冀东油田油气处理厂放空气体的回收和利用

2015-10-31张立群张丽萍中国石油冀东油田分公司油气集输公司

石油石化节能 2015年12期

李　永　刘　洋　张立群　张丽萍（中国石油冀东油田分公司油气集输公司）

冀东油田油气处理厂放空气体的回收和利用

李永刘洋张立群张丽萍（中国石油冀东油田分公司油气集输公司）

多年来，放空气体的燃烧排放问题一直制约着冀东油田高尚堡油气处理厂的生产运行，这即浪费了能源，又污染了大气环境。基于分析、查找放空气体产生的原因及其来源，并根据实际情况采取相应解决措施，如工艺流程改造、生产方式调整等。通过上述措施的实施，完全实现了放空气体的回收利用，目前可以回收可燃气体2.3×104m3/d。不仅节约资源、增加了企业经济效益，而且达到了保护环境的目的。

冀东油田油气处理厂放空气体原因分析解决措施

冀东油田油气集输公司高尚堡油气处理厂主要有天然气处理、原油稳定2套装置。自2006年建成投产以来，放空气体的问题一直是困扰生产运行的重点难题；放空的天然气不仅造成资源浪费，而且不符合目前油田HSE管理理念及节能减排循环利用绿色发展的要求。在这种情况下，该厂以治理、回收放空气体为课题进行了探讨和研究，通过对工艺流程、操作方式等多方面进行逐步分析、逐层查找，完全实现了放空气体的回收，达到安全环保的效果。

1　工艺简介

1.1天然气处理装置

高尚堡油气处理厂天然气处理装置（图1）是1套以回收液化石油气和轻质油为主的冷凝处理装置，整套装置采用了正升压工艺，采用先进的膨胀机制冷加丙烷辅助制冷的混合制冷工艺，制冷温度最低可达-95℃，属于典型的深冷处理装置［1］。

图1　天然气处理装置工艺简图

1.2原油稳定装置

高尚堡油气处理厂原油稳定能力为250×104t/a，使冀东油田原油的稳定率达到100%。在原油稳定处理中采用不完全精馏法稳定工艺（图2），把原油加热到一定温度，利用精馏原理，使汽液两相经过多次平衡分离，使其中易挥发C1～C5及部分C6以上的轻组分尽可能转移到气相；而难挥发的重组分保留在原油中，从而使原油在常温常压储存和输送过程中保持稳定，消除原油的蒸发损耗，达到了原油安全外输的目的。

图2　原油稳定工艺简图

2　放空气体来源分析

2.1膨胀机密封气

天然气处理装置的制冷膨胀机放空气体主要来自于密封气。由于透平膨胀机在低温状况下工作，而其轴承、机身处在常温环境之中，为了减少高压低温气体通过密封的泄漏而降低冷量损失，防止轴承润滑油冻结造成整个机组失效，在机组中采用常温的密封气体通入密封中段，以阻止低温气体向轴承段泄漏，保证机组的安全。而密封气进入机组后随机组润滑油一起回到油箱，然后从油箱排放到火炬系统。

2.2重接触塔

重接触塔是衡量天然气处理装置效率高低的关键设备，其塔顶设计运行压力为0.75 MPa，部分干气再通过干气压缩机增压外输，而多余的干气必须进行放空才能控制塔顶压力。塔顶压力控制设计不合理，不仅造成天然气资源的浪费，还多次由于系统波动大，塔顶压力不稳定引起塔底增压泵不上量，导致机封损坏；同时，干气减压过程中部分压力能未得到有效利用。

2.3原油缓冲罐

原油稳定装置原油缓冲罐不凝气原设计作为原油加热炉燃料气［2］，因其压力和组分不稳定，严重影响了加热炉的正常运行；特别冬季整条管线易冻堵，致使加热炉连续停炉，影响装置的运行效率，因此只能将其进行放空处理。

2.4脱丁烷塔

天然气处理装置脱丁烷塔的压力是通过产品回流罐的气相来控制的，即当回流罐压力过高时，就要通过自动调节阀放空卸压至火炬系统来保持塔顶压力的平稳。

2.5各系统排污

高尚堡油气处理厂装置排污系统原设计“高压到低压、低压到常压”。在整个装置排污系统中末端总会出现放空气体，在实际运行中只有将排污罐的放空阀打开，保持其压力为常压才能使各系统排污顺畅。

3　解决措施

1）将从油箱排放出来的密封气（压力为0.25 MPa）引到低压外输气系统（压力为0.10～0.18 MPa）加以利用，既保障了油箱低压又回收了密封气，而且改动不大，原流程保留。当加油或检修需要卸压到零时可通过原流程进行。如图3所示，蓝色线为新增管线。

2）将重接触塔压力由当初设计的运行压力0.75 MPa提升到1.0 MPa，并增加塔压力自控阀，维持其运行平稳。同时，对于用户从调压阀前直接进行外供中压干气，提升了对于压力能的利用，在减压过程中进一步回收冷量。经过改造后，有效地减少放空天然气约为1.2×104m3/d（℃，101.325 kPa），并停运了外输干气压缩机（图4）。

3）因不凝气量大、重组分多，所以具有很高回收价值。为此，增加了不凝气回收系统，主要是利用1台45 kW变频控制的压缩机，回收其不凝气并增压后输送到天然气处理系统。经过相应改造后，其系统可回收不凝气约为3000 m3/d，可回收轻烃1.5 t/d。工艺改造如图5所示。

图3　膨胀机系统工艺简图

图4　重接触塔压力控制改造前后流程对比

图5　原油缓冲罐不凝气回收流程简图

4）在脱丁烷塔放空调节阀后增加了1条与湿气分离器相连的DN25管线，在运行时关闭去火炬放空的流程，打开去湿气分离器的流程。当脱丁烷塔压力过高时，可直接放空泄压至天然气处理系统进行回收。如图6所示，红色线为新增管线。

5）将排污罐的气相管线接入原有的45 kW回收气压缩机入口，同时可以通过调整压缩机频率或进出口连通阀来降低回收气压缩机入口压力的方式，回收排污罐放空气体，进入天然气处理装置原料气回收利用［3］，并保证了排污罐压力适合不同压力等级排污的需要。通过相应改造后可以回收放空气体约600 m3/d。其工艺流程如图7所示，红色线为新增管线。