冷油吸收工艺技术

一、工作报告

（一）项目来源渠道

庄一联轻烃回收装置，是由西安庆港洁能科技责任公司委托，由西安长庆科技工程有限责任公司设计,属于节能减排工程。

（二）立题研究的目的意义

由于长庆油田特有的黄土高原丘陵沟壑的地貌特征，油气集输流程大都为开式流程，长期以来油井井组大量的套管气放空或点火炬，各个集油中转站场的多余缓冲罐气和油罐挥发气也大量放空，这些伴生气在原油储运过程中造成挥发损耗和资源浪费，还对站厂的生产生活造成很大的安全隐患，同时油气的散发极大地污染了油区的自然环境。为了回收宝贵的伴生气资源，解决环境污染和作业环境安全，近年来各地区均大力推广轻烃回收装置，以解决环境污染和资源浪费的问题。

西安长庆科技工程有限责任公司多年来一直致力于轻烃回收工艺技术及装置研究，目前已建有16套轻烃回收装置，设计规模52.5×104m3/d。年加工能力1.73×108m3。轻烃回收装置处理伴生气0.×108m3/a。

合水油田属于典型的高油气比油藏，采出油中富含伴生天然气。根据伴生气测试数据，庄一联合站所辖站点约有4.67×104m3/d伴生气都在储罐、放空管中无效排放掉了；不仅如此，在常压储罐的呼吸阀口，随着挥发气的大量散发，C6以上的轻油也会被携带挥发出来，造成原油的蒸发损耗。

本项目建成后一方面回收了宝贵的伴生气资源，并加工成市场上紧俏的液化气及轻油产品，提高了油气开发综合利用的效益，另一方面消除了站点很大的安全隐患。同时大大减少了伴生气的无效排放对环境的污染。

因此，本项目的建设，环境、社会和经济效益均显著，不仅提高了油田开发的综合效益，减少了资源浪费，而且从投资回收期较短来看，也是个立竿见影的效益工程。

（三）研究起止时间

本项目从2010年3月22日开始设计，并与2010年5月10完成图纸存档。庄一联轻烃回收装置由工艺装置、储运系统、总图和消防系统组成。

（四）各研究阶段的进展情况

1、2010年3月22日，项目启动。

2、2010年3月25日，分析技术路线，确定主要工艺流程。

3、2010年3月28日，确定模块化设计，编制模块化部分的流程。

4、2010年3月31日，确定主要工艺设备。 5、2010年4月4日，确定公用工程设备流程。 6、2010年4月6日，全面启动施工图纸设计工作。 7、2010年5月10日，图纸完成存档。

二、技术研究报告

（一）技术路线方案论证

1）原料气的气质复杂。庄一联轻烃回收装置的原料气主要有三个来源：伴生气主要由原油稳定气、庄一联合站来伴生气、庄二联合站来伴生气、其余站外来气组成，而且这四种气体组分差别大，气量波动大。因此工艺设计复杂、设备选型困难。并且要求产品的收率高，操作性强。需认真落实伴生气资源，合理确定建设规模。

2）轻烃装置已经建设多套，但一直没有对装置进行标准化设计，庄一联轻烃从工艺流程到设备选型拟形式标准化设计，为今后快速提高轻烃的设计质量和缩短设计时间打下基础。本次设计需要分析油田现有轻烃回收装置存在的问题，改进工艺，以取得本项目建设最优方案。合理优化平面，力求紧凑、合理、美观，节约占地。

3）生产工艺采用自主开发的冷油吸收工艺，具有一定的技术难度。 4）制冷部分是整个工艺的核心，冷冻系统质量要求高。 5）循环水系统消耗量过大，需要有效的解决此问题。

6）庄一联轻烃回收装置位于庄一联合站东北侧，管线需跨越固城川河道与庄一联合站相接。管线介质复杂，设计难度大。

（二）主要解决的技术问题和技术关键

1）采用我公司自主开发的新型冷油吸收轻烃回收工艺，该工艺适应范围广，操作灵活性大，对原料气适应性强，可通过调节吸收剂循环量适应低处理量下装置的正常运行，本次对冷油吸收工艺继续完善优化，找到回收装置能耗与产能的平衡点。

3 2 1 4 8 7 6 5

125 9 1211111112211图中：1、原料气；2、干气；3、稳定轻油；4、气换热器；5、节流阀； 6、分液罐；7、蒸发器；8、丙烷；9、脱乙烷塔；10、脱乙烷塔底重沸器；11、冷却器；12、换热器；13、脱丁烷塔底重沸器；14、脱丁烷塔；15、回流泵、16、液化气、17、回流罐；18、蒸发器；19、低温分液罐；20、吸收剂泵；21、导热油；22、吸收剂。

图1 冷油吸收原则流程图

2）装置区采用模块化、橇装化设计，将几个设备及相应的仪表、阀组设计为一个模块，对此模块采用橇装化设计（压缩机辅机橇、吸收油循环橇、液化气回流橇）。厂区整齐美观，减少现场工作量，降低投资。

