氣提原油穩(wěn)定工藝模擬分析

劉迪

摘 要：原油負(fù)壓穩(wěn)定工藝的輕烴收率受到多個(gè)參數(shù)的影響。利用HYSYS流程模擬軟件對(duì)常規(guī)負(fù)壓穩(wěn)定工藝進(jìn)行了模擬，并分析了穩(wěn)定塔操作壓力及溫度對(duì)輕烴收率的影響。在常規(guī)工藝基礎(chǔ)上，引入氣提技術(shù)，通過(guò)HYSYS模擬發(fā)現(xiàn)氣提技術(shù)可以提高原油穩(wěn)定深度，增加輕烴收率，同時(shí)研究了氣提氣量及組分對(duì)輕烴收率的影響。

關(guān) 鍵 詞：原油穩(wěn)定；工藝模擬；氣提技術(shù)；輕烴收率

中圖分類(lèi)號(hào)：TE 624 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2016）04-0827-03

Abstract： The light hydrocarbon yield of crude oil stabilization process is affected by multiple parameters. In this paper， conventional negative pressure stabilization process was simulated by using HYSYS process simulation software， at the same time， influence of stabilizers operation pressure and temperature on the yield of light hydrocarbon was analyzed. On the basis of conventional technology， the gas stripping technology was introduced into the stabilization process. The HYSYS simulation results prove that the gas stripping technology can improve the depth of crude oil stabilization process and the yield of light hydrocarbon. At last， effect of stripping gas volume and components on the yield of light hydrocarbon was investigated.

Key words： Crude oil stabilization； Process simulation； Gas stripping technology； Light hydrocarbon yield

原油經(jīng)過(guò)脫水處理凈化后，在常溫常壓的條件下含有大量氣態(tài)的溶解氣（即C1-C4），因而使得原油的蒸汽壓力較高，在其儲(chǔ)存運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量油蒸汽排入大氣，浪費(fèi)資源且污染環(huán)境，因此各國(guó)對(duì)于商品原油的蒸汽壓有著嚴(yán)格規(guī)定。為了使得原油成為合格產(chǎn)品，需要進(jìn)行原油穩(wěn)定，即使得凈化原油內(nèi)的溶解天然氣組分氣化，與原油分離，徹底脫除原油內(nèi)蒸氣壓高的溶解天然氣組分，從而降低常溫常壓下原油蒸汽壓。

原油穩(wěn)定的方法目前有以下三種：

（1）閃蒸穩(wěn)定法。通過(guò)利用閃蒸原理使得原油蒸氣壓降低的方法稱(chēng)為閃蒸穩(wěn)定。根據(jù)閃蒸容器的壓力情況，又將閃蒸穩(wěn)定法分為負(fù)壓閃蒸和正壓閃蒸。

（2）分餾穩(wěn)定法。依據(jù)原油內(nèi)的輕、重組分揮發(fā)程度不同的特點(diǎn)，利用精餾原理將原油內(nèi)的C1-C4組分脫除出去，從而使原油達(dá)到穩(wěn)定的方法。

（3）多級(jí)分離。通常用于高壓油田，需要井口油氣具有足夠壓力，將原油分為多級(jí)進(jìn)行分離穩(wěn)定。實(shí)質(zhì)上是利用若干次減壓閃蒸使原油達(dá)到一定程度的穩(wěn)定[1]。

其中原油中C1-C4的質(zhì)量含量低2.5%時(shí)無(wú)需加熱進(jìn)行原油穩(wěn)定時(shí)宜采用負(fù)壓閃蒸，我國(guó)大部分原油的C1-C4含量0.8%～2.0%，因而負(fù)壓閃蒸法在我國(guó)得到廣泛應(yīng)用[2]。本文利用HYSYS流程模擬軟件對(duì)常規(guī)負(fù)壓穩(wěn)定流程進(jìn)行了模擬，通過(guò)引入氣提技術(shù)對(duì)原油負(fù)壓穩(wěn)定工藝進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)影響輕烴收率的因素進(jìn)行了分析。

1 原油常規(guī)負(fù)壓穩(wěn)定工藝模擬

進(jìn)入聯(lián)合站的油氣水混合物先由分離器進(jìn)行分離處理，分離后的油經(jīng)過(guò)加熱、脫水等工藝后進(jìn)入原油穩(wěn)定工藝流程，本文以某聯(lián)合站的負(fù)壓穩(wěn)定工藝為例，重點(diǎn)討論該原油穩(wěn)定工藝，其他油氣處理流程不再贅述。

1.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)參數(shù)

利用HYSYS流程模擬軟件對(duì)原油常規(guī)負(fù)壓穩(wěn)定工藝進(jìn)行模擬計(jì)算。根據(jù)常規(guī)原油負(fù)壓穩(wěn)定工藝流程建立物理計(jì)算模型如圖1所示。

模型基本參數(shù)：進(jìn)塔未穩(wěn)定原油流量1 200 t/d，即50 t/h），進(jìn)塔溫度60 ℃，閃蒸罐操作壓力60 kPa（絕對(duì)壓力），壓縮機(jī)出口壓力200 kPa，分離器溫度28 ℃。未穩(wěn)定原油組分組成見(jiàn)表1所示。

