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[摘要]近年来国外对天然气凝液回收工艺技术的研宄成果显著，开发了很多新工艺，思路主要集中在改善回流、脱乙烷塔底部流程改造和冷剂等方面，其发展趋势仍然是以节能降耗和提高丙烷回收率为主，同时提高工艺的适应性和操作弹性，推动天然气凝液回收技术向更高效节能方向发展。
[关键词]混合冷剂；外制冷；二次脱烃；工艺；适应性
中图分类号：P58 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0213-01
单纯以氨压缩、丙烷压缩制冷为主的处理装置已经很少了，一些老装置应用的单级膨胀机制冷工艺是改造的重点对象，规模比较大的油田对伴生气处理的主流工艺是DHX工艺。虽然我国在引进和吸收国外先进技术的基础上提出了一些新的工艺方法，但整体水平上与国外的差距仍然存在，尤其是存在凝液收率偏低、能耗高、流程不合理等问题。
1.安岳油气处理厂工艺介绍
安岳区块油气处理工艺装置于2014年09月30日投入试生产，投产初期，本项目对2014年11月至2015年12月的生产数据进行了跟踪收集和分析研究。从装置低负荷运行情况得知，工艺装置低负荷运行对装置安全平稳运行、C3+收率、产品质量以及能耗等诸多方面造成了影响，需要对工艺系统开展适应性分析，找出装置运行存在问题，实施适应性技术改造。
2.混合冷剂外制冷与二次脱烃工艺适应性分析
为了进一步了解装置在处理量下降时的运行情况，发掘装置在低负荷下的处理潜力，本研究通过建立工艺计算模型，对低负荷工况进行模拟研究。
2.1处理能力在40-60×104m3/d时的工艺核算
1）换热器热负荷核算。轻烃回收装置内除轻烃冷却器外，其余换热器均满足核算工况的要求。由于核算工况下轻烃流量过小，流速过低，导致换热面积不够，可采取增加折流板或轻烃改走管程，同时堵掉部分换热管的措施提高管热管内轻烃流速，强化传热。2）低温增压泵负荷对比核算。轻烃回收装置内各屏蔽泵入口流量均与设计工况的偏差较大，且低温分离器增压泵与二次脱烃塔塔底增压泵进出口压力较设计工况偏差较大，各核算工况下冷剂输送泵入口流量均与设计工况的偏差较大，针对此情况，现场可通过出口最小回流阀，增大回流量的措施维持泵的运行，但能耗较大。3）冷剂压缩机的核算。根据核算工况下下的工艺参数，维持冷剂压缩机进出口压力及温度不变。冷剂压缩机经调整冷剂组分后也可在正常连续运行（50%负荷）。
2.2处理能力在20-40×104m3/d时的工艺核算
1）冷箱核算。将5种工况的工艺核算提供给冷箱厂家，冷箱厂家对目前的冷箱进行核算，从计算上看原换热器是能满足要求的，但是由于现在的混合冷剂流量小了很多，两相流计算时，汽液分配的均匀性无法满足，因此，实际效果没有计算的好。不过，可以通过增加冷剂流量的办法来解决，但会造成换热器的局部温差增加，温度应力增加，换热器的寿命缩短。为了尽量减少投资，不建议更换冷箱。2）塔的核算。由于现有工况与原设计工况变化较大，即使在40×104m3/d处理量时，其已有的分布器不能满足现有工况下填料的最小润湿率，导致精馏塔分离效率降低，产品质量无法满足。因此，在20～40×104m3/d工况条件下要满足液化气和轻油的产品质量要求，需要更换二次脱烃塔、脱乙烷塔及脱丁烷塔三个塔共5套分布器，其余部分不需要更换。3）换热设备的核算。装置内除轻烃冷却器外，其余换热器均满足核算工况的要求。轻烃回收换热器的换热面积尚不满足现有工况要求，虽不影响轻烃产品的合格要求，但不满足轻烃储存和运输的要求，故建议更换。4）泵的核算。