气提原油稳定工艺模拟分析

刘迪

摘 要：原油负压稳定工艺的轻烃收率受到多个参数的影响。利用HYSYS流程模拟软件对常规负压稳定工艺进行了模拟，并分析了稳定塔操作压力及温度对轻烃收率的影响。在常规工艺基础上，引入气提技术，通过HYSYS模拟发现气提技术可以提高原油稳定深度，增加轻烃收率，同时研究了气提气量及组分对轻烃收率的影响。

关 键 词：原油稳定；工艺模拟；气提技术；轻烃收率

中图分类号：TE 624 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）04-0827-03

Abstract： The light hydrocarbon yield of crude oil stabilization process is affected by multiple parameters. In this paper， conventional negative pressure stabilization process was simulated by using HYSYS process simulation software， at the same time， influence of stabilizers operation pressure and temperature on the yield of light hydrocarbon was analyzed. On the basis of conventional technology， the gas stripping technology was introduced into the stabilization process. The HYSYS simulation results prove that the gas stripping technology can improve the depth of crude oil stabilization process and the yield of light hydrocarbon. At last， effect of stripping gas volume and components on the yield of light hydrocarbon was investigated.

Key words： Crude oil stabilization； Process simulation； Gas stripping technology； Light hydrocarbon yield

原油经过脱水处理净化后，在常温常压的条件下含有大量气态的溶解气（即C1-C4），因而使得原油的蒸汽压力较高，在其储存运输过程中会产生大量油蒸汽排入大气，浪费资源且污染环境，因此各国对于商品原油的蒸汽压有着严格规定。为了使得原油成为合格产品，需要进行原油稳定，即使得净化原油内的溶解天然气组分气化，与原油分离，彻底脱除原油内蒸气压高的溶解天然气组分，从而降低常温常压下原油蒸汽压。

原油稳定的方法目前有以下三种：

（1）闪蒸稳定法。通过利用闪蒸原理使得原油蒸气压降低的方法称为闪蒸稳定。根据闪蒸容器的压力情况，又将闪蒸稳定法分为负压闪蒸和正压闪蒸。

（2）分馏稳定法。依据原油内的轻、重组分挥发程度不同的特点，利用精馏原理将原油内的C1-C4组分脱除出去，从而使原油达到稳定的方法。

（3）多级分离。通常用于高压油田，需要井口油气具有足够压力，将原油分为多级进行分离稳定。实质上是利用若干次减压闪蒸使原油达到一定程度的稳定[1]。

其中原油中C1-C4的质量含量低2.5%时无需加热进行原油稳定时宜采用负压闪蒸，我国大部分原油的C1-C4含量0.8%～2.0%，因而负压闪蒸法在我国得到广泛应用[2]。本文利用HYSYS流程模拟软件对常规负压稳定流程进行了模拟，通过引入气提技术对原油负压稳定工艺进行了优化，并对影响轻烃收率的因素进行了分析。

1 原油常规负压稳定工艺模拟

进入联合站的油气水混合物先由分离器进行分离处理，分离后的油经过加热、脱水等工艺后进入原油稳定工艺流程，本文以某联合站的负压稳定工艺为例，重点讨论该原油稳定工艺，其他油气处理流程不再赘述。

1.1 基础数据及设计参数

利用HYSYS流程模拟软件对原油常规负压稳定工艺进行模拟计算。根据常规原油负压稳定工艺流程建立物理计算模型如图1所示。

模型基本参数：进塔未稳定原油流量1 200 t/d，即50 t/h），进塔温度60 ℃，闪蒸罐操作压力60 kPa（绝对压力），压缩机出口压力200 kPa，分离器温度28 ℃。未稳定原油组分组成见表1所示。

1.2 原油负压稳定工艺模拟分析

1.2.1 C2-C5拔出率

利用HYSYS对相关参数进行计算，计算分析结果如下表2。

通过上述数据可以看出，原油常规负压稳定工艺的C2-C5拔出率较低。

1.2.2 稳定塔操作压力及温度的影响

分别改变稳定塔的操作压力及操作温度，利用HYSYS进行模拟，得出不同压力或温度下稳定原油，凝析油，稳定气量等随变量的变化情况。改变稳定塔的操作压力，使塔的操作压力在30～70 kPa范围内变化，得到曲线图2。

