循環回收穩定技術用于凝析氣田天然氣處理

吳云海 羅玉海 魏明靜 李 巍

1青海油田鉆采工藝研究院2青海油田采油二廠3CPE青海分公司

循環回收穩定技術用于凝析氣田天然氣處理

吳云海1 羅玉海2 魏明靜3 李 巍1

1青海油田鉆采工藝研究院2青海油田采油二廠3CPE青海分公司

南八仙及其周邊氣田屬于凝析氣田，天然氣組分中C3+以上氣體較貧，天然氣凈化處理工藝設計中主要以降低外輸氣烴露點和水露點為主要目的，對處理后的混烴處理重視不夠，造成生產中油氣損耗和外排問題較多。在擴能改造工藝中，經過對原有的工藝流程進行優化，引入輕烴穩定塔，采用塔頂氣循環回收脫烴處理工藝，對分離器輕油、輕烴尾氣進行再處理，大大提高了輕烴回收率，投產當年輕烴回收量提高了1倍以上，取得了顯著的經濟效益。

天然氣；脫烴；輕烴穩定；循環回收

1 南八仙聯合站天然氣性質

南八仙聯合站處理的天然氣主要包括南八仙氣田、馬西氣田和馬北八區塊凝析氣田所產天然氣，天然氣組分見表1。表1中高壓氣為南八仙氣層氣，中壓氣為南八仙中壓氣層氣、油田伴生氣和馬西氣田混合氣樣。

表1 南八仙聯合站天然氣組分%

利用HYSYS軟件對南八仙天然氣處理系統進行模擬，模擬氣體按照中壓氣∶伴生氣∶馬北八= 102∶20∶15的實際產量比例混合，其相包絡線見圖1。從圖1可以看出，混合氣體具有較高的烴露點（23℃）。

對南八仙天然氣處理系統進行淺冷脫烴工藝軟件模擬，在-20℃處理溫度下，混烴的質量脫出率為1.74%。當南八仙天然氣處理量達到150×104m3/d時，每天可以分離出混烴約17.14t，具有較高的產量。

圖1 南八仙天然氣處理系統混合天然氣相

2 改造前天然氣凈化處理工藝流程

由于南八仙氣田氣層氣所占比例比較高，氣層氣較貧，C3+以上組分較少，深冷回收輕烴工藝投資太高，因此南八仙聯合站天然氣脫烴工藝采用了淺冷低溫分離工藝。天然氣處理橇前分高、中壓兩個壓力級制，天然氣處理裝置分高、中壓兩個級別。高壓來氣壓力在16～8MPa，中壓來氣壓力在8～5MPa，處理橇后設計為一個壓力級制6.3MPa。改造前天然氣處理系統工藝流程見圖2。

圖2 改造前天然氣處理工藝流程

3 改造前工藝存在問題

從改造前的工藝流程可以看出，天然氣一級和二級分離器分離出的混液經過減壓進入到油系統，最后進入到儲油罐；天然氣處理橇分離出的混烴經過減壓，最后進入到混烴儲罐。改造前的天然氣處理系統經過多年的運行，暴露出以下弊端：天然氣高中壓處理橇分離出的混烴經過減壓后直接進入輕烴儲罐。由于混烴中含有大量的丙烷和溶解乙烷，屬于不穩定輕烴，在進入輕烴儲罐后，在閃蒸分離的作用下，大量乙烷和部分丙烷從儲罐中閃蒸分離，并通過呼吸閥和排氣閥排入大氣。丙烷和乙烷在閃蒸的同時還會夾帶更多的C4以上組分排入大氣，造成輕烴損耗和大氣污染。

4 工藝改進

2014年，在南八仙天然氣處理系統擴能改造中，針對原流程存在的問題進行了改進，增加了輕烴穩定系統，對脫出的輕烴進行穩定處理，穩定產品為1號輕烴。改造后流程見圖3。

圖3 改造后天然氣處理工藝流程

輕烴穩定塔直徑?500mm×8000mm，塔底重沸器功率為45kW，塔底操作溫度75℃，操作壓力0.6～0.8MPa，采用電加熱重沸器，穩定塔設備自帶塔底烴液的冷卻設備，塔底烴液出口溫度控制在10～30℃(冬-夏)；塔頂氣溫度30℃，壓力0.4～0.6MPa。

與老流程相比，新工藝流程在以下兩個方面進行了改進：

（1）新流程引入了輕烴穩定裝置，生產出了合格的1號輕烴產品。

（2）塔頂氣經過循環回收進入伴生氣壓縮機，壓縮機增壓后進入中壓氣系統，再次進入中壓橇進行處理。

在改造后的工藝流程中，處理橇分離出的液相經過穩定，分離出的乙烷和部分丙烷以上組分被循環回收利用，減少了油品損耗和大氣污染。

5 取得的效益

南八仙聯合站天然氣處理系統改造前混烴產量3～4t/d。本次改造中在裝置運行初期，新購的一臺中壓處理橇丙烷制冷溫度尚未達到設計運行溫度，每天有近50×104m3天然氣處理溫度只有-4℃，輕烴產量為9～11t/d。經過逐步調試完善，2015年3月，南八仙聯合站天然氣處理量在140×104～150×104m3/d，各系統運行平穩，日產輕烴平均為12.6t，與改造前相比，產量提高4.1倍。經過流程改造，取得的經濟效益非常顯著。

6 結語

南八仙及周邊氣田屬于典型的凝析氣藏，氣藏小，天然氣產量不高，國內類似的氣田很多。在這類氣田的天然氣處理工藝中，通常由于天然氣組分中C3+以上氣體較貧，天然氣凈化處理工藝設計中主要以降低外輸氣烴露點和水露點為主要目的，對處理后的混烴處理重視不夠，造成生產中油氣損耗和外排問題較多。通過南八仙天然氣處理系統成功改造案例可以看出，凝析氣藏天然氣淺冷處理后的混烴采用輕烴穩定+塔頂氣循環回收的工藝非常有必要，并且只需較少的投資便可取得顯著的經濟效益和環保效益，具有很好的推廣應用價值。

18993729716、wuyunhaigh@petrochina.com.cn

（欄目主持李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.6.002

吳云海：工程師，1992年畢業于廊坊管道職工學院油氣儲運專業，現為青海油田鉆采工藝研究院標準化室油氣儲運工程師。