目前核算工况中轻烃回收装置及冷剂循环及补充装置内的各屏蔽泵入口流量均与设计工况的偏差较大，且低温分离器增压泵与二次脱烃塔塔底增压泵的进出口压力较设计工况偏差也较大。针对此工况，目前现场采用打开出口最小回流阀，增大回流量的措施维持泵的运行，但能耗较大，建议全部更换。5）内浮顶罐的核算。经填料塔厂家对现有核算工况对塔器进行核算，更换塔内分布器后，各塔可适应现有的核算工况，其塔的精馏分离效率上升，液化气和轻油产品质量均能满足要求，轻油的饱和蒸汽压可达到原设计的84kPa，小于规范中对内浮顶罐储存轻油的饱和蒸汽压要求88kPa。因此，更换二次脱烃塔、脱乙烷塔及脱丁烷塔三个塔共5套分布器以及轻烃冷却器后，轻油产品的温度和饱和蒸汽压均满足要求。现有的内浮顶罐可适应目前低负荷工况条件。
3.存在问题及整改建议
由于处理量的下降，轻烃回收装置各项能耗均已下降，经核算，除轻烃冷却器外，其余塔、各重沸器及冷凝器满足核算工况要求。但以下设备需经进一步核实或改造后方能继续利用。
3.1存在问题
1）装置低负荷，自控仪表无法正常运行，安全风险升高。装置处理能力过低，部分工艺参数低于自控仪表最运行要求，设备失效，常见如调节阀和流量计失效。随着工艺参数的进一步降低，使安全仪表联锁系统无法正常投入使用，在紧急情况下可能对生命财产安全造成影响。调节阀和孔板运行负荷在设计值的20%以下时，需重新进行计算和更换。2）对于没有设置回流流程的机泵，低负荷运行对机泵影响较大，机泵在调节流量，关小阀门时易出现憋压泵体的温度会升高、泵内液体汽化，出现气蚀、机泵故障率增大。3）分子筛脱水装置低负荷运行，产品气气质不达标。由于原料气量的减少，分子筛脱水装置的再生气掺入到产品气中导致产品气水露点超标。4）轻烃回收装置低负荷运行，装置稳定轻烃产品质量不合格。根据现有原料气条件，经模拟计算后发现在其他条件保持不变的情况下，C3+的收率随脱乙烷塔操作压力的升高而提高，随二次脱烃塔操作压力的升高而降低。由此可知，在原料气压力、气量都降低的前提下，若要尽量提高C3+的收率，应将脱乙烷塔操作压力设定在3300kPa。天然气压力降低后装置C3+收率相应降低，同时天然气处理量降低后，二次脱烃塔、脱乙烷塔、脱烃塔塔内液体生成量减少，塔内液体在填料上分布不均匀，容易出现偏流，造成液化气和稳定轻烃产品质量不合格，目前已经发现内浮顶罐的稳定轻烃饱和蒸气压超过120KPa，不能满足稳定轻烃储存饱和蒸汽压>88kPa的要求。5）处理量降低，设备运行效率下降，单位能耗升高。目前处理厂水单耗达到设计值的1.3倍，电单耗达到设计值的2.6倍。
3.2整改建议
（1）对于轻烃回收装置各屏蔽泵，根据目前工况情况，其實际流量已低于泵的最小流量，目前现场屏蔽泵可通过打开最小回流阀维持操作，但能耗较大。考虑今后长期低负荷操作工况，建议对部分机泵进行更换。（2）由于原料气量的减少，分子筛脱水装置的再生气掺入到产品气中无法满足水露点要求，因此，需将再生气返回至分子筛脱水装置入口。（3）冷箱能满足现有低负荷工况的要求，但是由于现在的混合冷剂流量小了很多，两相流计算时，汽液分配的均匀性无法满足，鉴于目前处理量较低的情况，建议增加产品回流管线，将产品气回流至原料气入口，以便平衡冷箱各流道温度，延长使用寿命。（4）为了确保液化气和稳定轻烃产品质量达标，需要更换二次脱烃塔、脱乙烷塔及脱丁烷塔三个塔共5套分布器（填料不需要更换）以满足低负荷工况下产品质量的要求，且内浮顶罐可适应改造后低负荷工况。（5）目前工况下，部分调节阀阀门的CV值超出原有阀门CV值或差异过大， 因此需对以上所有阀门进行更换；部分流量计适应的流量和管径与原设计相比发生较大变化，因此需更换所有的流量计。
