克拉美丽气田油气处理装置工艺改进.pdf
45 2 石油与天然气化工 CHEMI CAl ENGI NEERI NG F OI 1 & GAS 2 0 1 3 克拉 美丽气 田油气 处理装置 工艺 改进 张 锋 蒋 洪。 张 东平 熊 涛 1 . 新 疆油 田公 司采 气 一厂 2 . 西 南石油 大学 摘 要 克拉 美丽 气田油 气 处理 装 置 以控 制 外 输 天然 气烃 、 水 露 点 为 目标 , 采 用注 乙二 醇 防 冻 、 J T 阀节 流制 冷 、 低 温 分 离脱 水脱 烃 工 艺 对凝 析 气进 行 处理 , 凝 析 油 处理 采 用二 级 闪蒸 一级 稳 定提 馏 工 艺。现 有 油气 处理装 置 工 艺流程 存在 醇烃 分 离困难 、 乙二 醇再 生塔 再生损 失严重 、 凝 析 油余 热利 用 不合理 、 部 分液 烃进 入排 污 管线排 放 等 问题 。通过提 高醇 烃分 离温 度 、 改选 乙二 醇再 生工艺、 改进凝析油换热流程 、 回收富气增压单元排 出的液烃等措施 , 改进现有工艺流程, 能够有效 解决 装置 存在 的 问题 。 同时 , 每 年使 凝析 油稳 定 装 置 节 约 燃料 气 l O . 9 l O m , 处 理 装 置 天 然 气 产 量增 加 l 3 . 2 1 0 n l 。。 凝析 油产 量增加 1 4 5 . 2 t 。 关键词 油 气处理 工艺 改进 醇 烃分 离 乙二 醇再 生 凝 析 油余热 液 烃 回收 中 图分类 号 TE 6 4 4 文献 标 志码 B D OI 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 7 3 4 2 6 . 2 0 1 3 . 0 5 . 0 0 3 Pr o c e s s i mpr o v e me n t o f Ke l a me i l i o i l a nd g a s p r o c e s s i ng d e v i c e Zh a ng Fe ng .Ji a n g Ho ng 。Zha ng Do ng p i ng ,Xi o n g Ta o 1 . F Ga Pl a n t o f Xi n g j i a n g Oi Z fie l d C o o pe r a t i o n,Ke l a r n a y i 8 3 4 0 0 0,Xi n g j i a n g,Cb i n a 2 . S0 f 厶 P s t Pe t r ol e um Uni v e r s i t y ,Che ngdu 6 1 0 5 00,Si c hu an,Chi n a Abs t r a c t The g o a 1 of t he Ke l a m e i l i o i l a nd g a s p r oc e s s i n g d e v i c e i s c on t r ol l i n g hy dr o c a r b on d e w D o i nt a nd wa t e r de w po i nt of t he ou t pu t t i n g n a t ur a l g a s . I t r e f r i g e r a t e s t he c on de ns a t e ga s by i n j e c t i o n o f e t h y l e n e g l y c o l ,J T v a l v e t h r o t t l i n g, a n d l O W t e mp e r a t u r e s e p a r a t i o n I t u s e s t WO s t a ge f l a s h 4 - on e s t a ge s t a bl e 4- s t r i pp i ng p r oc e s s e s t o pr o du c e c on de ns a t e oi l I he p r e s e nt pr o c e s s h a s s o m e pr o bl e ms,f or e xa m pl e,t he s e pa r a t