降低北I-1原油稳定燃料气消耗技术应用

张长宝　（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

降低北I-1原油稳定燃料气消耗技术应用

张长宝（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

为了解决北I-1原油稳定装置原油换热器换热效率下降、加热炉燃料气消耗量增加的问题，通过应用浮头式连续螺旋折流板技术换热器，实现了壳程流体螺旋状斜向流动，具有更好的防沉积和强化传热效果，使原油稳定率达到了100%。每年可多稳定原油32.74×104t，增产轻烃1.485×104t/a，年可节约加热炉燃料气125×104m3。连续螺旋折流板换热器可以更好地适应原油稳定装置，提高换热效率和原油稳定率。

原油稳定；换热器；加热炉；燃料气

1　装置简介

北I-1原油稳定装置于2005年10月投产，设计处理原油400×104t/a，操作弹性范围为50%～110%，设计生产轻烃88.59 t/d，其主要目的是脱出原油中轻组分，减少原油在运输、储存过程中的蒸发损耗。

主要工艺流程是采油一厂来的原油计量后进入原油缓冲罐，经稳前泵增压后与稳后原油换热至143～163℃，然后分为4路进入原油加热炉，加热至160～180℃进入原油闪蒸罐，在0.12～0.17 MPa压力下进行闪蒸分离，液相稳后油经稳后油泵加压进入原油换热器与稳前原油换热温度降至60℃，经计量返输回采油一厂；气相首先进入空冷器，冷却至50℃以下进入后水冷器降温至40℃，进入三相分离器进行轻烃、不凝气、水三相分离，轻烃用轻烃泵输至轻烃罐区，不凝气进入常温油吸收装置，污水进入污水处理系统[1]。

2　装置运行现状

北I-1原油稳定装置投产时设计10台固定管板式原油换热器，2010年增加6台浮头式1/4螺旋折流板换热器，为第1、7、8组。运行稳定后对16台换热器按组进行了测试分析。测试时，加热炉温度为159℃，接近设计温度（160～180℃），该组测试数据能体现换热器的运行效果[2]。测试数据见表1。

表1　北I-1原油换热器测试数据

新换的1/4螺旋折流板换热器平均传热系数为108 W/(m2·℃)，比原弓形折流板换热器传热系数（平均30 W/m2·℃)高3倍多。改造后加热炉温度由140℃提高至159℃，同时，原油出换热器温度由75℃降至62℃，不需回掺来油即可满足采油厂回油温度要求。

换热器运行2年后，又出现换热器换热效率下降造成回油温度高的问题。原油换热效果差、回油温度高，主要受制于第2到第6组10台固定管板式换热器，由于结构原因，这10台换热器无法像浮头式进行抽芯子清洗，影响了换热效率，导致回油温度达到75℃以上（设计小于70℃）。为满足采油厂对回油温度的要求，装置一直将部分来油掺入回油中降低回油温度，造成2014年原油稳定率只有78%，每年有70×104t原油没有经过稳定，不仅造成燃料气浪费损失，还影响了装置的原油稳定率和油烃产量。2014年少产轻烃2.1×10t，轻组分蒸发损耗210 t。

3　技术改造措施

为提高原油换热器效率和原油稳定率、减少加热炉燃料气消耗，有必要对10台固定管板式换热器进行技术改造。根据1/4螺旋折流板换热器的应用考核数据，在设计合理和制造精度达标的前提下，传热系数比弓形折流板换热器高50%～60%，能适应原油稳定装置。根据杏九原油稳定装置的连续螺旋折流板换热器考核数据，可实现壳程流体纯螺旋状斜向流动，且具有更好的防沉积和强化传热效果。在1/4螺旋折流板换热器的基础上，传热系数可进一步提高5%～10%，因此，确定了这10台换热器改造选用浮头式连续螺旋折流板技术[3]。

2015年5月，做了10台连续螺旋折流板换热器的改造方案，并由大庆油田设计院承担了改造方案设计；9月14日完成现场安装，9月18日进行了现场运行情况测试，具体数据见表2。

新换热器相比原换热器内径减少200 mm，折流板间距减少了34 mm，流速提高了0.234 m/s。由表2可知，新换热器传热系数提高明显。

表2　2015年北I-1换热器改造设计参数

4　改造运行效果

分别录取2014年检修前后和2015年改造检修前后10 d原油稳定量和轻烃产量数据（表3）。

表3　2014年检修前后和2015年改造检修前后10 d数据

由表3可以看出，北Ⅰ-1原油稳定装置2014年未更换换热器时，检修前后原油稳定量和轻烃产量没有明显变化，2014年北Ⅰ-1原油稳定率只有78%；2015年检修期更换了10台连续螺旋折流板换热器，连续运行3个月后，比检修前和2014年日多稳定原油992 t，增产轻烃45 t，实现原油100%稳定。

5　结论

1）改造后北Ⅰ-1原油稳定装置可实现全部稳定采油厂来油，原油稳定率达到100%。

2）每年可多稳定原油32.74×104t，增产轻烃1.485×104t/a。

3）输送蒸发损耗按1%计算，年减少原油输送时的蒸发损耗148.5 t。

4）在2015年原油稳定量的情况下，根据加热炉的能耗指标1007 m3/（104t·℃）计算，回油温度由75℃降至70℃，年可节约加热炉燃料气125× 104m3。

[1]刘清.原油稳定装置中防沉积换热器的应用[J].油气田地面工程，2011（4）：87-88.

[2]刘涛.原油换热器换热效果存在问题研究[J].中国化工贸易，2012，5（5）:81．

[3]于朋朋.桩西采油厂桩西联合站原油稳定工艺研究[J].中国石油大学胜利学院学报,2015（1）：31-33.

（编辑王艳）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.06.013

张长宝，工程师，2007年毕业于东北石油大学（化学工艺专业），从事天然气加工方面的工作，E-mail：zhangchangbao@petrochina. com.cn，地址:黑龙江省大庆油田有限责任公司天然气分公司工程技术大队，163416。

2016-02-18