天然氣淺冷后接深冷裝置優(yōu)化運(yùn)行節(jié)能研究

李亮 （大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

天然氣淺冷后接深冷裝置優(yōu)化運(yùn)行節(jié)能研究

李亮 （大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司）

北Ⅱ-2深冷是新投用的5套淺冷后接干氣深冷裝置，結(jié)合較富氣源吃配困難問題，主要從提高深冷裝置原料氣重組分含量、改變淺冷工況運(yùn)行、主要操作參數(shù)優(yōu)化配置三方面進(jìn)行開展研究，確定淺冷后接深冷裝置整體產(chǎn)能及能耗的最優(yōu)配置運(yùn)行方案，最終達(dá)到提高北Ⅱ-2深冷裝置輕烴收率、降低裝置能耗的目的。

干氣深冷；氣源組分；淺冷；參數(shù)優(yōu)化；能耗

北Ⅱ-2深冷是新投用的5套淺冷后接干氣深冷裝置，該裝置吃配氣源為南壓、中七、北壓、北Ⅱ、喇Ⅱ淺冷干氣，其中一廠地區(qū)南壓、中七淺冷干氣組分最富。目前該裝置氣源吃配方面存在的問題，主要表現(xiàn)為：一是南壓、中七淺冷干氣輸送至北Ⅱ-2深冷裝置處理量為18×104m3/d，較設(shè)計(jì)值33×104m3/d少45%，主要原因?yàn)槟蠅骸⒅衅邷\冷干氣通過南壓—中七—北壓管道輸送至北Ⅱ-2深冷，與北壓—北Ⅱ-2管道（φ508mm，2.5 km）相比，該管道管徑較細(xì)（φ273mm），管段較長（20.4 km）；當(dāng)北壓淺冷干氣壓力高時(shí)，南壓、中七淺冷干氣至北壓淺冷閥組憋壓，影響南壓、中七淺冷干氣至北II-2深冷裝置處理量9.8×104m3/d（大隊(duì)考核數(shù)據(jù)）；二是冬季中七閥組下游用戶采暖用氣量大，約30×104m3/d，南壓淺冷、中七淺冷干氣至北壓閥組剩余量較少。

1 提高輕烴收率研究

1.1管網(wǎng)輸送能力分析

1）北II-2深冷集氣管道能力。由表1可以看出，南壓淺冷和中七淺冷干氣可通過南壓—中七—北壓淺冷管道輸送，輸送能力為35×104m3/d，輸送量達(dá)到30×104m3/d時(shí)，管道能力能夠滿足需求；北壓淺冷干氣可通過北壓至北II-2深冷管道輸送，輸送能力為150×104m3/d，能夠滿足需求；喇二淺冷干氣可通過喇二—北干線—北II-2深冷管道輸送，輸送能力100×104m3/d，能夠滿足需求。

表1 北II-2深冷集氣管道輸送能力

2）北II-2深冷及淺冷裝置用戶供氣情況見圖1。北II-2深冷干氣通過北II-2深冷—北干線—北區(qū)丁字口管道外輸至用戶；北壓和中七淺冷所帶用戶可用北I-2深冷干氣，南壓淺冷所帶用戶可用南壓深冷或中三閥組來氣。

圖1 北II-2深冷及淺冷裝置用戶供氣關(guān)系

3）北壓閥組情況。中七、南壓、北壓來氣經(jīng)北壓閥組輸送至北II-2深冷，北II-2深冷入口壓力0.75 MPa，北壓外輸氣壓力0.8～0.95 MPa，南壓外輸氣壓力0.9～1 MPa，中七外輸氣壓力0.92～0.95 MPa。

1.2解決氣源吃配困難的潛力及措施

將中七—北壓淺冷管道管徑由φ273 mm增大至φ325 mm，減少壓力損失，增加外輸氣量；替換南壓、中七淺冷用戶氣。南壓淺冷用戶氣可用南壓深冷或中三閥組干氣替換，另外，增設(shè)北I-2深冷至中七閥組干氣線，待管線建成后中七淺冷用戶氣可用北I-2深冷干氣替換。

以上兩項(xiàng)目均實(shí)施后，預(yù)計(jì)南壓、中七淺冷至北II-2深冷日均干氣量可達(dá)到30×104m3/d，提高輕烴收率0.04 t/104m3，年增產(chǎn)輕烴1848 t。

