蘇里格氣田不凝氣節(jié)能減排的應(yīng)用分析

許嘉楊，程小路，鄭偉，李文鵬，史衛(wèi)濤

（中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗017300）

蘇里格氣田不凝氣節(jié)能減排的應(yīng)用分析

許嘉楊，程小路，鄭偉，李文鵬，史衛(wèi)濤

（中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗017300）

長慶油田蘇里格氣田屬于凝析氣田。在天然氣開采、運(yùn)輸過程中，伴有大量的天然氣凝液，該凝液一般稱為凝析油。凝析油中的不穩(wěn)定組分受熱后極易揮發(fā)，揮發(fā)出的不凝氣若直接排至大氣不僅造成環(huán)境污染，而且是能源的極大浪費(fèi)。本文通過對(duì)蘇里格氣田將凝析油加熱處理后，其中不穩(wěn)定組分揮發(fā)并作為燃料氣補(bǔ)充供熱系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行剖析，對(duì)其采用的工藝流程、工藝參數(shù)進(jìn)行了介紹和評(píng)價(jià)，對(duì)應(yīng)用效果、經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算分析，提出了不凝氣在日常應(yīng)用中出現(xiàn)的問題和對(duì)應(yīng)的解決措施，有助于提高不凝氣利用效率。

凝析油；不凝氣；節(jié)能；降耗

從天然氣凝液中加熱后提取的不穩(wěn)定成分，以丁烷和更輕的烴類為主要成分的混合氣態(tài)石油產(chǎn)品，又稱為不凝氣。天然氣凝液中含有大量的凝析油，該液態(tài)石油物中的不穩(wěn)定組分，易揮發(fā)、易燃易爆，給凝析油的儲(chǔ)存運(yùn)輸帶來了一定的危險(xiǎn)性。為避免凝析油在儲(chǔ)存、運(yùn)輸中發(fā)生危險(xiǎn)，處理廠在凝析油儲(chǔ)存、運(yùn)輸前對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定處理，即將凝析油加熱80℃左右，使其中的未穩(wěn)定部分（C1～C4）較完全地?fù)]發(fā)，穩(wěn)定后的凝析油產(chǎn)品其飽和蒸汽壓執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB9053-1998《穩(wěn)定輕烴》2號(hào)穩(wěn)定輕烴的質(zhì)量指標(biāo)，進(jìn)入凝析油產(chǎn)品罐儲(chǔ)存。而經(jīng)加熱后揮發(fā)的不凝氣，其熱值較高，若直接排入大氣，不僅造成了環(huán)境的污染，同時(shí)也是資源的極大浪費(fèi)。充分考慮以上因素后，蘇里格氣田設(shè)計(jì)將凝析油穩(wěn)定塔頂部的不凝氣冷卻降溫、除去少量雜質(zhì)后，進(jìn)入供熱系統(tǒng)，補(bǔ)給燃料氣，減少燃料氣耗量，節(jié)約能源。蘇里格氣田某天然氣處理廠未穩(wěn)定凝析油成分組成表（見表1），《穩(wěn)定輕烴》GB9053-1998中輕烴標(biāo)準(zhǔn)（見表2）。

表1　脫油脫水裝置來凝液組成表

表1　脫油脫水裝置來凝液組成表（續(xù)表）

表2　《穩(wěn)定輕烴》GB9053-1998中輕烴標(biāo)準(zhǔn)

1　不凝氣生產(chǎn)工藝流程

蘇里格氣田天然氣處理廠初步分離所得的未穩(wěn)定凝析油，經(jīng)凝析油穩(wěn)定裝置加熱處理，除去其中的C1～C4的輕組分，得到C5～C8的穩(wěn)定組分。其處理工藝為：凝析油經(jīng)閃蒸油室排至凝析油緩沖罐（V-7111），經(jīng)凝析油緩沖罐緩沖靜置后，進(jìn)入凝析油穩(wěn)定撬（V-6731）。凝析油在凝析油穩(wěn)定撬體內(nèi)，經(jīng)約100℃的導(dǎo)熱油加熱至80℃，凝析油中的輕組分（C1～C4（不凝氣））、水受熱后揮發(fā)，由凝析油緩沖罐罐頂分離出的少量不凝氣通過壓力控制閥和穩(wěn)定塔頂不凝氣氣混合后進(jìn)入低壓燃?xì)夥忠汗?，?jīng)低壓燃?xì)夥忠汗捱^濾分離，除去該氣體中所攜帶的固體顆粒雜質(zhì)和游離液體后，與閃蒸分離器排出的閃蒸氣、燃料氣區(qū)來的天然氣混合，作為燃料氣進(jìn)入導(dǎo)熱油爐，補(bǔ)充燃料氣。凝析油中的重組分（C5～C8）塔底穩(wěn)定后的凝析油經(jīng)兩級(jí)凝析油換熱器及凝析油后冷器冷卻至30℃～40℃后去穩(wěn)定凝析油罐儲(chǔ)存（見圖1）。

