天然氣處理廠氮風驅(qū)液工藝應用效果評析

陳秀玲，董軍平

（中國石油長慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗 017300）

在蘇里格氣田生產(chǎn)過程中產(chǎn)液量較大，其中雜質(zhì)主要有礦物質(zhì)、懸浮物、機械性雜質(zhì)及凝析油等。在天然氣處理過程中需要對含油污水中的凝析油進行回收，這不僅保證了處理后回注污水的指標，也具有較大的經(jīng)濟效益。

由于油水密度的不同，含油污水會自然形成油水分離界面，當油水液位達到一定高度后，通過自身重力將污油收集起來，最后再通過凝析油穩(wěn)定裝置，除去污油中的氣態(tài)輕烴及少量的含醇污水，最終得到純度較高的產(chǎn)品凝析油。以上就是蘇里格氣田目前回收含油污水中凝析油的主要流程，也是其它四個處理廠凝析油回收工藝相同的地方，不同的是，在污油提升過程中，蘇里格第四天然氣處理廠首次使用了氮風驅(qū)液工藝，取代了其它三個處理廠的機泵轉(zhuǎn)油工藝。

1 氮風驅(qū)液工藝簡介

氮風驅(qū)液是指在地埋罐的頂部設(shè)計氮氣接入流程（氣源來自氮氣管網(wǎng)），并設(shè)計了放空閥和呼吸閥等安全附件，當?shù)芈窆抟何贿_到70 %時，現(xiàn)場打開氮氣進口閥門，關(guān)閉呼吸閥前截斷閥，打開污油出口閥；當油罐液位降至20 %時，現(xiàn)場關(guān)閉氮氣進口閥，待壓力降至0.1 MPa 左右時，關(guān)閉放空閥，打開呼吸閥前截斷閥。轉(zhuǎn)油罐出來的污油進入污油儲罐，由污油裝車泵外運。

除甲醇預處理地埋罐轉(zhuǎn)油罐采用了氮風驅(qū)液工藝外，蘇里格第四天然氣處理廠的清管區(qū)20 m3地埋罐、高低壓放空分液罐的10 m3和5 m3地埋罐轉(zhuǎn)液也均采用了此工藝。

2 驅(qū)液轉(zhuǎn)油工藝與機泵轉(zhuǎn)油工藝分析

2.1 第二處理廠、第四處理廠轉(zhuǎn)油工藝簡介

2.1.1 蘇里格第二天然氣處理廠轉(zhuǎn)油工藝 蘇里格第二天然氣處理廠在含醇污水預處理單元設(shè)有一具地埋罐，主要回收含醇污水中的污油。當?shù)芈窆抟何惠^高時，通過啟運轉(zhuǎn)油泵（離心泵）將污油提升至凝析油緩沖罐，經(jīng)凝析油穩(wěn)定處理后進產(chǎn)品罐，其流程（見圖1）。

2.1.2 蘇里格第四天然氣處理廠轉(zhuǎn)油工藝 蘇里格第四天然氣處理廠在含醇污水預處理單元設(shè)有一具地埋罐，主要回收含醇污水中的污油。當?shù)芈窆抟何贿_到70 %左右時，導通氮風驅(qū)液流程將污油壓至污油罐儲存，其流程（見圖2）。

2.2 第二處理廠、第四處理廠轉(zhuǎn)油工藝對比分析

2.2.1 氮風驅(qū)液轉(zhuǎn)油工藝節(jié)省一次性投資及維護成本蘇里格第二天然氣處理廠中區(qū)采用機泵轉(zhuǎn)油工藝，轉(zhuǎn)油機泵共設(shè)計兩臺，功率4.0 kW，額定流量為20 m3/h，購置機泵需一次性投資2.1 萬元；蘇里格第四天然氣處理廠采用氮風驅(qū)液轉(zhuǎn)油工藝，基本不需要增加任何額外一次性投資，只需要就近從氮氣管網(wǎng)將氮氣源接入埋地轉(zhuǎn)油罐。相對要節(jié)省一次性投資2.1萬元。

圖1 第二天然氣處理廠轉(zhuǎn)油工藝流程圖

圖2 第四天然氣處理廠轉(zhuǎn)油工藝流程圖

由于機泵屬于動設(shè)備，在后期的運行過程中需要持續(xù)的精心維護，才能保證設(shè)備正常運行，兩臺機泵一年需要維護費用約為0.2 萬元；氮風驅(qū)液轉(zhuǎn)油工藝沒有任何動設(shè)備，基本不需要任何后期維護，僅此一項相對要節(jié)省維護費用0.2 萬元/年。

2.2.2 氮風驅(qū)液節(jié)能效果明顯 機泵轉(zhuǎn)油工藝在運行中需要耗費電能，蘇里格第二天然氣處理廠離心泵轉(zhuǎn)油過程中，實際流量約為8 m3/h，每次轉(zhuǎn)油約10 m3，每天按轉(zhuǎn)油兩次計算需耗費電量10 kW·h；每年轉(zhuǎn)油約需要耗費電量3 500 kW·h，以上網(wǎng)電價0.6 元/度計算，每年光機泵轉(zhuǎn)油就需要0.21 萬元電費。

氮風驅(qū)液轉(zhuǎn)油工藝在轉(zhuǎn)油過程中氮氣的消耗不會導致明顯的電能消耗增加。蘇里格第四天然氣處理廠空壓機額定功率為90 kW，每小時額定生產(chǎn)1 020 m3壓縮空氣，制氮撬塊每小時額定制氮量為300 m3，全廠氮氣消耗點只有罐區(qū)氮封保護及使用氮風驅(qū)液的四個埋地轉(zhuǎn)油（液）罐。預計罐區(qū)氮封保護全部投運時最大消耗氮氣量約為1 000 m3/d，（目前全廠每日氮氣消耗（見表1））遠遠低于每日的制氮量，并且氮風驅(qū)液每天使用時間有限，基本不會增加額外的電能消耗，這樣就提高了空氮站的投資及日常運行費效比。

