原油穩(wěn)定工藝操作參數(shù)的優(yōu)化研究

屈志偉 高乾 胡強 李正豪（.克拉瑪依市富城能源集團有限公司，新疆克拉瑪依834000；.北京迪威爾石油天然氣技術(shù)開發(fā)有限公司，北京00083）

隨著油田改革和滾動式開發(fā)的不斷深入，之前開發(fā)過程中只重視可靠性和使用性的方式已經(jīng)不能保證油田開發(fā)的經(jīng)濟效益。目前來說，在保證可靠性和使用性的前提下同時滿足整個工藝系統(tǒng)的經(jīng)濟性要求、提高系統(tǒng)的能源利用率成為主要的研究環(huán)節(jié)。原油穩(wěn)定的目的是降低原油的飽和蒸汽壓，使原油經(jīng)濟效益最大化的同時保證后續(xù)儲運過程中的安全性。常見的原油穩(wěn)定方法有閃蒸法和分餾法。閃蒸法投資低、能耗低，但分離精度較差，產(chǎn)品粗糙。分餾法投資高、能耗高，但分離精度高，組分分割效果好[1]。具體使用哪種穩(wěn)定方法要綜合經(jīng)濟效益來決定。本文通過HYSYS 軟件模擬對某聯(lián)合站現(xiàn)場工藝流程進行模擬，結(jié)合經(jīng)濟性分析確定最優(yōu)操作參數(shù)。

1 加熱閃蒸操作參數(shù)優(yōu)化

隨著溫度的升高，原油的飽和蒸汽壓不斷的降低，獲得的穩(wěn)定產(chǎn)品越多，C1～C4分離程度也越高，因此適當(dāng)?shù)奶岣唛W蒸溫度有利于原油穩(wěn)定的整體效果。但是溫度也不是越高越好，因為如果過分的追求穩(wěn)定深度而一味的提高操作溫度，不僅在運行費用和能耗上造成巨大的浪費，而且隨著溫度的升高，穩(wěn)定原油的數(shù)量會減少，原油中的重組分的分離會造成穩(wěn)定原油品質(zhì)的下降。因此，需要在保證穩(wěn)定效果的同時綜合考慮經(jīng)濟效益來確定穩(wěn)定塔的最佳操作溫度。

過高的壓力會導(dǎo)致輕組分拔出率的降低，穩(wěn)定后原油的飽和蒸汽壓也不能達到預(yù)期的要求，不僅增加能耗也嚴重影響原油穩(wěn)定的效果。但如果操作壓力太低就會導(dǎo)致原油中重組分的拔出率過高，從而減少穩(wěn)定原油的產(chǎn)量以及造成油料品質(zhì)的降低。因此需要合理設(shè)定穩(wěn)定塔的操作壓力。

穩(wěn)定后原油最高儲存溫度下飽和蒸氣壓應(yīng)低于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱?.7倍[2]。聯(lián)合站所在地區(qū)最低大氣壓的0.7倍為68.3kPa。在使用HYSYS軟件對不同參數(shù)下的實際工況進行模擬時，單獨改變進塔溫度或穩(wěn)定塔操作壓力無法確定出工藝的最優(yōu)操作參數(shù)。因此通過軟件的adjust功能將穩(wěn)定原油的飽和蒸汽壓恒定在68.33kPa，同時改變原油的進塔溫度以及穩(wěn)定塔的操作壓力，分析穩(wěn)定產(chǎn)品與運行費用隨之變化的關(guān)系，再通過經(jīng)濟性分析來找到最優(yōu)操作參數(shù)。

下面通過計算凈收益來找出閃蒸穩(wěn)定塔的最優(yōu)操作參數(shù)[3]。原油穩(wěn)定凈收益由原穩(wěn)產(chǎn)品的價值減去未穩(wěn)定時原油的價值和運行費用計算得出，見表1。

表1 原油穩(wěn)定凈收益

由表1可知，當(dāng)溫度為126.5℃，壓力為320kPa時，加熱閃蒸工藝的的凈收益出現(xiàn)峰值。

2 負壓閃蒸操作參數(shù)優(yōu)化

2.1 溫度變化影響分析

負壓閃蒸的進塔溫度應(yīng)與原油脫水工藝結(jié)合，從投資及能耗的角度出發(fā)，不宜單獨為負壓閃蒸裝置設(shè)置加熱爐。

在50℃時，穩(wěn)定油的飽和蒸汽壓已經(jīng)低于68.3kPa，隨著溫度的升高，不僅增加了前期脫水流程的能耗也會過多的拔出輕烴與塔底油的重組分。負壓閃蒸在較低溫度下進行有利于輕重組分的揮發(fā)，但溫度如果過低會因為表面張力的原因使氣體不能從液相中逸出從而使氣液相不能達到平衡。綜合分析后，將負壓閃蒸進塔溫度設(shè)置為脫水溫度50℃，不再進行加熱。

2.2 操作壓力變化影響分析

圖1 穩(wěn)定深度參數(shù)隨溫度變化圖

操作溫度為50℃，設(shè)置壓力范圍為45kPa～80kPa。參數(shù)的變化情況如圖1所示。

壓力的降低，C4拔出率及C5拔出率的增長速度較快，通過降低操作壓力，提高拔出率，提升穩(wěn)定深度是可行的。凈收益計算結(jié)果如表2所示。

表2 原油穩(wěn)定凈收益

負壓閃蒸的操作壓力不僅僅是工藝計算決定的，它也要受到壓縮機能達到的負壓程度限制。目前國內(nèi)的壓縮機負壓能力最低在60kPa（絕壓）左右[4]。一般來說，通過降低壓力來提高穩(wěn)定深度的辦法比提高溫度更經(jīng)濟。

由表可知，在壓力為65kPa時，負壓閃蒸工藝的的凈收益出現(xiàn)峰值。

3 結(jié)語

文章在綜合考慮經(jīng)濟性和現(xiàn)場可實施性兩個方面，對聯(lián)合站的原油穩(wěn)定工藝進行了研究。通過現(xiàn)場試驗以及理論模擬分析相結(jié)合，得出的主要結(jié)論如下：（1）結(jié)合現(xiàn)場數(shù)據(jù)使用HY?SYS 軟件模擬工藝流程，確定加熱閃蒸工藝操作溫度為126.5℃，操作壓力為320kPa，未穩(wěn)定原油的飽和蒸氣壓降低至68.3kPa；（2）負壓閃蒸工藝操作溫度為50℃，操作壓力為65kPa，穩(wěn)定原油飽和蒸氣壓降低至65.2kPa。