原油稳定不凝气吸收装置效果分析

孙 建

（大庆油田有限责任公司天然气分公司，黑龙江大庆 163000）

目前，油田原油稳定不凝气吸收装置在生产生活中产生的不凝气副产品主要分为两部分进行使用，一部分作为深冷、浅冷装置的原材料，另一部分作为加热炉运行的原材料进行处理，且大部分油田原油稳定不凝气副产品的消耗都是通过加热炉运行消耗的。对于极为宝贵的轻烃而言，这样的做法是极为浪费的。从另一方面来说，不经过任何处理的不凝气包含在湿气的种类中。因此，在其作为原材料进行燃烧时，不可避免地会出现欠料气带液的情况，很容易造成热炉熄火甚至对装置整体的运行产生影响，更为严重的可能会造成爆燃事故。因此，对不凝气中的烷烃成分进行有效回收同时对原油稳定不凝气吸收装置效果进行分析是当前油田轻烃产量提升、轻烃资源浪费减少的重要手段。

1 分析背景

原油稳定装置在某油田厂主要作为不稳定原油的处理器进行使用，此后进入加热炉进行加热处理。处理后的原油会自动进入稳定塔开始执行气液分离的操作，此时塔顶气相开始在空冷器、水冷器中进行循环操作，最终进入回流罐。轻烃外输的主要产品是液相，此时没有经过冷凝的气相会在回收系统中进行压缩冷却的处理。处理工作完成以后进入三相分离器，其中作为主要外输轻烃产品的液相会传送到轻烃储罐内部，撤离完成不凝气的分离。此时的不凝气就可以作为加热炉的燃烧材料进行使用。但由于原油稳定不凝气吸收装置、不凝气压缩机工作效率低等因素的限制，每年有大量的不凝气被轻易浪费，即大量轻烃产品失去利用价值，造成企业、地区等的经济损失。

2 改造方案

对原油稳定不凝气吸收装置进行改造主要应用的是相似相容的工作原理，在气相烷烃与液相烷烃相接触的情况下，不凝气中所存在的烷烃组分会逐渐被液态轻烃吸收，此时轻烃中的烷烃组分的含量会不断增加，不凝气中烷烃组分的回收得以实现，因此增加轻烃产量的目标也已经达成。

基于此，油田厂对原油稳定不凝气吸收装置进行了一定的改造，特别是不凝气回收系统。通过上述工作原理的运用，本次系统改造在原有的基础上增加了一座吸收塔，两台吸收泵。运用此方案进行改造的主要目的并不只是提高传统原油稳定不凝气吸收装置的吸收率，还因为其能够在一定程度上改变了原油稳定不凝气吸收装置不凝气处理对天然气深冷装置的依赖程度，有助于装置检修期安排自由度的增加。除此以外，改造后的原油稳定不凝气吸收装置还能够在一定程度上实现占地面积的减少，投资对技术应用的限制程度也逐渐降低。

改造之后的不凝气吸收的工艺流程也发生了一定程度的改变，在自产不凝气回收装置三相分离器的不凝气的情况下，不凝气会自动引入吸收塔底部。此时，原稳回流泵出口的液态轻烃将成为新的吸收剂参与吸收塔顶部的反应。在此情况下，吸收塔内部的流动是逆向的，方向是自下而上的，此过程同样会造成烷烃组分的吸收。待气相从吸收塔顶部出来以后将转变为干气。此时就可以作为燃烧材料在加热炉中进行使用。轻烃也同样可以从吸收塔底部被抽出，其产品外输主要成分的地位也不会改变，最终抽出的轻烃会出现在轻烃储罐中。

2.1 吸收油流量

在塔顶压力0.4MPa 与不凝器冷却温度40℃保持不变的条件下，对轻烃收率随吸收油流量变化的规律进行模拟计算。最终发现，乙烷收率与吸收油流量成正比例关系，即在生产过程中乙烷收率增加也会导致吸收油流量的对应增加。改造后的原油稳定不凝气吸收装置中具有强大的压力，能够将轻烃引入油吸收塔内。这样的改造方法并不会造成轻烃能耗与投资的大量增加。因此，改造后的原油稳定不凝气吸收装置能够直接对轻烃泵进行利用，同时将其增压后出现的轻烃作为主要吸收油进行使用。为确保改造后原油稳定不凝气吸收装置运行的平稳性，在实验过程中将原油稳定装置吸收油的流量设置为固定值，即5t/h。

2.2 吸收塔压力

与前者相比，吸收塔压力的计算条件与其有较大的相似之处，同样需要对两个条件进行固定。吸收塔压力的模拟计算需要在吸收油流量为5t/h 和不凝气冷却温度在40℃不变的条件下进行。模拟计算后，对轻烃收率和吸收塔塔顶压力之间的关系进行研究。结果发现，轻烃收率与吸收塔塔顶压力同样成正比例关系，在轻烃收率增加的情况下，吸收塔塔顶的压力也会随之增加。与此同时，组分收率与吸收塔塔顶压力也是成正比例的关系。在吸收塔压力达到一定程度之后，轻烃及组分收率将不再发生明显变化。经过一系列实验研究发现，在吸收塔压力达到0.45MPa 后，上述结论成立。此后对压降的问题进行考虑，此时对压缩机的出口压力提出了要求，需要在压缩机出口压力达到0.5MPa 的条件下进行观察。若在原油稳定不凝气吸收装置改造过程中将原油稳定不凝气吸收装置不凝气进行增压，增压到一定范围后，压缩机机体采用空冷冷却的难度就会随之增加。同样经过多次实验进行探究，最终确定该值为0.55MPa。对不同条件下的综合经济效益进行计算，最终发现在吸收塔压力为0.4MPa 的条件下，原油稳定不凝气吸收装置效果有明显变化。

