道綜合布置與總平面布置統(tǒng)一考慮,盡量布置成管帶,并力求各類線路最短。管帶沿道路和建筑物平行布置,主管廊帶分三層結(jié)構(gòu),將氣體管道、熱管道、公用工程管道、儀表和電氣電纜槽架布置在第二層;將一般工藝管道、低溫管道布置在下層;將氣體放空管道放在第三層;給水管道、消防水管道、污水管道、供熱管道、通信電纜等采用直埋布置,并根據(jù)整體裝置的遠期和近期的實際生產(chǎn)情況,管廊留有15%的裕量,且盡量減小管架的寬度,達到節(jié)約用地的目的。2.7場區(qū)周邊綠地場址占用田地,綠化布置要以與現(xiàn)有環(huán)境相協(xié)調(diào)為原則進行布置。場區(qū)內(nèi)在不影響消防和操作的前提下,在辦公樓北側(cè)場地、中控室及低壓配電間和備品備件庫間場地集中綠化,并適當(dāng)種植喬木、灌木,站內(nèi)其他位置適當(dāng)種植草坪進行綠