参考文献
[1]吴强；提高轻烃产量若干建议与实施[J]；内蒙古石油化工；2008年11期
[2]金海波；轻烃回收工艺优化研究与应用[J]；石油化工应用；2009年04期
[关键词]混合冷剂；外制冷；二次脱烃；工艺；适应性
中图分类号：P58 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0213-01
单纯以氨压缩、丙烷压缩制冷为主的处理装置已经很少了，一些老装置应用的单级膨胀机制冷工艺是改造的重点对象，规模比较大的油田对伴生气处理的主流工艺是DHX工艺。虽然我国在引进和吸收国外先进技术的基础上提出了一些新的工艺方法，但整体水平上与国外的差距仍然存在，尤其是存在凝液收率偏低、能耗高、流程不合理等问题。
1.安岳油气处理厂工艺介绍
安岳区块油气处理工艺装置于2014年09月30日投入试生产，投产初期，本项目对2014年11月至2015年12月的生产数据进行了跟踪收集和分析研究。从装置低负荷运行情况得知，工艺装置低负荷运行对装置安全平稳运行、C3+收率、产品质量以及能耗等诸多方面造成了影响，需要对工艺系统开展适应性分析，找出装置运行存在问题，实施适应性技术改造。
2.混合冷剂外制冷与二次脱烃工艺适应性分析
为了进一步了解装置在处理量下降时的运行情况，发掘装置在低负荷下的处理潜力，本研究通过建立工艺计算模型，对低负荷工况进行模拟研究。
2.1处理能力在40-60×104m3/d时的工艺核算
1）换热器热负荷核算。轻烃回收装置内除轻烃冷却器外，其余换热器均满足核算工况的要求。由于核算工况下轻烃流量过小，流速过低，导致换热面积不够，可采取增加折流板或轻烃改走管程，同时堵掉部分换热管的措施提高管热管内轻烃流速，强化传热。2）低温增压泵负荷对比核算。轻烃回收装置内各屏蔽泵入口流量均与设计工况的偏差较大，且低温分离器增压泵与二次脱烃塔塔底增压泵进出口压力较设计工况偏差较大，各核算工况下冷剂输送泵入口流量均与设计工况的偏差较大，针对此情况，现场可通过出口最小回流阀，增大回流量的措施维持泵的运行，但能耗较大。3）冷剂压缩机的核算。根据核算工况下下的工艺参数，维持冷剂压缩机进出口压力及温度不变。冷剂压缩机经调整冷剂组分后也可在正常连续运行（50%负荷）。
2.2处理能力在20-40×104m3/d时的工艺核算
1）冷箱核算。将5种工况的工艺核算提供给冷箱厂家，冷箱厂家对目前的冷箱进行核算，从计算上看原换热器是能满足要求的，但是由于现在的混合冷剂流量小了很多，两相流计算时，汽液分配的均匀性无法满足，因此，实际效果没有计算的好。不过，可以通过增加冷剂流量的办法来解决，但会造成换热器的局部温差增加，温度应力增加，换热器的寿命缩短。为了尽量减少投资，不建议更换冷箱。2）塔的核算。由于现有工况与原设计工况变化较大，即使在40×104m3/d处理量时，其已有的分布器不能满足现有工况下填料的最小润湿率，导致精馏塔分离效率降低，产品质量无法满足。因此，在20～40×104m3/d工况条件下要满足液化气和轻油的产品质量要求，需要更换二次脱烃塔、脱乙烷塔及脱丁烷塔三个塔共5套分布器，其余部分不需要更换。3）换热设备的核算。装置内除轻烃冷却器外，其余换热器均满足核算工况的要求。轻烃回收换热器的换热面积尚不满足现有工况要求，虽不影响轻烃产品的合格要求，但不满足轻烃储存和运输的要求，故建议更换。4）泵的核算。目前核算工况中轻烃回收装置及冷剂循环及补充装置内的各屏蔽泵入口流量均与设计工况的偏差较大，且低温分离器增压泵与二次脱烃塔塔底增压泵的进出口压力较设计工况偏差也较大。