1.2 原油負(fù)壓穩(wěn)定工藝模擬分析

1.2.1 C2-C5拔出率

利用HYSYS對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算分析結(jié)果如下表2。

通過(guò)上述數(shù)據(jù)可以看出，原油常規(guī)負(fù)壓穩(wěn)定工藝的C2-C5拔出率較低。

1.2.2 穩(wěn)定塔操作壓力及溫度的影響

分別改變穩(wěn)定塔的操作壓力及操作溫度，利用HYSYS進(jìn)行模擬，得出不同壓力或溫度下穩(wěn)定原油，凝析油，穩(wěn)定氣量等隨變量的變化情況。改變穩(wěn)定塔的操作壓力，使塔的操作壓力在30～70 kPa范圍內(nèi)變化，得到曲線(xiàn)圖2。

通過(guò)圖2可以看出，隨著穩(wěn)定塔的操作壓力逐漸升高，穩(wěn)定原油及凝析油的產(chǎn)量下降，穩(wěn)定氣的產(chǎn)量上升。原油負(fù)壓穩(wěn)定的操作壓力通常為50～70 kPa，該操作壓力受到壓縮機(jī)入口所能達(dá)到的真空度的制約，故單純靠降低操作壓力以提高穩(wěn)定深度不可取。

改變穩(wěn)定塔的操作溫度，使得操作溫度在50～90 ℃范圍內(nèi)變化，得到圖3。

通過(guò)圖3可以看出，隨著穩(wěn)定塔操作溫度的升高，穩(wěn)定原油產(chǎn)量降低，穩(wěn)定氣及凝析油的產(chǎn)量增加，即輕烴收率增加。然而隨著穩(wěn)定塔操作溫度升高，即原油進(jìn)塔溫度升高，原油升溫的能耗很高，故依靠升溫提高凝析油的收率是不經(jīng)濟(jì)的[3]。

2 氣提技術(shù)提高負(fù)壓穩(wěn)定深度

2.1 氣提工藝簡(jiǎn)介及其模擬

原油負(fù)壓穩(wěn)定工藝依據(jù)的是相平衡汽化的原理，而只需要有效的降低輕組分的蒸汽分壓即可促使原油中的輕組分汽化[4]。氣提負(fù)壓穩(wěn)定工藝就是利用了這一原理，通過(guò)向原油穩(wěn)定塔內(nèi)通入更容易分離的氣體，從而減少塔內(nèi)輕烴組分的蒸汽分壓，使原油中的輕組分更易汽化，最終達(dá)到更好的穩(wěn)定效果[5]。

利用HYSYS流程模擬軟件，以氣提量600 Nm/d進(jìn)行模擬計(jì)算（氣提氣組分見(jiàn)表3），建立模型圖4所示。

2.2 穩(wěn)定深度分析

2.2.1 原油C2-C5拔出率

通過(guò)表2與表4的對(duì)比可以看出來(lái)，利用氣提技術(shù)后，原油C2-C5組分的拔出率相比常規(guī)負(fù)壓穩(wěn)定工藝有較大幅度提高。

2.2.2 氣提氣量及組分的影響

分別改變氣提氣的氣量及組分，利用HYSYS進(jìn)行模擬，得出不同氣量或組成條件下凝析油，穩(wěn)定氣量，壓縮機(jī)功耗等隨變量的變化情況。

（1）氣提氣組分的影響

改變氣提氣的組分，使得氣提氣組分變貧或變富，以得到不同氣提氣組分下氣相產(chǎn)品的收率（即拔出率表5）。

不同氣提氣組分條件下C2-C5拔出率如表6所示。

通過(guò)表5及表6可以得出，氣提氣的組分越貧，C2-C5的拔出率越高，氣提效果越好。

（2）氣提氣量的影響

改變氣提氣的氣量，使氣量在300～1 800 Nm?/d范圍內(nèi)變化，利用HYSYS模擬后得到以下圖5。通過(guò)圖5可以看出，隨著氣提氣量的增加，穩(wěn)定原油產(chǎn)量下降，穩(wěn)定氣及凝析油的產(chǎn)量逐漸增加，氣提效果越好。然而，需要注意的是，在進(jìn)行氣提過(guò)程同時(shí)帶走了C5+以上的組分，實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮C6組分的拔出率，并且壓縮機(jī)的能耗及穩(wěn)定塔塔徑會(huì)隨氣提量變化，需要合理優(yōu)選[6]。

3 結(jié) 論

（1）原油負(fù)壓穩(wěn)定工藝輕烴收率（包括不凝氣及凝析油）隨穩(wěn)定塔操作壓力降低及穩(wěn)定塔操作溫度升高而增加，常規(guī)方法雖可以滿(mǎn)足原油儲(chǔ)存飽和蒸汽壓的要求，但是輕烴收率較低，沒(méi)有充分地提高原油的利用率及經(jīng)濟(jì)收益[7]。

（2）利用氣提技術(shù)可以提高原油穩(wěn)定深度，氣提氣量越大，氣提氣組分越貧，輕烴收率越大，可以取得較好的穩(wěn)定效果。

（3）采用氣提流程的原油負(fù)壓穩(wěn)定工藝，壓縮機(jī)能耗會(huì)隨著氣提量變大而增加，并且額外增加了塔板的投資，故生產(chǎn)中不能一味追求收率，應(yīng)尋求輕烴收益和能耗的平衡點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[7]吳慶友.氣提氣對(duì)原油負(fù)壓穩(wěn)定深度的影響分析[J].化學(xué)工程與裝備，2015（03）：89-92.