神木天然氣處理廠凝液閃蒸氣回收利用探索

高小鍵，占 賽，孟鳳鳴，盧 靜，錢 凱，趙彥女，南 春，鄧 濤

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

神木天然氣處理廠凝液閃蒸氣回收利用探索

高小鍵，占 賽，孟鳳鳴，盧 靜，錢 凱，趙彥女，南 春，鄧 濤

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

針對(duì)神木天然氣處理廠目前脫水脫烴來(lái)凝液的閃蒸氣導(dǎo)入低壓放空火炬燃燒的現(xiàn)狀，從原設(shè)計(jì)工藝流程上分析，探討了閃蒸氣回收供導(dǎo)熱油爐使用燃料氣的可能性、安全性、經(jīng)濟(jì)性，從而達(dá)到節(jié)約資源、降低環(huán)境污染、降低運(yùn)行成本的目的。

脫水脫烴；凝液；閃蒸氣；回收利用

凝液閃蒸是在一定壓力、溫度條件下尚未達(dá)到沸點(diǎn)的輕烴以液態(tài)存在，當(dāng)壓力迅速下降后，輕烴的沸點(diǎn)也迅速下降，所以發(fā)生瞬間氣化蒸發(fā)的過程。

神木天然氣處理廠天然氣脫水脫烴采用丙烷制冷低溫冷凝分離工藝，運(yùn)行壓力5.7 MPa左右，丙烷制冷溫度-15℃（冬）/-5℃（夏），低溫分離器分離出的冷凝液經(jīng)管輸進(jìn)入壓力系統(tǒng)為0.5 MPa的閃蒸分離器進(jìn)行氣、水、油的三相分離，分離出的含甲醇污水進(jìn)入含醇污水罐，分離出的凝析油經(jīng)穩(wěn)定后進(jìn)入穩(wěn)定凝析油罐，閃蒸出的天然氣目前生產(chǎn)狀態(tài)下是導(dǎo)入低壓放空系統(tǒng)燃燒[1，2]。

1 凝液閃蒸氣回收利用工藝現(xiàn)狀及存在問題

1.1 神木天然氣處理廠凝液閃蒸氣利用工藝現(xiàn)狀及存在問題

神木天然氣處理廠凝液閃蒸設(shè)計(jì)采用定壓閃蒸（0.5 MPa），脫水脫烴來(lái)凝液溫度為-15℃（冬）/-5℃（夏），壓力為5.7 MPa，經(jīng)凝液換熱器與導(dǎo)熱油換熱后將凝液加熱至40℃進(jìn)入閃蒸分離器進(jìn)行三相分離，分離出的未穩(wěn)定凝析油進(jìn)入凝析油穩(wěn)定撬加熱至140℃進(jìn)行穩(wěn)定，要求穩(wěn)定后的凝析油在38℃條件下的飽和蒸汽壓不高于60 kPa，凝析油穩(wěn)定的塔頂氣與閃蒸分離器的閃蒸氣混合在一起后進(jìn)入套管換熱器與脫水脫烴來(lái)凝液進(jìn)行逆流換熱，閃蒸氣溫度由34℃降至-1℃，而后進(jìn)入立式分離器進(jìn)行分離，分離后的閃蒸氣可供給導(dǎo)熱油爐燃料用氣，也可通過放空系統(tǒng)進(jìn)入低壓火炬進(jìn)行燃燒（目前在用）。具體工藝流程（見圖 1）。

圖1 工藝流程圖

目前神木天然氣處理廠凝液閃蒸氣回收利用主要存在以下兩個(gè)方面的問題：（1）閃蒸氣中重?zé)N組分含量超標(biāo)，在溫度降低的過程中有凝析油析出，直接提供給導(dǎo)熱油爐用燃料氣存在導(dǎo)熱油爐點(diǎn)火時(shí)閃爆的安全隱患；（2）導(dǎo)熱油爐在夏季只供給閃蒸分離及凝析油穩(wěn)定用熱，來(lái)自脫水脫烴的冷凝液并非持續(xù)，導(dǎo)熱油爐用氣也不持續(xù)，目前閃蒸氣回收利用流程，在導(dǎo)熱油爐停爐時(shí)會(huì)造成閃蒸分離器發(fā)生超壓。

1.2 存在問題分析

通過對(duì)凝液閃蒸在40℃、凝析油穩(wěn)定在140℃條件下閃蒸氣的全組分分析以及穩(wěn)定后凝析油飽和蒸汽壓的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)閃蒸氣C6+組分超過2.13%，38℃時(shí)穩(wěn)定凝析油飽和蒸汽壓45 kPa，可以得出目前凝析油穩(wěn)定運(yùn)行溫度偏高（見表1）。

表1 140℃時(shí)閃蒸氣組分

凝液閃蒸氣供導(dǎo)熱油爐用燃?xì)?，因?yàn)樯嫌蚊撍摕N排液設(shè)定是低溫分離器液位到一定值后，調(diào)節(jié)閥自動(dòng)打開排液，造成進(jìn)閃蒸分離凝液的不連續(xù)，導(dǎo)致用熱不連續(xù)，而導(dǎo)熱油爐夏季只供閃蒸分離及凝析油穩(wěn)定用熱，因此會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)熱油爐用氣不連續(xù)，當(dāng)閃蒸氣量大于導(dǎo)熱油爐用氣量時(shí)，目前設(shè)計(jì)的流程只有手動(dòng)放空流程，無(wú)定壓保護(hù)系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致閃蒸分離器超壓，存在一定的安全隱患。

