新疆油田伴生气增压脱水工艺的应用与优化

2011-12-18胥金江杨肇琰

化工技术与开发 2011年6期

关键词：伴生气输气甘醇

胥金江，韩薇，杨肇琰，王静

（新疆石油勘察设计研究院（有限公司），新疆克拉玛依834000）

新疆油田伴生气增压脱水工艺的应用与优化

胥金江，韩薇，杨肇琰，王静

（新疆石油勘察设计研究院（有限公司），新疆克拉玛依834000）

新疆油田较大规模的伴生气集中处理装置大多采用原料气预分离，压缩机增压，分子筛深度脱水，丙烷制冷，脱乙烷塔、脱丁烷塔分离产液化气及轻烃的工艺。该工艺虽然具有脱水露点深度高、液化气品质高等优点，但是针对地处沙漠地区比较分散的小规模的伴生气处理不太适应。本文以石南31集中增压脱水站为工程实例，对压缩机增压、三甘醇脱水工艺进行分析和总结，为后续对类似小规模伴生气处理工艺进一步优化设计奠定基础。

油田伴生气；增压；三甘醇；脱水；水露点；换热

新疆油田有着丰富的石油天然气资源，大部分油气田地处沙漠地区。油田区域为半固定沙丘覆盖，地壳植被稀少，地貌类型单一，地形起伏较大，地面海拔一般为421～450 m，周围可依托的辅助设施较少。自然条件的限制，对大多数规模较小，分布比较分散，地处沙漠偏远地区的油田伴生气处理提出了苛刻的要求。为了适应沙漠油气田地面工程建设的特点，本文举例分析，提出了适合沙漠油田小规模伴生气处理的脱水工艺。

1 伴生气处理工艺

1．1 处理必要性

新疆油田石南区块的伴生气如果经过放烧处理不仅污染环境而且会造成大量的资源浪费，所以必须回收。而经原油处理装置分离出来的油田伴生气仍含有饱和水，通过HYSYS软件模拟计算，未经脱水处理的天然气在外输压力条件下水合物生成温度为17℃左右，由于油田大部分所处沙漠地区，地形起伏较大，尤其在冬季，管线周围环境温度较低，管内气体温度下降后，地势低洼处管道内易集液，造成管线堵塞，因此伴生气必须先进行预处理，然后外输。

1．2 石南31伴生气增压预处理工艺流程简述

伴生气来气（0．3 MPa、35℃）首先进入压缩机入口分离器进行分离，分离出的气体进压缩机增压到3．5～4．0 MPa，夏季经空冷器冷却到50℃后进压缩机出口分离器进行分离，分出的气体进三甘醇脱水装置脱水后外输（水露点为－10℃）。春秋冬三季压缩后的伴生气进空冷器冷却至20～30℃，然后进三甘醇脱水装置脱水（水露点－10℃）后外输。压缩机出口分离器分出凝液减压后进入凝液缓冲罐，凝液缓冲罐分出的气体返回压缩机入口分离器，液体进入原油储罐，三甘醇脱水装置可采用橇装化布置。工艺流程模拟图见图1。

1．3 三甘醇脱水橇的选择

工艺参数：

进气压力：3．0～4．0 MPa（表）；

进气温度：20～50℃；

处理量：20×104～45×104Nm3·d－1

外输气水露点：≤－10℃（外输压力下）

工作工况：

进气压力：3．5 MPa（表）；

进气温度：30℃；

处理量：20×104～40×104Nm3·d－1

外输气水露点：≤－10℃（外输压力下）

整个脱水装置采用橇装布置，橇装三甘醇脱水装置包括吸收塔、再生塔、重沸器、换热器、三甘醇循环泵、过滤器、闪蒸分离器及所有必须的辅助设备，如控制盘及与主橇的电缆配管配线和安装、配电箱与主橇接线、橇上各种工艺管道和仪表、调节阀、放空阀、安全阀、排污阀、工具、备件及未提及的为达到功能要求必不可少的部件。试运期间一次性充装的物品，所有与橇外连接的工艺管道均接至橇边，并配备双法兰、螺栓、垫片、地脚螺栓及紧固件。

1．4 压缩机选型

工艺参数范围：

进气压力：0．2～0．4 MPa（表）；

排气压力：3．0～4．0 MPa（表）；

进气温度：25～30℃；

最终排气温度：夏季≤50℃；冬季≮25℃

排量：20×104～50×104Nm3·d－1

正常工作工况：

进气压力：0．2 MPa（表）；

排气压力：4．0 MPa（表）；

进气温度：25℃；

排量：50×104Nm3·d－1

采用往复式中速或低速橇装天然气发动机－压缩机组。橇块包括天然气发动机、压缩机、空冷器及所有必须的辅助设备，如消音器、入口空气过滤器、缓冲罐、洗涤罐、末级出口分液罐、水冷器、工艺级间及后冷器、润滑油系统、控制盘及与主撬的电缆配管配线和安装、配电箱与主橇接线、机组启动卸载系统、橇上各种工艺管道和仪表、进出口切断阀、进出口放空阀、安全阀、出口单向阀、工具、备件及未提及的为达到功能要求必不可少的部件。试运期间一次性充装的物品，所有与橇外连接的工艺管道均接至橇边，并配备双法兰及紧固件。

2 脱水工艺分析及优化

2．1 脱水工艺分析

石南31增压脱水装置由2005年年底投产使用以来外输气水露点一直达标，直到2010年夏季，在对石南31集中增压脱水站的外输气进行水露点测试中发现水露点超过设计控制值，而冬季水露点满足设计要求控制点。经过分析得出，冬季由于环境温度较低，伴生气在压缩机出口经过空冷后温度降低，部分烃水析出在经过压缩机出口分离器分离后，进入三甘醇脱水装置脱水，脱水效果良好，而夏季沙漠地区环境温度很高，伴生气再经过压缩机压缩后，温度进一步升高，空冷器的冷却温度受夏季高温影响，造成大量的烃水成饱和状态，再经过压缩机出口分离器分离时得不到有效分离，使得后续三甘醇脱水负荷加大，又由于部分烃的存在影响三甘醇脱水效果，使得外输气水露点升高，无法满足气质要求。

2．2 工艺流程优化

由上述可得，该套处理工艺缺少脱烃设施，当伴生气组分进一步变富，而环境温度升高时，伴生气进三甘醇脱水橇的温度将会超过其设计值，则将会进一步影响三甘醇的脱水效果。结合工艺实际情况，冬季按原工艺流程正常生产；在夏季当环境温度较高时将压缩机空冷改为水冷或在压缩机出口三甘醇脱水橇之间增设丙烷外冷系统，对伴生气进行冷却，使得部分烃水提前析出，再经过压缩机出口分离器分离后，进入三甘醇脱水橇脱水，则可同时保证外输气的烃水露点要求。