原稳装置原油含水控制及改进措施

2020-01-12李泽兵

化工设计通讯 2020年1期

李泽兵

（大庆油田创业集团南垣股份公司油气处理厂，黑龙江大庆 163000）

随着我国油田的不断开发，油田已经逐渐进入到开采的中后期，油田的含水量逐渐升高。原稳装置原油含水量和联合站中脱水装置的脱水效果有着直接的影响，一旦操作出现问题，就会影响原稳装置的安全运行，同时稳定塔内含有的少量水经过气化后会形成汽提作用，轻烃产量和装置产品有所增加，所以原稳装置原油含水量的合理控制，有利于装置经济合理性的运行，保障装置运行处于最佳状态。

1 原油含水对原稳装置的不利影响

1.1 对设备的影响

原油中一般都含有一定量的水，水中又含有一定量的盐类溶解物质，同时还有一些颗粒状悬浮物漂浮在原油中，主要包括钠、钙、镁的氯化物等。其中氯化钠的含量最高。以上物质都可能对加工过程产生影响：①造成设备结垢。水分在换热器和加热炉中的不断蒸发，盐类物质就会逐渐沉积在管壁上，造成传热效率下降，流动压降增加，随时可能造成管道的堵塞；②造成设备的腐蚀。在水解的作用下CaCl2、MgCl2能够生成较强腐蚀性的氯化氢，尤其是在温度较低的设备中，和水形成盐酸，对设备具有较强的腐蚀性。

1.2 对操作的影响

原稳装置可能因为原油含水量的升高，造成塔内的气相负载超过塔的分离能力，轻烃产品质量可能因为出现的液泛现象造成其不合格，影响装置的安全运行，稳定塔内的压力会短时间升高，塔顶的气体被排出，产品出现流失，对周边的环境产生污染，容易发生安全事故。原稳装置运行出现问题，就会造成加热炉烧偏，控制难度增加，轻烃产量受到影响。

1.3 对产品质量的影响

原油含水量较高时，原稳装置的操作稳定性就会出现问题，轻烃密度受到一定的影响，通过对轻烃分化结果调查研究可以发现，C9以上的产品含量有所上升，可能会出现黑烃的情况。

2 原油含水对原稳装置的有利影响

原稳装置稳定塔的温度一般在200℃以上，原油中的水经过汽化变为水蒸气，原稳装置因为塔内的汽提作用产生一定的影响，主要表现为以下几点。

2.1 对拔出率的影响

通常情况下加热炉的出口温度在200℃以上，塔顶的温度在100℃左右，塔顶的压力为130MPa，轻端组分拔出率在含水量0.1%～0.5%时增长的速度比较快，轻端组分拔出率随着原油含水量的增加而升高，一旦原油含水量超过0.5%时，轻端组分拔出率还会继续增长，但是增长的速度有所下降。

2.2 对能耗的影响

按照加热炉出口温度200℃以上时，塔顶温度保持在110℃，塔顶压力130MPa的条件下，一旦原油的含水量超过0.3%时，拔出率就可能超出3%的设计范围，需要对操作参数进行适当的调整，保障拔出率在科学合理的范围内，保障原稳装置平稳、高效的运行。制定加热炉与原油含水的变化曲线，通过曲线可以了解到拔出率相同的情况下，原油含水量在0.5%时加热炉负载发生变化，加热炉温度在原油含水量0.1%～0.5%，通过对参数进行适当调整温度有所下降，加热炉的耗气量也有所减小，能量的消耗降低；如果原油含水量超过0.5%，水在加热炉中蒸发为水蒸气，热量消耗过大，汽提效果不明显，加热炉的负荷加大，原油含水就会造成能量的大量消耗。

3 原油含水的主要现象

3.1 原油入炉压力升高

加热炉中原油的压力一般小于0.70MPa，原油中如果含水量较多，水就会大量的蒸发，气阻增大，加热炉内的压力也会随着升高。

3.2 加热炉出炉温度降低

原油中水的大量蒸发，发生汽化反应，就会造成热量的大量损耗，加热炉的温度上升比较缓慢，影响出炉温度。

3.3 空冷器冷后温度升高

空冷器管束因为大量的水蒸气会瞬间气量增加，造成空冷器的负荷加大，温度就会逐渐升高，超过控制参数范围。

3.4 稳定塔塔顶压力升高

稳定塔塔顶会因为水蒸气含量的增加造成压力逐渐升高，如果压力超过标准范围就会产生不良影响，同时塔顶压力的变化也会造成稳定塔液位的变化。

3.5 回流罐脱水量增大

水蒸气冷凝后会产生大量的水滴，水滴的逐渐积累会造成回流罐界面升高，调节阀的开度就会加大，一旦调节阀的开度达到100%，就会造成油水界面无法控制，需要调节阀副线增加脱水量。

3.6 压缩机一级排压升高报警

不凝气压缩机入口会因为塔顶压力过高造成流量增加，处理能力就需要加强，一旦排气压力大于0.31MPa，压缩机就会发出警报，需要及时处理，否则保护系统就会起动，自动停机。

4 原油含水高对原稳装置运行的危害及采取的主要措施

原油含水量较高时，一旦经过加热炉进入到稳定塔后，就会造成以下危害：

①成品罐内可能出现冲塔等事故的发生；②装置的机封可能因为压力下降，出现气蚀现象，机封的损坏可能出现泄漏等问题发生；③燃料的气量因为出炉温度的下降，会逐渐的增加；④随着轻烃产品中含水量的逐渐增加，罐区脱水负荷增大，直接影响产品的质量。

生产过程中，一旦原油的含水量比较高，就要第一时间上报调度室，对原油含水量进行分析和化验，调度室联系联合站，做好协调工作，避免高含水对生产产生不良影响。尤其注意塔顶压力和塔液位变化，一旦变化幅度比较大，就要进行人工调节，保持塔内液位在20%左右。如果发现回流罐的液位短时间内上升，就要对轻烃外输调节阀进行关闭，避免影响成品罐，同时停止回流泵。含水量较高时，回流罐脱水处理加大，情况严重的时候，需要到现场打开副线阀，加快脱水速度，避免回流造成安全事故发生。稳后泵如果发生气蚀现象，就要对泵出口阀门进行调节，保障放空排气的正常进行。根据现场的实际操作情况和原油含水量分析，适当对装置的温度进行调整，加热炉的出口温度想要降低，就要进行手动调节。操作人员一旦发现塔顶压力大于0.08MPa时，就要开启压缩机，如果压力超过0.12MPa时，就要打开放空阀。同时检查回流罐是否发生污染，如果污染就要及时清理，还要检查轻烃储罐是否发生污染，如果污染就要关闭进料阀，进行清理。如果通过降温降量还不能保障装置的正常运行，就要进行冷运处理，冷运处理过程中，要关闭加热炉，关闭加热炉风机，关闭火嘴前手阀以及加热炉烟道挡板和各风门。

5 改进建议

近几年，原油中含水量越来越高，含水值持续走高，原稳装置大部分都处于非正常状态工作中，造成工人的劳动强度加大，也影响设备的正常运行，因此根据实际的情况，制定以下几点有效的控制措施：①引进先进设备，安装在线原油含水分析仪器，及时了解原油的含水情况，并采取有效的解决措施，保障数据参数的平稳，降低加热炉能源的消耗；②适当增加一台原油缓冲罐，当原油的含水量较大时，首先进行站内循环，内循环运行的时间根据实际情况制定，避免因为内循环造成大量热量的损失，直到原油含水量处于正常范围内再进行后续流程。