2 凝液閃蒸氣回收利用方案及其可行性分析

2.1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)確定凝析油穩(wěn)定最佳溫度

根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定凝液換熱器溫度為40℃，測(cè)定不同凝析油穩(wěn)定溫度對(duì)應(yīng)穩(wěn)定后凝析油的飽和蒸汽壓，由下圖可知，凝析油穩(wěn)定溫度設(shè)定為90℃時(shí)，測(cè)出閃蒸氣C6＋組分0.46%，較穩(wěn)定溫度在140℃時(shí)有所降低，穩(wěn)定凝析油飽和蒸汽壓為58 kPa，滿足設(shè)計(jì)不高于60 kPa的要求，因此建議凝析油穩(wěn)定溫度定為90℃，具體參數(shù)（見表 2，圖2）。

表2 90℃時(shí)閃蒸氣組分

圖2 穩(wěn)定凝析油飽和蒸汽壓與溫度關(guān)系

2.2 立式分離器出口管線增加定壓放空流程

由前面問題分析，當(dāng)導(dǎo)熱油爐因溫度達(dá)到設(shè)定值而自動(dòng)停機(jī)后，因?yàn)楝F(xiàn)有流程中并無(wú)定壓放空流程，因此有造成閃蒸分離系統(tǒng)超壓的風(fēng)險(xiǎn)。為解決這一存在問題，提出的解決辦法是在立式分離器出口增加去低壓放空系統(tǒng)的定壓放空流程，確保導(dǎo)熱油爐在停運(yùn)期間閃蒸分離系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，根據(jù)導(dǎo)熱油爐要求的供氣壓力在0.2 MPa～0.4 MPa，為確保立式分離器分離效果，建議定壓放空壓力設(shè)定為0.25 MPa，具體增加流程（見圖 3）。

圖3 立式分離器出口增加定壓放空調(diào)節(jié)閥

關(guān)于增加的定壓放空流程的定壓放空閥選型，在廣泛調(diào)研天然氣處理廠目前在用閥的基礎(chǔ)上選出了兩種閥：（1）自力式調(diào)節(jié)閥，優(yōu)點(diǎn)是投資費(fèi)用少，不需要增加儀表風(fēng)或者信號(hào)線，缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)靈敏度相對(duì)低；（2）選擇Samson氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，目前處理廠閃蒸分離器閃蒸氣出口管線設(shè)置即為此型號(hào)的閥門，該調(diào)節(jié)閥的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)可靠、靈敏度高，缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)閥本身費(fèi)用較高，且要就近引入儀表風(fēng)管線及就近的備用信號(hào)電纜箱引信號(hào)線并在中控室上位機(jī)進(jìn)行組態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)施工工作量較大。綜合現(xiàn)場(chǎng)定壓靈敏度要求及施工工作量，建議使用自力式調(diào)壓閥。

3 凝液閃蒸氣回收利用效益評(píng)價(jià)

據(jù)近年來(lái)神木天然氣處理廠導(dǎo)熱油爐冬季和夏季用氣量統(tǒng)計(jì)分析，導(dǎo)熱油爐冬季日均用氣量0.2×104m3，夏季日均 0.1×104m3，全年用氣量在 55×104m3，凝液閃蒸氣回收供導(dǎo)熱油爐用燃料氣后，年節(jié)約燃料氣55×104m3，按每立方米天然氣1.0元計(jì)算，年可節(jié)約費(fèi)用55萬(wàn)元，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益；此外，相比未回收之前直接導(dǎo)入低壓火炬燃燒，還可減少碳排放55×104m3×（1 000÷22.4）×44=108t/a，具有良好的環(huán)境效益。

4 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

（1）通過對(duì)神木天然氣處理廠凝液閃蒸分離的溫度控制參數(shù)的實(shí)驗(yàn)，確定了合理的閃蒸分離及凝析油穩(wěn)定溫度，避免了過度閃蒸及穩(wěn)定，從而降低了閃蒸氣中的重?zé)N組分，為凝液閃蒸氣的回收利用的安全性提供了數(shù)據(jù)證明。

（2）針對(duì)現(xiàn)有凝液閃蒸氣回收利用中未考慮到導(dǎo)熱油爐停運(yùn)期間，閃蒸氣壓力會(huì)逐漸升高導(dǎo)致系統(tǒng)超壓風(fēng)險(xiǎn)的情況，通過在立式分離器出口增加定壓放空調(diào)節(jié)閥，充分降低了存在的風(fēng)險(xiǎn)。

［1］劉向東，周曉紅，等.海上平臺(tái)閃蒸氣回收利用研究［J］.行業(yè)論壇，2017，（3）：6-10.

［2］程高峰，蔣愛軍，等.應(yīng)用KIMRAY自力式調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)地面測(cè)試求產(chǎn)中的天然氣回收［J］．油氣井測(cè)試，2011，20（2）：47-51.

The condensate flash gas recycling exploration of Shenmu gas processing plant

GAO Xiaojian，ZHAN Sai，MENG Fengming，LU Jing，QIAN Kai，ZHAO Yannv，NAN Chun，DENG Tao
（Gas Production Plant 2 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Yulin Shanxi 719000，China）

To contrapose the condensate flash gas is burning at release flare of Shenmu gas treatment.Analysis from the original design process,the possibility,safety and economy of using fuel gas for hot oil furnace by flash steam recovery are discussed.In order to get the purpose of save resources,reduce environmental pollution,reduce the operation cost.

dehydration and hydrocarbon removal；condensate；flash gas；recycling

TQ965

A

1673-5285（2017）10-0139-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.10.037

2017－09-29

高小鍵，男，工程師，2010年畢業(yè)于西安石油大學(xué)石油工程專業(yè)，研究方向?yàn)樘烊粴饧斉c處理。