压气站轻烃装置运行效率低的原因分析与优化对策

牛书水 丁帅

【摘 要】2018年以来，油气集输总厂对轻烃装置运行效率低的问题进行调查分析，了解到轻烃装置运行不优化是影响其轻烃装置效率低、能耗高的主要问题。技术人员和工人技师集思广益，制定了优化对策并实施，取得了良好的经济和社会效益。

【关键词】压气站;轻烃装置;运行效率;原因分析;优化对策

1、概况

东营压气站轻烃岗管理着一套50×104m3/d的天然气处理装置，自1991年投产以来已运行了28年，它担负着轻烃生产的重要任务，是压气站主要生产装置。其主要设备有三台干燥塔、一座冷箱、两台膨胀机、一座脱乙烷塔，一座液化气塔。共分为三个生产工序：干燥工序、制冷工序、分馏工序。进站伴生气由压缩装置增压至3.0MPa后，进入轻烃装置，经过干燥塔脱水至4PPm，再进入丙烷蒸发器及膨胀机制冷至-75℃，冷凝液输送至脱乙烷塔进行分馏处理，脱乙烷塔顶产品即是天然干气，脱乙烷塔塔底液烃输送至液化气塔进行分馏处理，液化气塔塔顶产品为油田混合烃，塔底产品为稳定轻烃。由于这一套天然气处理装置已运行28年，存在设备运行效率低，导致天然气处理装置C3+收率低、能耗高的问题，为此我们对该装置的运行操作进行了一系列的优化调整，以期提高其C3+收率低增加产量，降低生产能耗。

2、轻烃装置运行效率低问题调查

我们查阅了2018年的生产情况统计及生产装置报表，发现自天然气处理装置的生产参数与理想值都有一定的偏差，我们对其原因进行了统计、归类，对轻烃装置运行效率低的原因制作出了问题调查表（表1）。

调查结论：通过轻烃装置运行效率低的问题调查表我们可以看出：轻烃装置运行不优化是影响其轻烃装置效率低、能耗高的主要问题。

3、主要原因分析

针对轻烃装置运行不优化是主要影响因素，经多次分析、论证，认为造成轻烃装置运行不优的主要影响因素共有4项，分别是：干燥系统运行不优;制冷系统运行不優;分馏系统运行不优;操作工技术水平低。

2.1干燥系统运行不优

压气站主要接收胜采伴生气、东辛伴生气，经离心机增压至2.8MPa左右输送至轻烃装置，首先进入干燥系统，脱水至4PPm（露点-80℃左右），再进入后路制冷系统。但在运行中，我们通过露点仪测得干燥后的天然气露点不到-80℃，最高时在-40℃，为更清楚的显示存在问题及其影响程度，QC小组将2008年7月份天然气露点测得数据做了统计分析，因进装置气吸附效果不好，使制冷系统运行不正常，影响制冷温度导致C3+收率低，综合能耗增大。据我们分析，吸附效果不好的因素有两个：

（1）另外外输管网压力不稳定导致再生气量与冷气量波动大，影响了干燥效果，进而影响了吸附效果。（2）干燥塔分子筛损坏严重，满足不了生产要求。在2009年检修期间，我们对干燥塔分子筛进行了检查，发现内部分子筛损坏严重，判断是因为塔内压力波动大，增大了分子筛之间的摩擦，至使分子筛粉尘化，影响了分子筛吸附效果。干燥效果不好，能直接影响制冷效果，从而影响C3+收率低，因此定为主要原因。

2.2制冷系统运行不优

经过干燥后的伴生气首行进行丙烷预冷，将温度降到-35℃后，进入膨胀机，经过等熵绝热过程后将温度降到-75℃左右，主要设备是2台膨胀机、丙烷蒸发器及3台DPC-2804增压机。3台DPC-2804增压机是在2004年从库伯公司引进的代替了原4KOC机组对丙烷进行压缩。丙烷蒸发器2007年经改造，运行效率提高，温度能够控制在-30～-35℃之间。但膨胀机运行效率不高，其制冷度夏季在-65℃左右，冬季勉强能-70℃左右。在，而影响膨胀机的运行效率的因素有：