i on o f a l c o hol a nd hy dr o c a r b on i s d i f f i c ul t , t he l os s o f e t hy 1 e ne gl yc o l r e ge n e r a t i on t owe r i s s e r i o us ,t he r e s i du a l he a t o f t he c o nd e ns a t e oi l i s u nr e a s o na bl v us e d,a nd p a r t o f t h e l i qu i d hy dr o c a r b on d i s c ha r g e s f r o m t he s e wa ge p i p e l i ne . S ome i mpr 。 ve me nt s a r e pu t f o r wa r d i nc l ud i ng e nha nc i ng t h e t e m p e r a t u r e of a l c oh ol a n d hy dr o c a r b on s e D a r a t i o n. i m pr o v i ng r e ge n e r a t i o n p r o c e s s of e t hy l e ne g l y c ol , c ha n gi n g t he he a t e xc ha n ge Dr o c e s s o f c 。 nd e ns a t e o i l ,a n d r e c ov e r i n g l i q ui d hy d r oc a r bo n o f r i c h g a s c ompr e s s i n g un i t . The s e m e a s u r e s s a v e f ue l ga s of 1 0 . 9 1 0 n 1 ,i nc r e a s e na t u r a l ga s ou t p ut o f 1 3 . 2 1 0 i n。a nd c o nd e n s a t e o i l yi e l d of 1 4 5. 2 t e v e r y y e a r . Ke v w0 r d s o i 1 a nd ga s p r oc e s s i n g, p r o c e s s i mpr o ve me nt , a l c oh ol a nd hy d r oc a r bo n s e p a r a t i on,e t h y1 e n e gl y c o l r e g e ne r a t i o n,r e s i d ua l he a t o f t he c on de ns a t e oi l ,l i qu i d hy d r oc a r bo n r e c o v c ry 作者简 介 张锋 , 男 , 河南邓州 人 ,1 9 9 6年 毕业 于 江汉 石油学 院 现长 江 大学 开发 系采 油工 程专 业 , 获 工学 学士 学位 , 2 0 0 9 年 毕业于西南石油大学石油与 天然气 工程专业 , 获 工程 硕士学位 , 高级 工程师 , 现任 职于新 疆油 田采气 一厂 , 从事天 然气 工 程研 究工 作 , 发 表论 文 近 1 0篇 。地址 8 3 4 0 0 0 新 疆 克 拉玛 依 新疆 油 田公 司 采气 一 厂 。电话 0 9 9 0 6 8 1 2 8 2 0 。E 一 i 1 z h f 2 0 0 9 p e t r o c h i n a . c o r r 1 . c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 2卷 第 5期 张锋 等 克拉美丽气 田油气处理装置工艺 改进 4 5 3 克拉 美 丽 气 田位 于 准 噶 尔 盆 地 腹 部 的 东 部 地 区 , 主要 以断 层控 制 的火 山岩 、 次火 山岩岩 性 圈闭气 藏为 主 , 属于 圈 闭 性凝 析气 藏 。