3 原油稳定不凝气吸收装置效果分析

3.1 实际运行状况

原油稳定不凝气吸收装置进行改造势必会造成不凝气吸收装置的主要运行控制指标的变化。新增的不凝气吸收装置的主要运行指标包括吸收塔塔顶压力、吸收泵出口压力、不凝气入塔压力等。其中吸收塔塔顶压力的主要控制在0.2～0.4MPa。吸收泵出口压力相对于前者来说较高，一般保持在0.7～1.1MPa为宜。轻烃入塔压力是原油稳定不凝气吸收装置效果控制的重要组成部分，其控制范围与吸收泵出口压力较为相近，为0.6～1.0MPa。不凝气入塔压力的控制范围相对较广，基本上包含了轻烃入塔压力与吸收泵出口压力的所有范围，改造后的不凝气入塔压力控制在0.5～1.2MPa。与不凝气入塔压力相反的不凝器出塔压力的控制范围并不广泛，其控制范围的取值也较低，几乎是五个压力指标中控制范围最低的，一般维持在0.1～0.3MPa。除上述五种压力控制指标外，改造后的原油稳定不凝气吸收装置的控制指标还包括吸收塔本身的温度，通常在20℃～50℃。

3.2 不凝气组分发生的变化

在不凝气吸收装置正式投入使用后，企业会委托石油工业原油或是由产品质量监督的有关部门对进出吸收塔的不凝气组分的数值进行检测。在对原油稳定不凝气吸收装置进行改造后，本企业同样邀请有关人员对其进行检测。结果发现改造后的原油稳定不凝气吸收装置的不凝气组分均发生的较为明显的变化。其中进塔前的C1与出塔后的C1相比，数值约上升了28.6%，C2进塔前的数值与出塔后的数值相比有所下降，C3、iC4、iC5、nC5同样如此，只不过与C2、C3相比，iC4、iC5、nC5的变化幅度较低。除此以外，不凝组分中的C6+实现了翻倍增长，由最初的0.6mol%，上升为最终的1.24mol%。当然，不凝气组分中的氮气、二氧化碳等成分也有所增加，但上升幅度较小。由此可见，改装后的原油稳定不凝气吸收装置效果得到了较为明显的改善。

3.3 吸收率的计算

原油稳定不凝气吸收装置吸收率的计算主要依靠固定公式：吸收率=不凝气中重组分吸收前后摩尔比/不凝气中重组分吸收前的摩尔比。本公司有关人员根据上述检测到的数据对改造后的原油稳定不凝气吸收装置的吸收率进行了计算，发现最终吸收效率为51.7%。与最初吸收装置的吸收效率进行对比有了较为明显的增长。

3.4 不凝气量与轻烃产量发生的变化

在对改造后原油稳定不凝气吸收装置吸收效率进行计算后，又对进出吸收塔的不凝气量进行了分别计算。结果发现，不凝气量与轻烃产量也发生了较大变化。不凝气量由最初的8000m³/d 的平均值降低为最终的5180m³/d。轻烃产量也增加为5.47t/d。

4 经济效益分析

截至目前，改造后的原油稳定不凝气吸收装置已累计运行两百余天，通过对相关数据进行计算发现，在两百多天的运行过程中轻烃的产量增加了1000余吨，按照当前的市场价格对其进行计算相当于增加了666万的生产产值。由于改造后的原油稳定不凝气吸收装置实现了对燃料气燃烧的不凝气量的控制，外购天然气量也随之增加。前文提到，改造后的原油稳定不凝气吸收装置中新增了两台吸收泵，随着吸收装置使用时间的增加，吸收泵消耗的电量也在不断增加。由此对改造后原油稳定不凝气吸收装置的经济效益进行计算。轻烃每单位内的单价为6000元左右，以1110t 作为最终产量进行计算可以得到666.6万的新增产值。之后对改造后原油稳定不凝气吸收装置中需要消耗的天然气量与电量进行计算。每单位内的天然气单价根据地区的不同也有所不同，但多集中于1.29～2.40之间，在使用数量方面也具有不稳定性，将153+13.5作为平均值进行计算，天然气使用最终消耗两百多万。每单位内的电量的单价为0.72元，在两百余天的使用过程中，该装置共消耗了10.82×104的电量，最终消耗八万左右。改造后的原油稳定不凝气吸收装置中大大降低了丙烷制冷机的损耗，因此相较于传统原油稳定不凝气吸收装置来说，改造后的原油稳定不凝气吸收装置能够大大节约电量。最终得出改造后的原油稳定不凝气吸收装置的经济效益为四百余万元。按照此数据对一年内的经济效益进行估算，改造后的原油稳定不凝气吸收装置一年内能够创造五百余万经济效益。

就投资回收期而言，改造后的原油稳定不凝气吸收装置的总投资数目为240万元，同样根据上述数据对每年创造的经济效益进行计算，最终得出仅不到半年的时间就能够完成投资回收的结论。

由此可见，改造后的原油稳定不凝气吸收装置不论是在使用经济效益还是投资回收期方面都具有较为明显的优势。

5 结束语

综上所述，改造后的原油稳定不凝气吸收装置对于原油稳定装置自产不凝气中烷烃组分的回收来说是十分有效的。通过有关数据的计算得出，改造后的原油稳定不凝气吸收装置的吸收率能够提升到50%以上。尽管原油稳定不凝气吸收装置改造的主要目标是提高其吸收效率，但在对原油稳定不凝气吸收装置进行改造时还要对油田轻烃产量增加进行充分考虑。除此以外，改造后的原油稳定不凝气吸收装置是否达到了轻烃资源浪费减少的目标，及改造后的原油稳定不凝气吸收装置所创造的经济效益等也是需要关注的重点。