伊拉克鲁迈拉油田火炬消烟工艺设计

2013-03-24张初媚金熙俊康久常李秉旭张瑞杰

当代化工 2013年9期

张初媚，金熙俊，康久常，李秉旭，张瑞杰

（1. 中国寰球工程公司辽宁分公司，辽宁抚顺 113006； 2. 中国石油抚顺石化公司石油三厂，辽宁抚顺 113001）

鲁迈拉油田位于伊拉克首都巴格达东南500 km，东部距离港口城市巴士拉城65 km，地质储量巨大。自 1954年投入开发以来，先后经过 1958年、1972年和1978～1982年等年间的新建和扩建过程，从80年代两伊战争爆发后,至今没有投入新的产能建设工程。由于年久失修加之配套设施不全，已无法达到当年的生产能力。战乱破坏导致部分设备图纸及生产数据丢失，为现场调研增加了很大的难度［1,2］。

1 Shamiyah站概况

Shamiyah站有Bank A/B/C三个生产站，其中Bank A和Bank B是并联关系。目前有两个站在正常生产中，Bank A或B以及Bank C。但在有些时候也有三个站同时工作的情况出现。

Bank A和B的构成基本相同，每列中有六个分离器，包括一二级中各两个分离器，三四级中各一个分离器。唯一的区别就是在Bank B中有一个跨接管线（通常在操作时打开）在一二级排气口处。在Bank C的第一级中有两个分离罐（其中一个在另一个上面），二、三、四级中各仅有1个分离器，而且4级分离器是垂直放置。

Shamiyah站有3套脱盐脱水装置，Bank C中有一套。另外两套在Bank A和Bank B中，并且可随意调节到Bank A或Bank B。脱盐脱水装置一般安置在二三级分离器之间。

Bank A 和B中仅有两个火炬，一个是为了处理一级分离器放出的气体，另一个是处理由二、三、四级以及脱盐脱水装置中产生的气体。由于Bank A和B中一级分离器的液位控制失效，产出气体携带出更多的液体去往下级分离器。同时因一、二级中有一连接管线导致一级分离器产出气体携带液体进入二级分离器排气口和火炬。这就导致了处理Bank A和B产出气体的火炬出现严重黑烟现象。Bank C中共有5组火炬，现在仅有两组仍在工作。其中一组处理一、二、三级产出的气体，一组处理四级和脱盐脱水装置产出的气体。Bank C一、二、三级产出气体去往的火炬所产生的烟气状态很好。四级和脱盐脱水装置产出气体去往的火炬黑烟严重。

对于处理油气储罐产生的气体有3个火炬，目前一个正常工作，另两个备用。值得注意的是储罐产出气体处理火炬中产生的黑烟非常明显。主要是由于储罐中的气体含有较重的碳氢化合物在高油温中燃烧不充分造成。

Shamiyah站有一个密闭的排放系统，由于排放系统的泵受到损坏，现有的设备污油全部排放到露天的污油池。所有的安全阀泄放气体都去往原有的冷放空系统。

目前的现场调研结果显示，Bank A、B的处理量为165×104Gas(m3/d)。Bank C的处理量为320×104Gas(m3/d)［2］。

2 Shamiyah站改造技术方案

2.1 黑烟产生的原因分析

目前鲁迈拉油田处于恢复生产期，天然气系统没有正常运行，原油生产中的伴生气均全部放空燃烧。而在燃烧过程中有大量黑烟产生，其主要原因如下（一个或多个同时存在）：

（1）由于油气分离器分离效率下降，造成油气分离不净，天然气携带原油和重烃液滴进入火炬放空系统；

（2）原火炬放空管线内积液太多；

（3）放空量超过原火炬放空能力；

（4）伴生气重烃组分含量高。

2.2 油气分离效果不佳的原因分析

从目前掌握的资料可知，其油气分离器的原设计处理能力远远大于目前的产量，但分离效果却很不好，分析其原因有如下可能（一个或多个同时存在）：

（1）分离器压力控制系统失效；

（2）分离器液位控制系统失效；

（3）分离器内分离元件失效；

（4）分离器内油砂等固体颗粒的沉积使分离有效容积减少；

（5）原油起泡严重［3］。

2.3 初步技术方案

根据以上分析，要减轻黑烟的产生，可以从以下几个方面进行：

（1）解决分离器本身存在的问题，即：修复分离器压力、液位控制系统，使分离器平稳操作；修复分离器内的分离元件；清除分离器内的固体沉积物。

（2）恢复和修复消泡剂加入系统。

（3）气相增加一级天然气除油（分液）系统。

（4）更换放空管线和火炬。

以上处理方案仅是从解决天然气带液方面考虑，不能解决天然气中重烃组分含量高的问题，如要解决重烃含量高的问题，则需要进行下步工作：恢复天然气增压系统和天然气轻烃回收系统（NGL装置）［4］。