气 田天 然气 处 理工 艺采用节流降压 、 注 乙二醇防止水合物的低 温分离 工艺 , 控 制外 输天 然气 烃 、 水 露点 。 目前气 田油 气处 理装置存在醇烃分离困难、 乙二醇再生塔再 生损失 严重 、 凝析油余热利用不合理 、 部分液烃进入排污管 线排 放 等 问题 。为 了保证 油气 处 理装 置平 稳高 效 运 行 , 需 要 对现 有工 艺 流程 和参 数进 行 改进 。 1 处理装 置工艺流程 气 田天 然 气 处 理 装 置 设 计 规 模 为 3 0 0 1 0 m。 / d , 目前处理量为 1 5 0 1 0 m。 / d , 要求控制外输 天然 气 的烃 、 水露 点低 于 一5℃ 。 处 理装 置工 艺 流程 如 图 1所示 , 8 . 1 MP a 、 2 5。 C 的集 气单 元来 气进 入 段 塞 流捕 集 器 , 分 离 出 的气 相 进入 脱水 脱烃 单 元 , 液 相 进入 凝 析 油 稳定 单 元 。原 料气 采用 注 乙二醇 防冻 、 J T 阀节 流 制冷 脱 水脱 烃 , 注 醇部 位 为 原料 气 预 冷前 和 J T 阀节流 前 ; 低 温分 离 器 出来 的贫 气先 与原 料 气换 热 , 再 与稳 定 凝 析 油 换热后外输。低温分离器出来 的醇烃液经稳定凝析 油加热后 , 进入醇烃液三相分离器 , 分离出的气相进 入富气增压单元 , 水相进入乙二醇再生单元 , 油相进 入凝 析油 稳定 单元 。段 塞流 捕集器 分离 出来 的液 相 经两级换热和闪蒸后进入凝析油稳定塔 , 分馏得到 稳定 凝析 油 ; 凝 析 油 稳定 单 元 的 二 级 闪蒸 气 和 稳定 气 进入 富气增 压单 元 , 增 压 后 和 一 级 闪蒸 气 一 起 进 入低温分离器进行脱水脱烃 。高温稳定凝析油分别 与 低温未 稳定 凝析 油 、 低 温 醇烃液 、 外输 气换 热后 去 凝 析油储 罐 。 V 1 一段 塞流捕 集器;V 2 一生 产分离器;V 3 一低温分 离器;V 4 一液烃三相分 离器;V 5 一一级闪蒸分 离器; v 6 一二级 闪蒸分 离器;V 7 一凝析 油缓 冲罐;v 8 一压缩机入 口分 离器v 9 一压缩机 出 口分离器 V 1 O 一乙二醇富液储罐;V 1 1 一乙 二醇贫液储罐;F 1 一J - T 阀;K 1 一富气压缩机组;E 1 一气气换热器; E 2 一凝析油外输 气换 热器;E 3 一轻烃稳 定油换热器;E 4 一一级 闪蒸换热器;E 5 一二级闪蒸换 热器; E 6 一重沸器;E 7 一贫富液换热器;C 1 一凝析油稳定塔;C 2 一乙二醇再生器;P 1 一乙 二醇加注泵 图 1 油气处理装置工艺流程图 Fi g . 1 Pr o c es s fl o w d i ag r am o f oiI an d g as p r o c es s i n g d e vic e 2 处理装置存在 问题 分析 2 . 1 醇烃分离温度偏低造成乙二醇发泡 通过对油气处理装置现有工艺流程及运行工况 当烃液、 盐类 、 固体炭及容器内壁腐蚀杂质等混 进行分析 , 装置存在工艺 流程不合理和能耗高等 问 入 乙二醇后 , 会形成活性 物质造成 乙二醇 发泡Ⅲ。 题 , 具体体现如下。 实验研究发现 , 当温度高于 4 O℃后 , 乙二醇黏度降 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 54 石 油 与 天然 气 化工 CHEM I CAL ENGI NEERI NG 0F OI L 8 L GAS 低 , 使 醇烃 易 于分 离 , 在 5 0℃时 , 醇 烃能 在 2 rai n内 完全分离 ] 。而克拉美丽气 田油气处理装置的醇烃 分离温度为 3 2℃, 易使乙二醇再生装置中出现烃液 夹带 , 造 成 乙二醇 溶液 发泡 。 2 . 2 乙二醇 再 生塔 再生 损失 严重 气 田油气 处 理 装 置 的 乙二 醇 注 入 量 较小 , 目前 装置 注入 量 为 3 6 0 k g / h , 所 以乙二 醇 再 生 单 元 的处 理 量也 较小 。设 计 时 , 采 用 只有 提 馏 段 而 无 精馏 段 的简易再生塔 , 使再生后贫液 中乙二醇的质量分 数 达 到 8 5 ; 乙二 醇 富 液 从 再 生 塔 顶 进 塔 , 塔 顶 温 度 高达 1 l 3。 