2.2.3 氮風驅(qū)液工藝使轉(zhuǎn)油操作更加簡單方便 機泵轉(zhuǎn)油工藝操作較為復雜，每次啟泵都需要灌泵，并且機泵在轉(zhuǎn)油過程中還經(jīng)常存在上量難的問題，從最初蘇里格第一天然氣處理廠的液下轉(zhuǎn)油泵，到后面重新選型的無密封自吸泵，再到蘇里格第二處理廠選用的臥式離心泵，都存在轉(zhuǎn)油過程中上量難的問題，一方面是污油中存在揮發(fā)性氣體，尤其是在夏天，另一方面是雜質(zhì)太多，機泵在運行過程中都不能很好的克服這兩個不利因素。

表1 目前氮風日消耗量統(tǒng)計表

機泵出現(xiàn)故障后還需要維修；此外，由于污油雜質(zhì)較多，機泵吸入口容易堵塞，需要經(jīng)常清理吸液管線；尤其在冬季的時候機泵葉輪容易凍住，操作員工在啟泵時忘記盤泵，很容易燒毀電機。

氮風驅(qū)液轉(zhuǎn)油工藝只需要導通流程后，由中控室監(jiān)控埋地轉(zhuǎn)油罐壓力和液位，操作簡單方便，極大地降低了操作員工的勞動強度。

2.2.4 氮風驅(qū)液工藝轉(zhuǎn)油更加安全 由于含油污水或者污油中都含有一定的揮發(fā)性可燃氣體，機泵在轉(zhuǎn)液過程中如果因故障高速旋轉(zhuǎn)葉輪與機泵殼體碰撞飛濺出火花，就可能引起極其嚴重的事故。氮風驅(qū)液工藝保證了含油污水或者污油處在密閉的管線內(nèi)部，不存在可燃氣體揮發(fā)等安全隱患，并且相對機泵轉(zhuǎn)液更加快捷。

3 氮氣驅(qū)液運行情況分析

3.1 運行情況簡介

2 月氮風驅(qū)液工藝在甲醇污水預處理單元埋地轉(zhuǎn)油罐轉(zhuǎn)油的情況統(tǒng)計（見表2），壓力及液位均為埋地轉(zhuǎn)油罐在轉(zhuǎn)油過程中的最大值，氮氣消耗量為估算值，氮/液比為每轉(zhuǎn)用1 m3污油所需要消耗的氮氣量，用以比較在何種情況下使用氮氣驅(qū)液最為經(jīng)濟，耗時為轉(zhuǎn)液所需時間，用以對比在何種情況下時效性最好。

分析表2 中的數(shù)據(jù)可以看出，在0.38 MPa 的壓力下，壓油速度最快；在壓力為0.25 MPa，液位為1.38 m的情況下，氮氣消耗量最經(jīng)濟。

3.2 運行中要注意的問題

（1）氮風驅(qū)液壓力如果太低，轉(zhuǎn)油過程耗時太長，如果壓力太高又容易造成罐區(qū)污油儲罐液壓安全閥起跳（起跳壓力1.8 kPa），最好將壓力控制在0.25 MPa左右。

（2）如果地埋罐液位太低，氮風驅(qū)液相對比較浪費氮氣，如果液位較高又容易溢罐，最好液位在70 %左右時，將氮氣壓力控制在0.25 MPa 左右，則能在比較經(jīng)濟的氮氣使用量和較短的時間內(nèi)完成轉(zhuǎn)油。

（3）氮氣充壓速度不能太快，否則一方面可能造成污油罐液壓安全閥起跳，另一方面容易導致氮氣管網(wǎng)壓力下降過快，當制氮撬塊出口壓力低于設(shè)定的0.4 MPa保護值時，制氮撬塊就會因壓力低報警，出口電磁閥自動延時關(guān)閉，造成氮氣儲罐壓力迅速降低。

（4）上游油水分離效果要好，否則冬季容易造成管線凍堵，影響氮風驅(qū)液工藝的正常使用。

（5）氮風驅(qū)液無法實現(xiàn)排油與轉(zhuǎn)油同時進行，而必須將埋地轉(zhuǎn)油罐壓力卸到0 MPa 以后，打開呼吸閥才能向其中排油；轉(zhuǎn)油時必須關(guān)閉呼吸閥，打開氮氣進口閥門及進污油罐閥門，這樣轉(zhuǎn)液的靈活性受到一定的限制。

表2 氮風驅(qū)液目前運行情況

4 認識及結(jié)論

通過以上的對比分析可以得出以下結(jié)論，即氮氣驅(qū)液工藝相對機泵轉(zhuǎn)液工藝具有明顯優(yōu)勢，具有較大的推廣應用價值：（1）氮風驅(qū)液轉(zhuǎn)油工藝節(jié)省一次性投資及維護成本；（2）氮風驅(qū)液節(jié)能效果顯著；（3）氮風驅(qū)液工藝使轉(zhuǎn)油操作更加簡單方便；（4）氮風驅(qū)液工藝轉(zhuǎn)油更加安全。

當然，氮風驅(qū)液工藝在實際使用中還存在一些問題，這些都需要在實踐過程中不斷加深對這一新工藝的認識和理解，以便將其推廣應用在更大的范圍。

［1］ 蘇里格第四天然氣處理廠工藝流程圖冊［G］.2011.

［2］ 蘇里格氣田第四天然氣處理廠工程總說明書［G］.2010.

［3］ 蘇里格第四天然氣處理廠操作規(guī)程［G］.2011.