针对此工况，目前现场采用打开出口最小回流阀，增大回流量的措施维持泵的运行，但能耗较大，建议全部更换。5）内浮顶罐的核算。经填料塔厂家对现有核算工况对塔器进行核算，更换塔内分布器后，各塔可适应现有的核算工况，其塔的精馏分离效率上升，液化气和轻油产品质量均能满足要求，轻油的饱和蒸汽压可达到原设计的84kPa，小于规范中对内浮顶罐储存轻油的饱和蒸汽压要求88kPa。因此，更换二次脱烃塔、脱乙烷塔及脱丁烷塔三个塔共5套分布器以及轻烃冷却器后，轻油产品的温度和饱和蒸汽压均满足要求。现有的内浮顶罐可适应目前低负荷工况条件。
3.存在问题及整改建议
由于处理量的下降，轻烃回收装置各项能耗均已下降，经核算，除轻烃冷却器外，其余塔、各重沸器及冷凝器满足核算工况要求。但以下设备需经进一步核实或改造后方能继续利用。
3.1存在问题
1）装置低负荷，自控仪表无法正常运行，安全风险升高。装置处理能力过低，部分工艺参数低于自控仪表最运行要求，设备失效，常见如调节阀和流量计失效。随着工艺参数的进一步降低，使安全仪表联锁系统无法正常投入使用，在紧急情况下可能对生命财产安全造成影响。调节阀和孔板运行负荷在设计值的20%以下时，需重新进行计算和更换。2）对于没有设置回流流程的机泵，低负荷运行对机泵影响较大，机泵在调节流量，关小阀门时易出现憋压泵体的温度会升高、泵内液体汽化，出现气蚀、机泵故障率增大。3）分子筛脱水装置低负荷运行，产品气气质不达标。由于原料气量的减少，分子筛脱水装置的再生气掺入到产品气中导致产品气水露点超标。4）轻烃回收装置低负荷运行，装置稳定轻烃产品质量不合格。根据现有原料气条件，经模拟计算后发现在其他条件保持不变的情况下，C3+的收率随脱乙烷塔操作压力的升高而提高，随二次脱烃塔操作压力的升高而降低。由此可知，在原料气压力、气量都降低的前提下，若要尽量提高C3+的收率，应将脱乙烷塔操作压力设定在3300kPa。天然气压力降低后装置C3+收率相应降低，同时天然气处理量降低后，二次脱烃塔、脱乙烷塔、脱烃塔塔内液体生成量减少，塔内液体在填料上分布不均匀，容易出现偏流，造成液化气和稳定轻烃产品质量不合格，目前已经发现内浮顶罐的稳定轻烃饱和蒸气压超过120KPa，不能满足稳定轻烃储存饱和蒸汽压>88kPa的要求。5）处理量降低，设备运行效率下降，单位能耗升高。目前处理厂水单耗达到设计值的1.3倍，电单耗达到设计值的2.6倍。
3.2整改建议
（1）对于轻烃回收装置各屏蔽泵，根据目前工况情况，其實际流量已低于泵的最小流量，目前现场屏蔽泵可通过打开最小回流阀维持操作，但能耗较大。考虑今后长期低负荷操作工况，建议对部分机泵进行更换。（2）由于原料气量的减少，分子筛脱水装置的再生气掺入到产品气中无法满足水露点要求，因此，需将再生气返回至分子筛脱水装置入口。（3）冷箱能满足现有低负荷工况的要求，但是由于现在的混合冷剂流量小了很多，两相流计算时，汽液分配的均匀性无法满足，鉴于目前处理量较低的情况，建议增加产品回流管线，将产品气回流至原料气入口，以便平衡冷箱各流道温度，延长使用寿命。（4）为了确保液化气和稳定轻烃产品质量达标，需要更换二次脱烃塔、脱乙烷塔及脱丁烷塔三个塔共5套分布器（填料不需要更换）以满足低负荷工况下产品质量的要求，且内浮顶罐可适应改造后低负荷工况。（5）目前工况下，部分调节阀阀门的CV值超出原有阀门CV值或差异过大， 因此需对以上所有阀门进行更换；部分流量计适应的流量和管径与原设计相比发生较大变化，因此需更换所有的流量计。
参考文献
[1]吴强；提高轻烃产量若干建议与实施[J]；内蒙古石油化工；2008年11期
[2]金海波；轻烃回收工艺优化研究与应用[J]；石油化工应用；2009年04期