降低北I-1原油穩定燃料氣消耗技術應用

張長寶　（大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

降低北I-1原油穩定燃料氣消耗技術應用

張長寶（大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

為了解決北I-1原油穩定裝置原油換熱器換熱效率下降、加熱爐燃料氣消耗量增加的問題，通過應用浮頭式連續螺旋折流板技術換熱器，實現了殼程流體螺旋狀斜向流動，具有更好的防沉積和強化傳熱效果，使原油穩定率達到了100%。每年可多穩定原油32.74×104t，增產輕烴1.485×104t/a，年可節約加熱爐燃料氣125×104m3。連續螺旋折流板換熱器可以更好地適應原油穩定裝置，提高換熱效率和原油穩定率。

原油穩定；換熱器；加熱爐；燃料氣

1　裝置簡介

北I-1原油穩定裝置于2005年10月投產，設計處理原油400×104t/a，操作彈性范圍為50%～110%，設計生產輕烴88.59 t/d，其主要目的是脫出原油中輕組分，減少原油在運輸、儲存過程中的蒸發損耗。

主要工藝流程是采油一廠來的原油計量后進入原油緩沖罐，經穩前泵增壓后與穩后原油換熱至143～163℃，然后分為4路進入原油加熱爐，加熱至160～180℃進入原油閃蒸罐，在0.12～0.17 MPa壓力下進行閃蒸分離，液相穩后油經穩后油泵加壓進入原油換熱器與穩前原油換熱溫度降至60℃，經計量返輸回采油一廠；氣相首先進入空冷器，冷卻至50℃以下進入后水冷器降溫至40℃，進入三相分離器進行輕烴、不凝氣、水三相分離，輕烴用輕烴泵輸至輕烴罐區，不凝氣進入常溫油吸收裝置，污水進入污水處理系統[1]。

2　裝置運行現狀

北I-1原油穩定裝置投產時設計10臺固定管板式原油換熱器，2010年增加6臺浮頭式1/4螺旋折流板換熱器，為第1、7、8組。運行穩定后對16臺換熱器按組進行了測試分析。測試時，加熱爐溫度為159℃，接近設計溫度（160～180℃），該組測試數據能體現換熱器的運行效果[2]。測試數據見表1。

表1　北I-1原油換熱器測試數據

新換的1/4螺旋折流板換熱器平均傳熱系數為108 W/(m2·℃)，比原弓形折流板換熱器傳熱系數（平均30 W/m2·℃)高3倍多。改造后加熱爐溫度由140℃提高至159℃，同時，原油出換熱器溫度由75℃降至62℃，不需回摻來油即可滿足采油廠回油溫度要求。

換熱器運行2年后，又出現換熱器換熱效率下降造成回油溫度高的問題。原油換熱效果差、回油溫度高，主要受制于第2到第6組10臺固定管板式換熱器，由于結構原因，這10臺換熱器無法像浮頭式進行抽芯子清洗，影響了換熱效率，導致回油溫度達到75℃以上（設計小于70℃）。為滿足采油廠對回油溫度的要求，裝置一直將部分來油摻入回油中降低回油溫度，造成2014年原油穩定率只有78%，每年有70×104t原油沒有經過穩定，不僅造成燃料氣浪費損失，還影響了裝置的原油穩定率和油烴產量。2014年少產輕烴2.1×10t，輕組分蒸發損耗210 t。

3　技術改造措施

為提高原油換熱器效率和原油穩定率、減少加熱爐燃料氣消耗，有必要對10臺固定管板式換熱器進行技術改造。根據1/4螺旋折流板換熱器的應用考核數據，在設計合理和制造精度達標的前提下，傳熱系數比弓形折流板換熱器高50%～60%，能適應原油穩定裝置。根據杏九原油穩定裝置的連續螺旋折流板換熱器考核數據，可實現殼程流體純螺旋狀斜向流動，且具有更好的防沉積和強化傳熱效果。在1/4螺旋折流板換熱器的基礎上，傳熱系數可進一步提高5%～10%，因此，確定了這10臺換熱器改造選用浮頭式連續螺旋折流板技術[3]。

2015年5月，做了10臺連續螺旋折流板換熱器的改造方案，并由大慶油田設計院承擔了改造方案設計；9月14日完成現場安裝，9月18日進行了現場運行情況測試，具體數據見表2。

新換熱器相比原換熱器內徑減少200 mm，折流板間距減少了34 mm，流速提高了0.234 m/s。由表2可知，新換熱器傳熱系數提高明顯。

表2　2015年北I-1換熱器改造設計參數

4　改造運行效果

分別錄取2014年檢修前后和2015年改造檢修前后10 d原油穩定量和輕烴產量數據（表3）。

表3　2014年檢修前后和2015年改造檢修前后10 d數據

由表3可以看出，北Ⅰ-1原油穩定裝置2014年未更換換熱器時，檢修前后原油穩定量和輕烴產量沒有明顯變化，2014年北Ⅰ-1原油穩定率只有78%；2015年檢修期更換了10臺連續螺旋折流板換熱器，連續運行3個月后，比檢修前和2014年日多穩定原油992 t，增產輕烴45 t，實現原油100%穩定。

5　結論

1）改造后北Ⅰ-1原油穩定裝置可實現全部穩定采油廠來油，原油穩定率達到100%。

2）每年可多穩定原油32.74×104t，增產輕烴1.485×104t/a。

3）輸送蒸發損耗按1%計算，年減少原油輸送時的蒸發損耗148.5 t。

4）在2015年原油穩定量的情況下，根據加熱爐的能耗指標1007 m3/（104t·℃）計算，回油溫度由75℃降至70℃，年可節約加熱爐燃料氣125× 104m3。

[1]劉清.原油穩定裝置中防沉積換熱器的應用[J].油氣田地面工程，2011（4）：87-88.

[2]劉濤.原油換熱器換熱效果存在問題研究[J].中國化工貿易，2012，5（5）:81．

[3]于朋朋.樁西采油廠樁西聯合站原油穩定工藝研究[J].中國石油大學勝利學院學報,2015（1）：31-33.

（編輯王艷）

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.06.013

張長寶，工程師，2007年畢業于東北石油大學（化學工藝專業），從事天然氣加工方面的工作，E-mail：zhangchangbao@petrochina. com.cn，地址:黑龍江省大慶油田有限責任公司天然氣分公司工程技術大隊，163416。

2016-02-18