埕海聯合站天然氣輕烴回收工程工藝設計

耿永華 趙鑫 張子文(大港油田灘海開發公司，天津 300280)

1 建設的必要性

根據大港油田的整體規劃，埕海一區、埕海二區、聯合開發區和合作開發區所產天然氣經集輸匯管進入埕海聯合站，在埕海聯合站內經過預處理、增壓、脫水后由埕港輸氣管道輸至大港油田分輸站，然后進大港油田天然氣處理站進行輕烴回收。目前埕港輸氣管道的實際輸量只有設計輸量的三分之一，由于流速慢、溫降大，天然氣中的重組分冷凝析出，由于埕港輸氣管道中輕烴析出增多，會造成以下結果：

1.1 增加埕海聯合站運行能耗

埕港輸氣管道積液，造成埕港輸氣管道沿線阻力增大。在大港油田分輸站接受壓力不變的情況下，埕海聯合站原料氣壓縮機出口壓力增大，造成能耗增加。

1.2 增加埕港輸氣管道通球頻率及運行風險

由于埕港輸氣管道積液，需通球作業，通球作業頻率高導致運行風險增大，且人工勞動強度增大。

1.3 影響大港油田分輸站及天然氣處理站的正常運行

由于頻繁通球且來液量大，大港油田分輸站內油氣分離裝置分離效果無法達到下游工藝要求。因此有必要對埕海聯合站內天然氣處理系統進行調整，增加天然氣脫烴裝置。

2 方案比選

膨脹制冷和冷劑制冷是天然氣脫烴的主要方法，膨脹制冷法利用原料氣的壓力能制冷，而冷劑制冷法則是利用冷劑氣化吸熱。冷劑制冷法的原料氣與回收凝液后的外輸氣壓力要求壓差小，不因為增壓外輸氣多耗功；膨脹劑制冷法的原料氣壓力和外輸氣壓力之間有壓差可以利用，無論制冷溫度多低都可以用膨脹機。本工程新建裝置入口天然氣壓力與出口天然氣壓力持平，無壓力能可用，因此本工程選擇冷劑制冷方法。本工程天然氣制冷溫度為10℃，根據制冷劑性質和制冷劑選擇原則，選擇制冷劑為丙烷。

3 工藝現狀

3.1 原料氣增壓單元

原油處理裝置來伴生氣和埕海油田其他區塊來伴生氣一起進低壓分離器進行分離，分出的凝液去原油穩定裝置原穩塔，分出的天然氣進原料氣壓縮機增壓經壓縮機出口冷卻器冷卻后，與氣井氣一起進入壓縮機出口分離器和過濾分離器，分出凝液、游離水、潤滑油和雜質后，氣相進三甘醇脫水單元，分出的凝液經調壓后回到低壓分離器入口進一步處理。

3.2 預處理單元

埕海二區井場來氣經高壓天然氣收球筒后進入段塞流捕集器進行氣液分離，分出的氣相與原料氣壓縮機出口氣相一起去壓縮機出口分離器，分出的液相去原油脫水分離器的入口，與進站原油一起進行脫水及穩定處理。

3.3 三甘醇脫水單元

增壓單元過濾分離器來的天然氣進入三甘醇吸收塔，在塔內與貧三甘醇充分接觸，脫除氣體中的水分，脫水后的天然氣進天然氣－甘醇換熱器與貧三甘醇換熱升溫至去外輸單元。吸收塔底吸收了水分的富甘醇進入三甘醇再生單元。

3.4 輕烴儲運單元

原油穩定裝置產生的輕烴，輸送至輕烴儲罐儲存，然后通過輕烴裝車泵裝車外輸。

4 工藝流程方案

4.1 主體工藝流程

埕海油田所產天然氣在埕海聯合站內進行三甘醇脫水后以氣態形式進入冷箱。在冷箱中，天然氣與低溫分離器來氣相和液相換熱后溫度降為17.15℃，然后進入丙烷蒸發器，經丙烷蒸發器丙烷制冷后溫度進一步降為10℃。降溫后的天然氣（10℃、3.2MPa）進入低溫分離器，低溫分離器分出的氣相經冷箱換熱溫度升至40℃，然后進入埕港輸氣管道外輸。低溫分離器分出的液相節流后壓力降至0.5MPa，經冷箱換熱后溫度升至40℃進入已建的輕烴儲罐。輕烴儲罐中的液相通過已建輕烴裝車泵裝車外運。輕烴儲罐中的氣相進入已建低壓分離器，然后進入已建原料氣壓縮機。

4.2 輔助工藝流程

來自丙烷緩沖罐的液相丙烷，經節能器換熱后溫度降為15℃，再節流到0.58MPa，溫度降至7℃后進入丙烷蒸發器與原料氣換熱，蒸發后進入丙烷吸入罐，丙烷吸入罐出口丙烷氣經丙烷壓縮機兩級壓縮后進入丙烷冷凝器，全凝后進丙烷緩沖罐循環使用。

4.3 丙烷壓縮機選型

常用制冷壓縮機有離心式壓縮機和螺桿式壓縮機兩種類型，離心式壓縮機具有排量大，結構緊湊、尺寸小，機組占地面積及重量都比同一排量的活塞壓縮機小等優點，但它不適用于氣量過小的場合，且穩定工況較窄，操作彈性較小。螺桿式壓縮機，由于結構簡單，易損件少，排氣溫度低，壓比大，操作彈性大、尤其不怕氣體中帶液、帶塵壓縮，但螺桿機的噪音大，維護周期較短，維護工作量較大。針對本工程而言，丙烷制冷系統的最大制冷負荷為200kW，該負荷較小，小排量的螺桿機較離心機具有明顯的優勢。綜上所述，本工程采用螺桿式丙烷壓縮機。

5 結語

埕海聯合站天然氣輕烴回收工程工藝設計嚴格遵循“以人為本、綠色環保、節能減排、高效開發”的原則進行方案設計，充分吸收國內外同類工程建設經驗，優化工藝參數和設備選型，降低能耗，保證工藝系統高效安全運行，工程實施后產生了良好的經濟效益及社會效益。