圖1　不凝氣走向示意圖

2　不凝氣應(yīng)用效果分析

2.1不凝氣產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)分析

表3　蘇里格氣田各處理廠不凝氣產(chǎn)量情況表

從表3、表4可以看出，蘇里格氣田各處理廠凝析油穩(wěn)定裝置運(yùn)行壓力和溫度較設(shè)計(jì)值均偏低，主要原因是：各處理廠閃蒸分離器、低壓燃料氣系統(tǒng)運(yùn)行壓力都比較低，且溫度過高不凝氣氣量大，易造成攜液嚴(yán)重現(xiàn)象。由《穩(wěn)定輕烴》GB9053-1998中二號(hào)穩(wěn)定輕烴標(biāo)準(zhǔn)要求：飽和蒸汽壓值小于74 kPa。若執(zhí)行飽和蒸汽壓值小于74 kPa的控制指標(biāo)，由表3、表4可知，當(dāng)控制凝析油穩(wěn)定裝置運(yùn)行溫度在70℃左右、壓力在0.25 MPa時(shí)，處理后凝析油符合二號(hào)穩(wěn)定輕烴標(biāo)準(zhǔn)，且不凝氣氣量較大。

蘇里格氣田某天然氣處理廠控制凝析油穩(wěn)定撬運(yùn)行壓力在0.25 MPa～0.3 MPa，運(yùn)行溫度在70℃～90℃，歷經(jīng)一年的運(yùn)行考量，該天然氣處理廠不凝氣累積產(chǎn)量（見表5）。

表4　穩(wěn)定凝析油飽和蒸氣壓統(tǒng)計(jì)表

表5　月累計(jì)不凝氣產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)表

由圖2可知，不凝氣、閃蒸氣產(chǎn)量與天然氣處理量、凝析油產(chǎn)量變化趨勢(shì)基本一致。由表5可知，處理廠不凝氣年累計(jì)產(chǎn)量約24萬m3，若將不凝氣直接排入大氣，按每立方米1元計(jì)算，每年將提高成處理廠生產(chǎn)運(yùn)行成本約24萬元。

圖2　不凝氣月累計(jì)產(chǎn)量變化趨勢(shì)圖

2.2經(jīng)濟(jì)效益

若蘇里格某天然氣處理廠日均處理天然氣1 000× 104m3，則其供熱站日均消耗燃料氣約2 900 m3，按照一年365 d計(jì)算，年累計(jì)耗天然氣為x，每立方米天然氣按1元計(jì)算，費(fèi)用消耗為M：即每年供熱站導(dǎo)熱油爐耗燃料氣約105.9萬m3，累計(jì)消耗資金約105.9萬元。

若凝析油穩(wěn)定裝置運(yùn)行溫度為70℃，天然氣日均處理量1 000萬m3，由表3可知，該裝置日產(chǎn)不凝氣約1 100 m3，按照一年365 d計(jì)算，年累計(jì)產(chǎn)不凝氣約x’：

若充分利用不凝氣，則年累計(jì)可節(jié)約天然氣Δx：

每立方米天然氣按1元計(jì)算，節(jié)約能耗費(fèi)用為ΔM：

由此可知，合理、有效地使用不凝氣，不僅可以節(jié)約能源、減少生產(chǎn)運(yùn)行成本，同時(shí)，不凝氣的有效利用，防止了不凝氣經(jīng)火炬燃燒后直接排放至大氣，污染環(huán)境。

3　生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及解決措施建議

3.1不凝氣組分分析

蘇里格氣田某天然氣處理廠不凝氣全組份分析報(bào)告可知，單位體積不凝氣中，CH4（甲烷）含量53.485 1%，C2H6（乙烷）含量27.718 9%，C3H8（丙烷）含量9.609 2%，iC4H10（異丁烷）2.004 9%，nC4H10（正丁烷）2.423 8%，即單位體積不凝氣中，C1～C4含量約95%（見表6）。