通过图2可以看出，随着稳定塔的操作压力逐渐升高，稳定原油及凝析油的产量下降，稳定气的产量上升。原油负压稳定的操作压力通常为50～70 kPa，该操作压力受到压缩机入口所能达到的真空度的制约，故单纯靠降低操作压力以提高稳定深度不可取。

改变稳定塔的操作温度，使得操作温度在50～90 ℃范围内变化，得到图3。

通过图3可以看出，随着稳定塔操作温度的升高，稳定原油产量降低，稳定气及凝析油的产量增加，即轻烃收率增加。然而随着稳定塔操作温度升高，即原油进塔温度升高，原油升温的能耗很高，故依靠升温提高凝析油的收率是不经济的[3]。

2 气提技术提高负压稳定深度

2.1 气提工艺简介及其模拟

原油负压稳定工艺依据的是相平衡汽化的原理，而只需要有效的降低轻组分的蒸汽分压即可促使原油中的轻组分汽化[4]。气提负压稳定工艺就是利用了这一原理，通过向原油稳定塔内通入更容易分离的气体，从而减少塔内轻烃组分的蒸汽分压，使原油中的轻组分更易汽化，最终达到更好的稳定效果[5]。

利用HYSYS流程模拟软件，以气提量600 Nm/d进行模拟计算（气提气组分见表3），建立模型图4所示。

2.2 稳定深度分析

2.2.1 原油C2-C5拔出率

通过表2与表4的对比可以看出来，利用气提技术后，原油C2-C5组分的拔出率相比常规负压稳定工艺有较大幅度提高。

2.2.2 气提气量及组分的影响

分别改变气提气的气量及组分，利用HYSYS进行模拟，得出不同气量或组成条件下凝析油，稳定气量，压缩机功耗等随变量的变化情况。

（1）气提气组分的影响

改变气提气的组分，使得气提气组分变贫或变富，以得到不同气提气组分下气相产品的收率（即拔出率表5）。

不同气提气组分条件下C2-C5拔出率如表6所示。

通过表5及表6可以得出，气提气的组分越贫，C2-C5的拔出率越高，气提效果越好。

（2）气提气量的影响

改变气提气的气量，使气量在300～1 800 Nm?/d范围内变化，利用HYSYS模拟后得到以下图5。通过图5可以看出，随着气提气量的增加，稳定原油产量下降，稳定气及凝析油的产量逐渐增加，气提效果越好。然而，需要注意的是，在进行气提过程同时带走了C5+以上的组分，实际设计中应考虑C6组分的拔出率，并且压缩机的能耗及稳定塔塔径会随气提量变化，需要合理优选[6]。

3 结 论

（1）原油负压稳定工艺轻烃收率（包括不凝气及凝析油）随稳定塔操作压力降低及稳定塔操作温度升高而增加，常规方法虽可以满足原油储存饱和蒸汽压的要求，但是轻烃收率较低，没有充分地提高原油的利用率及经济收益[7]。

（2）利用气提技术可以提高原油稳定深度，气提气量越大，气提气组分越贫，轻烃收率越大，可以取得较好的稳定效果。

（3）采用气提流程的原油负压稳定工艺，压缩机能耗会随着气提量变大而增加，并且额外增加了塔板的投资，故生产中不能一味追求收率，应寻求轻烃收益和能耗的平衡点。

参考文献：

[1] 李德春.利用气提技术提高负压原油稳定收率研究[D].大庆：大庆石油学院，2003：5-6.

[2] 张玉兰.原油稳定机理及方案探讨[J].中国石油和化工和化工标准与质量，2013（7）：270.

[3] 王娅婷，李 佳，王 琳，，等.负压闪蒸原油稳定工艺的模拟与运行参数优化[J].石油与天然气化工，2015，44（2）：18.

[4] 张航，贾慧宇.原油稳定装置汽提技术研究[J].化学工程与技术， 2014（ 4）： 63-67.

[5] 魏自科，袁海玲，杨建华.原油稳定工艺节能技术应用研究[J].节能，2004（1）：27-28.

[6]吴庆友.气提气对原油负压稳定深度的影响分析[J].化学工程与装备，2015（03）：89-92.

[7]吴庆友.气提气对原油负压稳定深度的影响分析[J].化学工程与装备，2015（03）：89-92.