C。由于无塔顶 回流 , 塔 内蒸气会携带大 量 乙二 醇 出塔 , 造成 乙二醇再 生 损失 严重 , 乙二醇 损 失 量 为 3 . 5 k g / h 。 2 . 3凝析 油 余热 利用 不合 理 凝 析 油稳 定塔 底 出来 的高 温稳 定凝 析 油温度 为 1 2 2。 C, 有 大 量 余 热 可 以利 用 , 与 低 温 未 稳 定 凝 析 油、 醇烃液、 外输干气换热后温度 降低 至 3 5℃进入 凝 析 油储 罐 。稳 定凝 析油 与外 输气 进行 换 热时 温度 从 8 2℃降低 至 3 5℃ , 虽 外输 气 温度从 1 2。C上 升 至 1 8。C, 但 最终 进 入 埋 地 管 道 与 地 层 温 度 一 致 , 此 处 换热约有 9 2 k W 的凝析油余 热被浪费。因此 , 利用 凝析油与外输气进行换热的工艺设计不合理 。 2 . 4富气 增压 单 元部 分液 烃没 有 回收 富气增压单元的入 口气 由凝析油稳定单元的闪 蒸气 、 稳定气和醇烃液三相分离器的出口气相组成 , 含有 较多 的丙 烷 以上组 分 , 经压 缩 机增 压 、 空冷 后将 有天然气凝液析出。气田油气处理装置压缩机组级 间分离器分离出的液烃进 入排 污管线 , 装置每天排 放天然气凝液 1 . 3 t , 每年排放天然气凝液 4 2 9 t 。 3 处 理装置工艺改进 针对克拉美丽气 田油气处理装置存在 的技术问 题 , 结合现有处理流程 , 通过提高醇烃分离温度、 改 进 乙 二醇再 生 工艺 、 改进 凝 析油 换热 流程 、 回收 富气 增压单元排出的液烃等措施 , 能够使装置运行更加 平稳高效 。主要改进措施如下 。 3 . 1 提高醇烃分离温度 为 了防止醇烃分离温度低造成醇烃分离困难 , 使 乙二 醇溶 液 出现液 烃 夹带 , 引起 乙二 醇 溶液 发泡 , 采取提高轻烃稳定油换 热器换热量 的措施 , 将醇烃 分离温度从 3 2℃提高到 5 0℃, 提高醇烃分离效果 。 3 . 2改进 乙二 醇再 生 工艺 克 拉美 丽气 田油气 处理装 置 乙二 醇再 生单 元改 进 后 的流程 如 图 2 所 示 。为 了减 少 乙二醇 夹带 的固 体 杂质 和液 烃进 入 乙二 醇 再 生 塔 , 引 起 乙二 醇溶 液 发 泡口 ] , 在 乙二 醇 富液 进 再 生 塔 前 设 置 机 械 过 滤 器 和 活性 炭过 滤 器 。活性 炭过 滤器 采用 高机 械 强度 的 柱 形 活性炭 , 以 防止 活 性 炭 粉 化 。为 了减 小 乙二 醇 再 生损 失 , 在 乙二 醇再 生塔 顶设 置换 热盘 管 , 进 入 乙 二醇 再生 单元 的富液 首 先 进 入 换 热 盘 管 换 热 , 再 从 再 生 塔 中部进 塔再 生 。塔顶 的水 蒸气 与 乙二 醇 富液 换 热 后 , 冷凝 回流 , 有效 地 解决 了 乙二醇 再 生塔无 塔 顶 回流 的问题 , 减 少 了乙 二醇再 生损 失 , 同 时还避 免 单独设置塔顶 回流罐和贫 富液换热器 , 但塔顶冷凝 回流会造成再生塔 能耗增加 。取消贫 富液换热器 后 , 从再生塔 出来 的贫液温度较高 , 设置空冷器空冷 后进入 乙二醇贫液 储罐。对改 进后 的流程进行模 拟 , 乙 二醇 富液 进塔 温 度 为 7 5 ℃时 , 塔 顶 回流量 为 i 6 k g / h , 乙二 醇再 生 损 失 为 0 . 0 2 k g / h 。塔 顶 尾气 中非甲烷总烃含量低于 GB 1 6 2 9 7 1 9 9 6 大气污染 物 综 合排 放标 准 规定 的含 量 , 可直 接放 空处 理 。 v 9 一乙二醇富液储罐; / 1 O 一乙二醇贫液储罐; E 6 一空冷器;C 2 一乙 二醇再生器;P 1 一乙二醇加注泵 F 1 一机械 过滤器; F 2 一活性炭过滤器 图2 改进后的乙二醇再生单元流程图 Fig. 2 Unit fl o w d i a gr am o f i mpr ov e d e t h y l en e gl y c o l r e gen e r a t ion 单 元 3 . 