油气矿场加工装置节能技术应用

孙维军　肖双斌（大庆油田有限责任公司天然气分公司）



油气矿场加工装置节能技术应用

孙维军肖双斌（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

天然气作为清洁优质能源在国家能源总用量占比正逐步提高，油气矿场加工装置是实现天然气商品化的技术支撑。通过油气矿场加工装置的节能创效潜力分析，采用换热器提高热能利用，分离器回收轻烃，除尘装置保证设备正常运行等创效措施，实现了油气矿场加工装置长周期、满负荷、高效益运行，节能技术的应用提高了天然气和轻烃的产量。

天然气轻烃加工装置节能技术

1　加工装置的作用

通常情况下对石油及天然气进行初加工的装置设备称为油气矿场加工装置。

油气矿场加工装置对原料气进行预处理、增压、脱水、回收轻烃等处理过程。主要实现以下两方面作用：

1）达到管线输气的气质要求。去除固体杂质，保证管道输送畅通，避免设备堵塞、磨损和输气事故；去除水、轻烃，避免其增压凝结减少输气管道流通面积、结冰堵塞管道和设备；去除H2S和CO2等酸性气体，避免金属管道和设备腐蚀，保证其使用寿命。

2）分离汽态和液态轻烃。轻烃是优质化工原料，轻烃回收具有较高经济价值，将油田伴生气通过处理分离为干气和液体轻烃，不仅能提高外输干气质量，还能使烃类增值3～5倍，经济效益提高2～3倍。

2　工艺原理

油气矿场加工装置的天然气处理主导工艺是冷凝分离，获得冷能有两种途径，利用冷剂将天然气通过间接换热冷至所需的温度；利用气体本身的压能通过降压膨胀而产生所需的低温［1］。

冷剂制冷工艺原理是利用液体蒸发的吸热效应而实现制冷，其中蒸汽压缩式制冷循环是消耗机械功以获得冷量，蒸汽吸收式制冷循环则是消耗热能来获得冷量，对于所加工的天然气是系通过传热从循环的冷剂处获得冷量。

膨胀制冷工艺所需的冷量由气体直接经过串接在系统中的各类型膨胀制冷设备来提供，如节流阀、透平膨胀机及热分离机等。

油气矿场加工装置通过冷凝、汽化等吸热、放热的过程分离出不同沸点的组分。

3　现场应用

针对油气矿场加工装置生产过程中存在的耗能问题，可采取以下几项技术措施进行节能创效。

3.1应用换热器提高热能利用率

油气矿场加工装置中有很多换热器的应用，例如微正压闪蒸稳定可用稳定后的高温原油对来油进行加热升温；油气矿场加工装置蒸气伴热凝结水管线中凝水与蒸汽两相流温度较高，此余热可加热循环水和上水；浅冷工艺中从级间分离器分离出来的气体经增压压缩到高温高压状态，在进入直流水冷器冷却前可用来做热源换热。

现以喇二浅冷装置乙二醇-天然气换热器为例说明换热原理，换热器工作流程见图1。

为防止原料气温度降低所凝结的水在低温下冻堵，在贫富气换热器和最终冷却器入口喷注乙二醇作防冻剂，降低冰点温度，抑制凝结的水与天然气形成固体水合物，凝结的水由乙二醇循环带走。二段压缩出口天然气温度是130℃，经换热器加热乙二醇后降温至112℃，三相分离器出口乙二醇温度是-25℃，在乙二醇进入再生系统加热前先被天然气加热，经换热器加热升温至29℃，节约了电能。

图1　乙二醇—天然气换热器示意图

3.2应用分离器回收轻烃

为回收污水系统中的轻烃，常采用污水罐沉降分离器、自动排水阀等设备分离污水和轻烃。

现以杏V-1浅冷轻烃储罐自动脱水器为例说明分离器原理及工作流程见图2。

图2　轻烃储罐水分离器示意图

图3　除尘装置工艺流程图

轻烃储罐储存产品轻烃，由于在工艺处理中不可避免的存有游离水，此部分水在轻烃罐中聚集成为污水，降低轻烃品质，为避免轻烃罐污水排放时携带轻烃，采用自动脱水器，利用污水和轻烃的密度差实现分离作用，降低轻烃损耗，提高轻烃回收率。

3.3应用除尘装置提高设备开工率

为保证压缩机和级间分离器等油气矿场加工装置的正常运行，需要对原料气杂质进行高效去除，例如北压浅冷装置采用具备三重分离效应的“天然气净化成套装置”：第一级重力沉降分离（预处理150 μm）、第二级内置式高效旋风分离器（预处理20 μm）及第三级高效气体过滤器（精处理1.0μm），其工艺流程见图3。

经过除油器的湿气通过入口控制阀由汇管进入湿气杂质脱除装置的3个并联气体净化器进行气、液、固分离。首先通过重力沉降室进行初步分离，沉降分离出的油、水等杂质通过底部阀门定期排至排污罐内；预处理后的气体进入内置的2个旋风分离器进行第二级分离，分离出的污水等杂质通过旋风分离器下面中间灰斗的液位控制排放阀排到排污罐内集中处理；气体从旋风分离器顶部出口通过连接管进入净化器上部，从上至下经净化器内多层结构的中空纤维精密过滤器进行第三级净化处理后，通过出口汇管进入浅冷装置进行增压、制冷。

4　结论

根据生产现场应用节能改造措施后，装置运行周期延长，天然气火炬放空损耗减少，提高天然气产量和产品轻烃量，降低了生产操作的工作强度，取得了良好的经济效益和环境效益。

［1］苏建华.许可方，宋德琦，等.天然气矿场集输与处理［M］.北京：石油工业出版社，2004：95.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.11.014

2015-06-10）

孙维军，2008年毕业于吉林大学（热能与动力工程专业），从事油田地面工程设计工作，E-mail：trqsunweijun @petrochina.com.cn，地址：黑龙江省大庆市萨大中路北285号，163414。