（1）膨胀机膨胀机比。因受装置入口压力的影响，膨胀机的入口压力在2.3～2.45MPa，而出口压力在1.25MPa左右，因此其膨胀比在2.1左右，而膨胀比最佳值为2.6。（2）膨胀机转速。因受压力影响，膨胀机转速在27000pra/min，而最佳值在30000～32000pra/min，与理想值偏差太大。

以上原因导致制冷温度在-65℃～-70℃，与理想值-75℃以下差距很大。因为在轻烃生产中影响轻烃收率及产量的关键参数是制冷温度，这是主要的影响因素之一，因此为主要原因。

2.3分馏系统运行不优

分馏系统分为脱乙烷塔、液化气塔两个分馏塔，我站的三个产品油田混合烃、稳定轻烃及天然干气均出自分馏系统。而两台分馏塔的压力、温度直接影响了产品收率与产量。因此此因素定为主要原因。

2.4操作工技术水平低

轻烃岗职工18人，20%为国轻烃技师，78%为高级工，剩余2%为也中级工，对于轻烃装置的工艺、设备熟练掌握，操作技术水平高，且轻烃岗是胜利油田轻烃装置操作工技能鉴定场地，每年参加轻烃装置操作工技术比武的职工均取得好的名次，因此为非主要原因。

通过以上验证，我们找出造成配气站无法检修的主要因素有二个：干燥系统运行不优、制冷系统运行不优、分馏系统运行不优。

4、对策实施

我们根据轻烃装置实际运行情况共同商讨制定的对策，对轻烃装置实施了以下操作：

3.1对干燥系统进行优化

2018年检修期间，我们对三台干燥塔的分子筛进行了全部更换，并制定了干燥系统运行规定。见附件1《干燥系统运行规定》。与此同时，为减少外输管网压力波动对再生、冷吹塔的影响，我们投用了PIC-007外输压力调节阀，将其压力定在0.98MPa，将装置外输干气压力与外输管网压力差控制在0.3MPa左右，并保持平稳，减少对分子筛的冲击，保护分子筛不受损坏。

3.2对制冷系统进行优化

为提高制冷系统膨胀机的运行效率，我们根据压缩装置实际运行状况，将离心机末级压力提升至2.85～3.0MPa，则膨胀机的入口压力在2.65～2.8MPa左右，转速提高至30000～32000rin/min则膨胀机膨胀比能达到2.5左右，大提高了膨胀机的运行效率，制冷温度目前能达到-75℃～-80℃，在夜晚环境温度低时能达-83℃。

5、对策实施效果

4.1装置运行不优的问题得到解决

有效地解决了轻烃装置运行不优的问题，将进轻烃装置C3+收率提高至89.9%，综合能耗降低至2490MJ/t。

4.2取得了良好的经济效益

轻烃装置的优化提高了轻烃收率及产量，实现了预期效果。经过统计分析，收率提升至89.9%，轻烃产量明显提高，经计算，每天平均多产2吨轻烃，则：

Q3=A3M3t=2×0.59×330=389.4万元

式中，A3——轻烃增产平均值：2吨/小时

M3——轻烃单价：5900元/吨

Q3——资金额，元

t——开工天数，330天

4.3取得了良好的社会效益

通过分析，找出了主要影响因素，据此制定了一套系统的优化方案，对轻烃装置实际生产情况，在编制的优化方案的基础上进行量化、细化，做到操作上有章可循，给职工操作提供了技术支持，员工操作水平有了很大提高。通过改进措施的实施，有效降低了职工劳动强度。

【参考文献】

【1】邱矿武.提升轻烃回收装置运行效率的措施分析  《化工管理》2018年32期

作者简介：牛书水（1965—），男，高级工程师，从事天然气处理与加工输送工作。