神木天然气处理厂凝液闪蒸气回收利用探索

高小键，占 赛，孟凤鸣，卢 静，钱 凯，赵彦女，南 春，邓 涛

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

神木天然气处理厂凝液闪蒸气回收利用探索

高小键，占 赛，孟凤鸣，卢 静，钱 凯，赵彦女，南 春，邓 涛

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

针对神木天然气处理厂目前脱水脱烃来凝液的闪蒸气导入低压放空火炬燃烧的现状，从原设计工艺流程上分析，探讨了闪蒸气回收供导热油炉使用燃料气的可能性、安全性、经济性，从而达到节约资源、降低环境污染、降低运行成本的目的。

脱水脱烃；凝液；闪蒸气；回收利用

凝液闪蒸是在一定压力、温度条件下尚未达到沸点的轻烃以液态存在，当压力迅速下降后，轻烃的沸点也迅速下降，所以发生瞬间气化蒸发的过程。

神木天然气处理厂天然气脱水脱烃采用丙烷制冷低温冷凝分离工艺，运行压力5.7 MPa左右，丙烷制冷温度-15℃（冬）/-5℃（夏），低温分离器分离出的冷凝液经管输进入压力系统为0.5 MPa的闪蒸分离器进行气、水、油的三相分离，分离出的含甲醇污水进入含醇污水罐，分离出的凝析油经稳定后进入稳定凝析油罐，闪蒸出的天然气目前生产状态下是导入低压放空系统燃烧[1，2]。

1 凝液闪蒸气回收利用工艺现状及存在问题

1.1 神木天然气处理厂凝液闪蒸气利用工艺现状及存在问题

神木天然气处理厂凝液闪蒸设计采用定压闪蒸（0.5 MPa），脱水脱烃来凝液温度为-15℃（冬）/-5℃（夏），压力为5.7 MPa，经凝液换热器与导热油换热后将凝液加热至40℃进入闪蒸分离器进行三相分离，分离出的未稳定凝析油进入凝析油稳定撬加热至140℃进行稳定，要求稳定后的凝析油在38℃条件下的饱和蒸汽压不高于60 kPa，凝析油稳定的塔顶气与闪蒸分离器的闪蒸气混合在一起后进入套管换热器与脱水脱烃来凝液进行逆流换热，闪蒸气温度由34℃降至-1℃，而后进入立式分离器进行分离，分离后的闪蒸气可供给导热油炉燃料用气，也可通过放空系统进入低压火炬进行燃烧（目前在用）。具体工艺流程（见图 1）。

图1 工艺流程图

目前神木天然气处理厂凝液闪蒸气回收利用主要存在以下两个方面的问题：（1）闪蒸气中重烃组分含量超标，在温度降低的过程中有凝析油析出，直接提供给导热油炉用燃料气存在导热油炉点火时闪爆的安全隐患；（2）导热油炉在夏季只供给闪蒸分离及凝析油稳定用热，来自脱水脱烃的冷凝液并非持续，导热油炉用气也不持续，目前闪蒸气回收利用流程，在导热油炉停炉时会造成闪蒸分离器发生超压。

1.2 存在问题分析

通过对凝液闪蒸在40℃、凝析油稳定在140℃条件下闪蒸气的全组分分析以及稳定后凝析油饱和蒸汽压的测定，发现闪蒸气C6+组分超过2.13%，38℃时稳定凝析油饱和蒸汽压45 kPa，可以得出目前凝析油稳定运行温度偏高（见表1）。

表1 140℃时闪蒸气组分

凝液闪蒸气供导热油炉用燃气，因为上游脱水脱烃排液设定是低温分离器液位到一定值后，调节阀自动打开排液，造成进闪蒸分离凝液的不连续，导致用热不连续，而导热油炉夏季只供闪蒸分离及凝析油稳定用热，因此会导致导热油炉用气不连续，当闪蒸气量大于导热油炉用气量时，目前设计的流程只有手动放空流程，无定压保护系统，会导致闪蒸分离器超压，存在一定的安全隐患。

2 凝液闪蒸气回收利用方案及其可行性分析

2.1 现场实验确定凝析油稳定最佳温度

根据实际情况设定凝液换热器温度为40℃，测定不同凝析油稳定温度对应稳定后凝析油的饱和蒸汽压，由下图可知，凝析油稳定温度设定为90℃时，测出闪蒸气C6＋组分0.46%，较稳定温度在140℃时有所降低，稳定凝析油饱和蒸汽压为58 kPa，满足设计不高于60 kPa的要求，因此建议凝析油稳定温度定为90℃，具体参数（见表 2，图2）。

表2 90℃时闪蒸气组分

图2 稳定凝析油饱和蒸汽压与温度关系

2.2 立式分离器出口管线增加定压放空流程

由前面问题分析，当导热油炉因温度达到设定值而自动停机后，因为现有流程中并无定压放空流程，因此有造成闪蒸分离系统超压的风险。为解决这一存在问题，提出的解决办法是在立式分离器出口增加去低压放空系统的定压放空流程，确保导热油炉在停运期间闪蒸分离系统压力的稳定，根据导热油炉要求的供气压力在0.2 MPa～0.4 MPa，为确保立式分离器分离效果，建议定压放空压力设定为0.25 MPa，具体增加流程（见图 3）。

图3 立式分离器出口增加定压放空调节阀

关于增加的定压放空流程的定压放空阀选型，在广泛调研天然气处理厂目前在用阀的基础上选出了两种阀：（1）自力式调节阀，优点是投资费用少，不需要增加仪表风或者信号线，缺点是调节灵敏度相对低；（2）选择Samson气动调节阀，目前处理厂闪蒸分离器闪蒸气出口管线设置即为此型号的阀门，该调节阀的优点是调节可靠、灵敏度高，缺点是调节阀本身费用较高，且要就近引入仪表风管线及就近的备用信号电缆箱引信号线并在中控室上位机进行组态，现场施工工作量较大。综合现场定压灵敏度要求及施工工作量，建议使用自力式调压阀。

3 凝液闪蒸气回收利用效益评价

据近年来神木天然气处理厂导热油炉冬季和夏季用气量统计分析，导热油炉冬季日均用气量0.2×104m3，夏季日均 0.1×104m3，全年用气量在 55×104m3，凝液闪蒸气回收供导热油炉用燃料气后，年节约燃料气55×104m3，按每立方米天然气1.0元计算，年可节约费用55万元，具有较高的经济效益；此外，相比未回收之前直接导入低压火炬燃烧，还可减少碳排放55×104m3×（1 000÷22.4）×44=108t/a，具有良好的环境效益。

4 结论和认识

（1）通过对神木天然气处理厂凝液闪蒸分离的温度控制参数的实验，确定了合理的闪蒸分离及凝析油稳定温度，避免了过度闪蒸及稳定，从而降低了闪蒸气中的重烃组分，为凝液闪蒸气的回收利用的安全性提供了数据证明。

（2）针对现有凝液闪蒸气回收利用中未考虑到导热油炉停运期间，闪蒸气压力会逐渐升高导致系统超压风险的情况，通过在立式分离器出口增加定压放空调节阀，充分降低了存在的风险。

［1］刘向东，周晓红，等.海上平台闪蒸气回收利用研究［J］.行业论坛，2017，（3）：6-10.

［2］程高峰，蒋爱军，等.应用KIMRAY自力式调节阀实现地面测试求产中的天然气回收［J］．油气井测试，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

高小键，男，工程师，2010年毕业于西安石油大学石油工程专业，研究方向为天然气集输与处理。