臨界溫度，即使物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的最高叫臨界溫度。每種物質(zhì)都有一個(gè)特定的溫度，在這個(gè)溫度以上，無論怎樣增大壓強(qiáng)，氣態(tài)物質(zhì)都不會(huì)液化，這個(gè)溫度就是臨界溫度［1］。目前蘇里格氣田某天然氣處理廠凝析油穩(wěn)定撬運(yùn)行壓力為0.3 MPa，在該壓力條件下，產(chǎn)生的不凝氣冷凝溫度（見表7）。

表6　不凝氣組分中各物質(zhì)臨界溫度

表7　蘇里格某天然氣處理廠不凝氣冷凝溫度

烷烴充分燃燒化學(xué)方程式：

烷烴不充分燃燒化學(xué)方程式：

由上述可知，當(dāng)不凝氣壓力為0.3 MPa時(shí)，其C1～C4組分在溫度＜20℃時(shí)，不凝氣中各氣態(tài)組分易被冷卻，析出凝液。該凝液若與不凝氣、閃蒸氣以及燃料氣區(qū)來冷干天然氣混合燃燒，由于燃燒不充分，將會(huì)造成導(dǎo)熱油爐內(nèi)積碳、結(jié)焦嚴(yán)重，導(dǎo)致爐體管道局部過熱，損害機(jī)械強(qiáng)度，燒穿爐管以至引起嚴(yán)重的安全事故。

由于不凝氣中C1～C4組分屬于不穩(wěn)定組分，受熱后極易揮發(fā)。該不穩(wěn)定組分若二次冷凝儲(chǔ)存或直接排入生產(chǎn)污水系統(tǒng)，不僅降低了不凝氣的利用率，同時(shí)當(dāng)夏季氣溫升高時(shí)，C1～C4組分的揮發(fā)將為處理廠安全平穩(wěn)運(yùn)行帶來了較大的安全隱患。

表8　2014年不凝氣液化情況跟蹤表

在凝析油穩(wěn)定裝置正常運(yùn)行的情況下，控制凝析油穩(wěn)定裝置運(yùn)行溫度為60℃，取得不凝氣樣品并化驗(yàn)其全組份，由化驗(yàn)結(jié)果可知，所分離的不凝氣組分中，C1～C4含量約81.203 8%，其余重組分含量15.737 4%。由表8可知，從低壓燃?xì)夥忠汗蕹隹谥翆?dǎo)熱油爐地埋管線中不凝氣中部分會(huì)凝析出液體，經(jīng)測(cè)量進(jìn)過濾分離器進(jìn)口閃蒸氣不凝氣溫度為10℃左右，凝析油穩(wěn)定塔塔頂溫度20℃左右，導(dǎo)熱油爐燃?xì)鉁囟榷緸?℃，夏季為20℃左右，初步分析原因?yàn)椴荒龤獬鏊笪龀鲆毫颗c塔頂溫度有直接關(guān)系，因?yàn)樗敳荒龤鉃轱柡蜌怏w，降溫后會(huì)析出凝液。若塔頂溫度較高，而環(huán)境溫度較低，比如冬季，則不凝氣作為燃料氣后，凝液較多。而塔頂溫度由主要由進(jìn)塔溫度（無塔頂分凝器）及塔頂分凝器提供的冷卻負(fù)荷確定。溫度降低析出液體凝液積聚至一定容量后，凝液將隨燃料氣一同進(jìn)入導(dǎo)熱油爐，為導(dǎo)熱油爐的安全運(yùn)行，帶來了較大的安全隱患。

4　結(jié)論

隨著天然氣的開采與處理量的增加，凝析油產(chǎn)量及不凝氣產(chǎn)量也將隨之增加，有效地利用凝析油穩(wěn)定裝置分離的不凝氣，不僅降低了導(dǎo)熱油爐天然氣耗量，防止不凝氣經(jīng)火炬燃燒后將廢氣直接排入大氣，污染環(huán)境，節(jié)約工業(yè)生產(chǎn)成本，提高科學(xué)管理水平，綜合經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

［1］王勇，呼延念超，等.長慶油田蘇里格氣田凝析油穩(wěn)定工藝研究［J］.石油與天然氣化工，2009，38（2）：109-110.

［2］GB9053-1998穩(wěn)定輕烴.

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.06.011

TE377

A

1673-5285（2015）06-0040-04

2015-04-15