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1、负压原油稳定装置设计 1.引言 新疆油田公司采油二厂联合站位于距克拉玛依市区约 4050km 处原油稳定装置始建于 1989 年是一处理能力为 200104t/a 的负压原油稳定装置站内建有完善的辅助配套系统和设施。随着原装置长时间运行装置中设备已严重老化设施严重损坏旧装置已无法继续使用和运行。采油二厂决定在所建的原油稳定装置的基础上拆除旧装置重新设计 1 套处理规模为 200104t/a 的原油稳定新装置。 2.设计基础数据 2.1 处理规模 设计处理规模 200104t/a弹性范围 160240104t/a。 2.2 原油物性 原油取样分析化验结果见表 1 和天然气组分表见表 2。 2.3
2、 进装置的原料原油组成 根据上述原油物性、原油来料温度 70、压力 390kPa 等数据通过采用 HYSYS 软件计算得到进装置的原油的综合组分见表 3。 2.4 界区边界条件及产品要求 原油进装置温度 70压力 390kPa稳定后的原油出装置温度 69.74压力 60kPa保证在最高储存温度下的饱和蒸汽压的设计值不超过当地大气压的 0.7 倍回收的混合轻烃温度 4050压力390kPa产品质量符合稳定轻烃GB9053-1998 标准装置脱出的气体温度 4050压力为 390kPa进入站内已建低压燃气管网装置产生的含油污水温度 4050压力 390kPa进入油区污水处理系统。 2.5 年开工时
3、间 装置设计年正常运行开工时间为 8000h其余时间为检修期。 3.原油稳定工艺方法与参数的选择 3.1 工艺方法的选择 前国内外采用的原油稳定方法较多但基本可归纳为两大类。一类为闪蒸法如负压稳定加热稳定等另一类为分馏法如分馏稳定提馏稳定等。闪蒸法和分馏法都是利用原油中轻重组分挥发度的不同实现从原油中脱除 C1C4 等轻烃从而降低原油蒸汽压达到稳定的目的。前者属单级平衡闪蒸过程故只能使轻重组分达到较低程度的分离后者为精馏过程可以使轻重组分达到一定程度的分离。具体采用何种工艺是由未稳定原油的性质决定的主要是看原油中轻组分 C1C4 的含量的多少从表 3 可以计算出原油中 C1C4 轻组分的含量为
4、 0.124质根据原油稳定设计规范SY/T0069-2008:“原油中轻组分 C1C4 的含量在 2质以下宜采用负压稳定工艺原油中轻组分 。因此采用负压稳定工艺。C1C4 的含量大于 2质时可采用正压稳定工艺” 负压稳定法按工艺过程可分为等温闪蒸与绝热等焓闪蒸。为了节能降耗本工程采用等温闪蒸。 3.2 工艺参数的选择 负压稳定工艺关键就是如何确定温度和真空度。这主要取决于稳定深度、原油轻烃组分含量等因素需根据工艺计算、方案对比进行优选既要考虑油田整体的大效益又要考虑采油厂的小利益为了兼顾两者在达到预期稳定效果的同时设计时应根据确定的真空度通过控制稳定以后原油的密度变化计算出合理的稳定温度。 原
5、油稳定的深度是指从未稳定原油中拔出多少挥发最强的轻组份C1C4拔出的越多稳定深度越高。原油稳定的深度是影响稳定原油质量与收率的关键通常用最高贮存温度下原油的饱和蒸汽压来衡量。根据原油稳定设计规范SY/T0069-2008 与油气集输设计规范GB50350-2005 中规 。因此确定定:“稳定原油在最高储存温度下的饱和蒸汽压的设计值不宜超过当地大气压的 0.7 倍”本工程塔顶操作压力 60kPa绝。 通过计算稳定后原油的密度随着温度提升逐渐增大原油等级逐渐降低。稳定前原油属轻质原油稳定后原油的密度也应控制在轻质原油等级的范围之内使之原油的等级不降低。已建电脱器出口温度为 7080经综合考虑确定原