3改进凝 析 油换 热流 程 将 换热 网络 最 大热量 回收 匹配 原 则 与凝 析油 稳定工艺相结合 , 对凝析油换热 流程进行改进 。改 进 后 的凝 析油 换 热 流 程 如 图 3所 示 。取 消 凝 析 油一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 2卷 第 5期 张锋 等 克拉美丽气 田油气处理装置 工艺 改进 4 5 5 外输 气换 热 器 , 将 二 级 闪蒸 换 热 器 改 为 三 级 闪蒸 换 热器 。高温稳定凝析油先通过三级闪蒸换热器 、 一 级 闪蒸换 热 器与 低 温 未 稳定 凝 析 油换 热 , 再 通 过轻 烃稳 定油 换 热器 将 醇 烃液 加 热 到 5 0。 C。出塔 凝 析 油温度 为 1 2 2 . 1℃, 换热后 凝析 油进储 罐 温度 为 3 7 .6 ℃ 。 集 改进前后的凝析油余热利用方案工艺参数如表 1所示 。通过分 析可知, 改进后 的余热利用方案提 高 了凝析 油稳 定塔 进料 温度 , 降低 了稳定 塔负 荷 , 提 高 了醇烃 液分 离温 度 , 取 消 了一 级 闪蒸 换 热 器 的导 热油加热 , 合理利用 了稳定凝析油的余热 。 V 1 一段塞流捕集器;V 2 一生产分离器;V 3 一低温分离器;V 4 一液烃三相分离器;V 5 一一级闪蒸分离器 V 6 一二级闪蒸分离器;V 7 一凝析油缓冲罐;F 1 一卜T 阀;C 1 一凝析油稳定塔; B 1 一气气换热器; E 2 一轻烃稳定油换热 器;E 3 一一级闪蒸换 热器;E 4 一三级 闪蒸换 热器;E 5 一重沸器; 图3 改进后 的凝析油换热流程 图 Fi g. 3 Pr o ce s s fl ow diag r a m o f i mp r o v e d c on d en s at e O.1 h ea t e x c h an ge 表 1 装 置改进前后的凝析油余热利用方案工艺参数 Table 1 Pr oc es s par a me t er s of c on d en s at e oi l r esidu a l h ea t u t i l i z a t i on b ef or e an d a f t er i mpr ov e me n t 对改进后 的凝析油余热利用方案进行模拟 , 处 理厂 年操 作 时间 以 3 3 0天计 算 , 改 进后 凝 析 油稳 定 装置每年减少能耗 3 . 1 8 1 0 MJ 。燃料 气热值按 3 6 MJ / m。 计算 , 导热油加热炉的热效率为 8 5 , 导 热油输送过程 中的热损失为 5 9 / 5 , 则每年凝析油稳 定装置可节约燃料气 1 0 . 9 1 0 m。 , 节能减排效果 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 56 石油与天然气化工 CHEMI CAL E NGI NE ERI NG OF Oi l GAS 明显 。 3 . 4回收 富气 增压 单 元排 出的 液烃 压 缩 机 级 间 分 离 器 分 离 出 的 液 烃 流 量 为 5 4 k g / h , 压力 为 1 5 5 0 k P a , 丙烷 及 以上 组 分 的 摩 尔 分 数 为 9 1 。通过 增加 管线 , 使 液 烃 利用 压 差 进 入凝 析油缓冲罐 , 与未稳定凝析油一起进稳定塔分馏 , 回 收其 中的轻 烃 , 提 高凝析 油产 量 。 对 回收富气增压单元液烃后的流程进行模拟可 知 , 改 进 后 装 置 天 然 气 产 量 每 年 增 加 1 3 . 2 1 O m。 ,凝析 油产 量 每年增 加 1 4 5 . 2 t , 经 济效 益可 观 。 4 结 论 1 将醇 烃 分离温 度 提高 至 5 O C , 可 以提 高 醇 烃分离效果, 减少乙二醇溶液中的烃夹带 , 改善 乙二 醇发泡 。 2 乙二 醇 富液进 再 生塔 前应 该 设 置机 械 过 滤 器和 活性 炭过 滤器 , 过滤 掉 其 中的 固体杂 质 和液烃 , 防止 乙二 醇发 泡 ; 在 乙二醇 再生 塔顶 设置 换热 盘 管 , 将 提馏 塔 改为 精馏 塔 , 乙二 醇 富液作 为塔 顶冷 源 , 既 能提高乙二醇富液进塔温度 , 降低塔底再沸器负荷 , 又 能使 塔顶 蒸汽 冷 凝 回流 , 减 少 再 生塔 的 乙二 醇 损 失 。 