2 優(yōu)化工況運(yùn)行

北II-2深冷裝置設(shè)計(jì)可以處理干氣與濕氣兩種工況，目前運(yùn)行干氣工況，為最終確定淺冷后接深冷裝置整體產(chǎn)能的最優(yōu)配置。通過PROII軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，將北壓淺冷、北II淺冷停運(yùn)制冷系統(tǒng)，深冷處理干、濕氣混合工況與全干氣工況下的裝置整體的輕烴產(chǎn)量與能耗變化情況進(jìn)行了對(duì)比分析。

2.1處理北壓淺冷濕氣工況

1）輕烴產(chǎn)量變化情況。停運(yùn)北壓淺冷制冷系統(tǒng)后，淺冷濕氣經(jīng)壓縮機(jī)增壓后直接進(jìn)入深冷處理，如表2所示。在制冷溫度-82.9℃、塔底溫度0.2℃、塔壓1.35 MPa的情況下，北II-2深冷處理北壓淺冷濕氣氣源與處理北壓淺冷干氣氣源相比較，輕烴產(chǎn)量多4 t/d。考慮分子篩吸烴等影響，按60%計(jì)算，預(yù)計(jì)實(shí)際多產(chǎn)2.4 t/d；按照全年運(yùn)行330 d計(jì)算，年增產(chǎn)輕烴792 t。

表2 干、濕氣兩種工況下輕烴產(chǎn)量對(duì)比

2）裝置能耗變化情況。由表3可以看出，北II-2深冷處理濕氣后，裝置處理氣量有所增加，導(dǎo)致壓縮機(jī)耗電量增加1677 kWh/d。北壓淺冷停運(yùn)制冷機(jī)后，按丙烷制冷機(jī)耗電11 736 kWh/d計(jì)算，每日可節(jié)電10 059 kWh/d；按裝置運(yùn)行330 d計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)電331.7×104kWh。

表3 干、濕氣兩種工況下裝置能耗對(duì)比

2.2處理北II淺冷濕氣工況

1）輕烴產(chǎn)量變化情況。停運(yùn)北II淺冷制冷系統(tǒng)后，淺冷濕氣經(jīng)壓縮機(jī)增壓后直接進(jìn)入深冷處理，如表4所示。在制冷溫度-82.9℃、塔底溫度0.2℃、塔壓1.35 MPa的情況下，北II-2深冷處理北II淺冷濕氣氣源與處理北II淺冷干氣氣源相比較，輕烴產(chǎn)量多1.3 t/d。考慮分子篩吸烴等影響，按60%計(jì)算，預(yù)計(jì)實(shí)際多產(chǎn)0.8 t/d；按照全年運(yùn)行330 d計(jì)算，年增產(chǎn)輕烴264 t。

表4干、濕氣兩種工況下輕烴產(chǎn)量對(duì)比

2）裝置能耗變化情況。由表5可以看出，北II-2深冷處理濕氣后，裝置處理氣量有所增加，導(dǎo)致壓縮機(jī)耗電量增加797 kWh/d。北壓淺冷停運(yùn)制冷機(jī)后，按制冷機(jī)耗電2142 kWh/d計(jì)算，每日可節(jié)電1345 kWh；按裝置運(yùn)行310 d計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)電41.7×104kWh。

表5 干濕氣兩種工況下裝置能耗對(duì)比

3 結(jié)論及建議

1）鑒于以上增產(chǎn)及節(jié)能數(shù)據(jù)，可選擇北壓淺冷濕氣工況進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行調(diào)整與考核。如實(shí)際結(jié)果與模擬計(jì)算情況一致，建議北II-2深冷裝置由全干氣工況改為干、濕氣混合工況運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)年節(jié)電331.7×104kWh。

2） 實(shí)施北II-2深冷裝置氣源吃配困難的措施后，預(yù)計(jì)南壓、中七淺冷至北II-2深冷日均干氣量由18×104m3/d提高至30×104m3/d，年可增產(chǎn)輕烴1848 t。

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.08.015

2016-04-20

（編輯 李發(fā)榮）

李亮，工程師，2005年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)（自動(dòng)化專業(yè)）,從事油氣初加工和儀表管理工作，E-mail:trqlil@petrochina.com. cn，地址:黑龍江省大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司油氣加工二大隊(duì),163414.