6、油稳定塔的操作温度为 70。 4.工艺流程和装置特点 4.1 工艺流程 站外来油 200104t/a气量 1.08106Nm3/d经过油气分离分离出来的气去气体处理厂处理分离出来的油经提升泵提升到加热炉内加热到 70再经电脱进行油水分离分离出来的不稳定原油199.52104t/a压力为 390kPa绝进原油稳定塔塔顶操作压力 60kPa绝操作温度 70进入原油稳定塔的上部进行油、气分离。 塔顶用负压压缩机抽气为了防止压缩机人口带大量的液在进入压缩机之前首先进入 1冷却器冷却至 40左右大量的轻烃被冷凝下来再进入 1分离器气液分离。分离出来的气进入压缩机压缩后的气经出口分两路:一路作为压缩机的回
7、流返回到 1冷却器人口以保证压缩机的入口压力和出口压力流量恒定另一路去 2冷却器冷却到 40左右使部分轻烃、水冷凝下来进入 2分离器分离。分离出来的气经计量后进入站内已建低压燃气管网。 分离器分离出来的轻烃进入缓冲罐经计量后通过自压或泵抽至轻烃罐再通过装车外运缓冲罐出来的气进入站内已建低压燃气管网。 塔底分离出来的稳定原油温度 69.74饱和蒸汽压为 61.60kPa靠位差直接进入原油储罐或者直接用外输油泵外输。 4.2 装置特点 4.2.1 平面布置特点 流程顺畅布置紧凑、美观、大方、占地面积少、安全。 4.2.2 工艺流程简捷 本装置主要设备只有 1 具塔、2 台缠绕式换热器、2 台分离器
8、、2 台压缩机、4 台轻烃泵且设备都数量少体积较小。 4.2.3 自动化水平高 可以实现远传终端控制且仪表耐用、准确。 4.3 主要工艺设备 4.3.1 负压压缩机 负压原油稳定的关键设备是负压压缩机。目前可供选择的压缩机有三种:螺杆式压缩机活塞式压缩机和离心式压缩机。由于活塞式压缩机连续运转时间短需设置备用机并且不允许气体带液一般不推荐使用。 离心式压缩机进口也不允许气体带液而且当排量降低时还会发生喘振现象必须设回流调节浪费电能操作复杂一般用于排量比较大的场合。螺杆式压缩机允许气体带少量液体要求气体不含固体杂质。喷液螺杆压缩机工艺流程简单操作也比较简单一般是负压原油稳定装置的优先选用设备。本
9、工程采用的喷液式螺杆压缩机排气量 15Nm3/min。吸入压力 5060kPa排出压力 400kPa电机功率 120kW驱动方式:直联。 4.3.2 原油稳定塔 负压原油稳定装置的另一个关键设备是原油稳定塔。它的设计直接关系到装置的实际收率是否能达到或接近理论计算收率。因此在结构设计时应给予足够的重视。一般应根据原油的性质、起泡程度消泡时间以及处理量来确定闪蒸面积和停留时间。目前比较常用的有立式和卧式两种。立式原油稳定器内设 410 块塔板原油从塔板的筛孔中流下时将气体闪蒸出来。卧式原油稳定器内设一定面积的分散板原油流经分散板将气体闪蒸出来。由于立式稳定器占地面积小安装、操作方便所以国内各油田
10、采用较多。本工程采用的是立式塔操作压力:60kPa绝操作温度:70规格:3000mm34000mm。 5.经济效益 原油处理量 200104t/a。回收混合轻烃约 9480t/a售价按 4800 元/t回收不凝气约 3.13106Nm3/a售价按 0.585 元/Nm3每年按 333 天计则每年的产值收入约 4733.70 万元装置的总投资约 8001000 万元其经济益显而易见。同时也达到了降低蒸发损耗减少环境污染保证原油安全储运的目的。 6.结束语 石油自地下采出后大量的伴生气虽已在井口及联合站的集油装置中分离出但由于气液相间平衡关系仍然有一部分轻组份留在原油中使原油的蒸汽压升高。所谓原油
11、稳定就是采用一定的工艺方法把轻组份主要是 C1C5 轻烃从原油中脱出来的过程实质上也就是降低原油蒸汽压的过程。其意义是: 1降低蒸发损耗减少输送与储存过程时的损失 2回收轻烃及不凝气提高油田经济效益 3因降低了原油的饱和蒸汽压可以减少输送过程中由于轻组份汽化而造成的困难降低管线流动阻力节约加热能量也延长了输送泵的使用寿命 4减少环境污染保证原油安全储运。由此可见采油二厂原油稳定装置的工艺流程简捷、安全可靠切合实际投资少、见效快有良好的经济效益可供今后类似工程借鉴参考。 参考文献: 1李虞庚主编油田地面工程设计手册第二册北京:石油大学出版社1995 2原油稳定设计规范SY/T0069-2008 北京:石油工业出版社2008 3油气集输设计规范GB50350-2005 北京:中国计划出版社2005