3 取消 稳 定 凝 析 油 与 外 输 气 换 热 , 将 其 余 热 用 于提 高凝 析油 稳 定 塔 进料 温度 , 可 以 降低 凝 析 油 稳 定装 置能 耗 , 使 凝 析油余 热 得到 有效 回收利用 。 4 富气增 压单元排出的液烃可进行 回收 , 根 据 液烃 的压 力和 组 成 , 使 其 进 入 凝 析 油稳 定 塔 进 行 回收 , 可 以提高 轻烃 收率 。 参 考 文 献 [ 1 ]赵德芬.乙二醇 再 生 系统 的优化 运行 [ J ] .油 气 田地 面工 程 , 2 0 0 4, 2 3 6 4 7 4 8 . E 2 ]蒋 洪, 郑贤英 .低处理量乙二 醇再 生 工艺 改进 [ J ] .石 油与天然 气化工 , 2 0 1 2 , 4 1 2 1 8 3 1 8 6 . [ 3 ]Ke r r y v a n S o n ,C h a r l i e Wa l l a c e .R e c l a ma t i o n / r e g e n e r a t i o n o f g l y c o l s u s e d f o r h y d r a t e i n h i b i t i o n [ C ] .Th e 1 2 t h An n u a l De e p Of f s h o r e Te c h n ol o g y Co nf e r e n c e a nd Ex h i b i t i o n . Ne w Or l e a ns . I A.U S A , 2 0 0 0 . [ 4 ] 英 伊恩 C . 肯普.能量 的有效利用 夹点分析与过程集成[ M] . 北 京 化 学 工 、 I 出 版 社 , 2 0 1 0 . 收稿 日期 2 0 1 2 1 1 1 7 ; 修回日期 2 0 1 3 0 3 0 5 ; 编辑 杨兰 上 接 第 4 5 1页 通过 分 析建议 , 如 果 将低 温 克 劳斯 硫 冷 器 产 生 的低 低压 蒸 汽冷凝 成 水后 , 直接 通过 重 力作 用 将 空 冷器 设置 在 高 于 低 温 克 劳 斯 硫 冷 器 1 O . 2 m 左 右 给低 温克 劳斯 硫冷 器 上水 , 形 成一 个 闭环 , 那 么 图 2 中圆圈内的设备就可以取 消, 节约了两 台泵 的电能 和压 力 回水 箱提 供加 热所 需 的能量 ] 。其流 程 图如 图 3所示 。 4 结 语 天 然气 净化 装置 低 负荷 工况 给装 置安 全生 产 和 节 能 目标 带 来一 定 的压力 , 应 积极 面对 , 在 目前 已经 进行操作调整方法和技术改造 的基础上 , 继续探索 新 的 、 更有 效 的操作 方式 和技 术 改造 , 保证 装 置在各 种工 况下 安全 生产 , 节 能生 产 。 参 考 文 献 [ 1 ]孙金瑜. 天然气净 化操作 工[ M] . 北京 石油工 业出版 社 , 2 0 1 1 . 5 5 - 8 1 . E 2 ]赵义 , 于文华 , 宋杨 , 等. 多级离心泵性能的探讨[ J ] . 林业 机械与 木 工 设 备 , 2 0 1 1 1 2 3 1 3 2 . [ 3 ]唐浠 , 冉文付 , 程晓明 , 等. 长寿分厂 C P S硫磺 回收装 置操作 改进 E J ] .石油与天然气化工 , 2 0 1 3 , 4 2 2 1 3 1 1 3 5 . E G 廖铁 ,闵杰 , 苏梦瑶 , 等. 万州分厂天然气净化装置运行评价[ J ] . 石油与天然气化工 , 2 0 1 2 , 4 1 3 2 7 6 - 2 8 0 . E 5 ]吴海姬 , 张蕾. 锅炉运行氧量对锅炉效率影响 的定 量分析 [ J ] . 锅 炉技术 , 2 0 0 9 6 1 7 1 8 . 收稿 日 期 2 0 1 3 0 5 0 2 ; 修回日 期 2 0 1 3 0 6 0 5 ; 编辑 杨 兰 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m