3 Shamiyah站工艺流程描述

3.1 Shamiyah站原有工艺流程描述

Bank A/B/C均设有四级分离和电脱盐电脱水装置。原油从井口首先进入已有一级分离器（一级分离器操作压力为34.5 barg），经过油气分离，气相部分去往天然气增压系统，剩余气相去往火炬放空系统。液相则进入下一级分离器（二级分离器操作压力为7.23 barg）。由于压力远低于一级分离器，导致液相中又一部分气体被分离出来，这些气相的去向同上。液相进入电脱水装置（电脱水装置操作压力为5.5 barg，天然气脱水主要是脱除天然气中的饱和水，使其在管线输送或冷却处理时，不生成水合物，对含 CO2及H2S天然气可减缓对管线及容器的腐蚀［5］），由于压力低于二级分离器，有部分气相被分离出来，去向同上。液相则进入电脱盐装置（电脱盐装置操作压力为3.8 barg，原油脱盐主要是注水以溶解原油中的有机盐，随着洗涤水脱除盐分），由于压力低于电脱水装置，有部分气相被分离出来，去向同上。液相则进入三级分离器（三级分离器操作压力为1.86 barg）。由于压力低于电脱盐装置，有部分气相被分离出来，去向同上。液相进入四级分离器（四级分离器操作压力为0.83 barg），由于压力低于三级分离器，有部分气相被分离出来，去向同上。液相进入原油储罐。

由于鲁迈拉油田的天然气系统尚没有正常运行，所以上述流程中提到的去往天然气增压系统的气体实际上全部被放空燃烧［1,2］。

3.2 Shamiyah站改造后工艺流程描述

改造后的工艺流程在保留原有工艺流程的基础上新增6台分离器，两个凝液回收罐，4台离心泵。其中每列新增两台分离器，Bank A、B共用一个凝液回收罐和2台离心泵，BankC单独使用一个凝液回收罐和两台离心泵。同时停用原有的火炬放空系统及冷放空系统，建设新的火炬放空系统及冷放空系统。具体措施如下（以Bank C为例）。：

3.2.1 新增高压分离器

在原有一级分离器去往火炬放空系统的管线上寻找合适位置接入新管线，新管线连接新增的分离器（下称V-101，操作压力设定为6.5 barg），同时在新管线上（进入V-101之前）安装压力调节阀，阀后压力设定为6.5 barg。V-101气相出口管线连接新建火炬（F-101），安全阀连接新建冷放空系统。

3.2.2 新增低压分离器

在原有二级、脱水脱盐、三、四级分离器后采用上述同样方式接入新管线并在每条新管线上安装压力调节阀，调节阀后压力均为0.63 barg。不同的是，这些调节阀后的新管线被汇到一起后由一根总管进入新增分离器（下称V-102，操作压力设定为0.63 barg），V-102气相出口管线连接新建火炬（F-102），安全阀连接新建冷放空系统［6］。

3.2.3 新增凝液回收装置

V-101经过分离后的液相进入 V-102中，与V-102反应后的液相一起进入新增的凝液回收罐。该凝液回收罐内部无分离结构，相当于缓冲罐，分离效率相对较低，且该系统操作压力较低，其分离出的凝液通过新增的凝液泵打回原油储罐。

3.2.4 新建火炬系统

鲁迈拉油田因为长期战乱无法提供可靠的公用工程条件，无电源、无水源、无仪表风、无氮气、无蒸汽、无燃料气，因此，火炬系统应满足以下要求：

（1）利用火炬头自身结构加强火炬气和环境空气的混合改善燃烧效果，减少黑烟产生。

（2）点火系统自备蓄电池进行电点火。点火器可以利用遥控器在100 m远处进行操作，从而避免操作人员接近火炬，保护操作人员安全。

（3）考虑到现有公用工程条件，火炬系统采用阻火器做为防回火措施［7,8］。