图2 压缩机辅机橇工艺流程

图3 压缩机辅机橇现场照片

图4 以本次研究为基础形成的标准化研究效果图（一）

图5 以本次研究为基础形成的标准化研究效果图（二）

3）取消了轻烃回收装置常用的框架区，减少现场工作量、缩短建设周期，降低装置投资。

图6 西二联轻烃回收装置框架区

图7 庄一联轻烃回收装置吸收油循环橇

图8 庄一联轻烃回收装置塔区

图9 庄一联轻烃回收装置液化气回流橇

4）利用庄一联合站倒罐泵，将联合站原油直接输送至轻烃回收装置的原油稳定单元，取消了未稳定原油泵；对凝液罐中凝液采用干气压送，取消了凝液泵，降低装置能耗及投资。

5）庄一联来油罐挥发气需要跨越固城川河道，油罐挥发气 经跨越后，低点会有凝液析出，长期会引起管线冻堵。设置一小型储液管，采用干气压送的方式，将管内液体压送至装置区原油稳定塔。

图10 顾城川河道

图11 庄一联轻烃回收装置站外跨越

图12 庄一联轻烃回收装置凝液回收示意图

6）抽气压缩机入口冷却器直接安装在稳定原油缓冲罐操作平 台上，可节约装置占地面积。

图13 庄一联轻烃回收装置原油缓冲罐

7）优化了压缩机进出口管线的安装方式，取消了压缩机房操作平台，将压缩机进出口管线上的第二道阀门立装。将压缩机总管的管带移至压缩机房外管架上。靠近设备第一道阀门，由厂家统一安装在橇内。缩减了压缩机房的面积。比同等规模压缩机房减少40%的厂房面积。

图14 西二联轻烃回收装置压缩机房

图15 庄一联轻烃回收装置压缩机房

8）分子筛脱水系统采用干气再生，装置运行平稳，解决了后续流程、设备易冻堵问题。

图16 庄一联轻烃回收装置分子筛脱水装置

9）采用丙烷制冷工艺，安全、环保、成熟。

图17 庄一联轻烃回收装置丙烷制冷系统

10）针对循环水消耗量过大及设备结垢问题，采用密闭循环水工艺，采用密闭加药，闭式循环，有效解决了设备结垢，在整个运行过程中，循环水基本没有损失。

图18 庄一联轻烃回收装置循环水系统

（三）研究结论

庄一联轻烃回收装置，建设周期短，投产后，经过1年的连续运行证明，技术先进、安全、可靠，完全达到了预期效果。

庄一联轻烃回收装置投运后，原油稳定处理能力50×104t/a（1500t/d），伴生气处理量～4.0×104m3/d左右，液化气及轻油总量在20~23t/d（其中轻油量5～6t/d），C3收率为95%。

从投运至今1年时间，未出现冻堵情况。

（四）技术创新点

（1）冷油吸收工艺，在国内处于领先地位，“自产稳定轻烃做吸收剂的冷冻油的吸收方法”已申请国家发明专利，专利号：2007101881.1。

该工艺技术先进性如下：

①采用中压浅冷，工艺简单，投资省，易操作，不宜冻堵。 ②采用模块化设计，现场安装设备减少，流程简化。 ③以装置自产稳定轻油作吸收剂，简化了流程。

④吸收剂采用了预饱和措施及充分辅冷系统利用所能达到的低温，C3收率提高。C3收率可达到90％以上（规范要求：以回收丙烷及更重轻烃为主的装置，丙烷收率宜为60-90%）。目前国内浅冷装置只能达到60-70%；深冷装置一般80-95%。

⑤与普通的冷油吸收法相比C3收率提高3%，并且可降低吸收油15%损耗量，即增加15%的稳定轻油产量，大大降低了干气携带的C3含量。

⑥该工艺适应范围广，操作灵活性大，对原料气适应性强，可通过调节吸收剂循环量适应低处理量下装置的正常运行。

（2）采用模块化设计，现场安装设备减少，流程简化。橇装设备在整个工程中得到成功应用，原油稳定橇、压缩机辅机橇、分子筛脱水橇的应用，大大减少了现场的安装工作量和装置的占地面积，节约占地20%。

（3）轻烃装置采用冷油吸收轻烃回收工艺后，原料气气采用分子筛脱水，可以确保低温系统不产生冻堵，彻底解决了装置的冻堵问

题，保证装置运行的安全平稳。

（4）装置中制冷系统采用丙烷制冷工艺，安全、环保、成熟。 （5）针对循环水消耗量过大及设备结垢问题，采用密闭循环水工艺，采用密闭加药，闭式循环，有效解决了设备结垢，在整个运行过程中，循环水基本没有损失。

（6）装置为目前投产的轻烃中流程最优，占地最省，能耗最低，比同类装置节约能耗高达10%。

（五）总体性能指标与国内外同类先进技术的比较

（1）国内同类的装置，一般都是要求原料稳定、产品收率要求不高，提高产品收率的调节手段单一，冷油吸收技术和国内其他同类技术相比，具有操作简单，调节手段灵活，操作弹性大（30～150%），产品收率较其他装置高出12～18%。

（2）采用装置自产稳定轻烃作为吸收剂，避免了以往油吸收工艺需要采购专用吸收剂，还需设置专门的吸收剂分离系统等复杂问题，操作简单，调节灵活。

（3）工艺流程优化简化，自控系统先进可靠。

（4）工艺装置可实现模块化、橇装化设计或成套产品装置定型化，投资下降，缩短施工周期。

（5）庄一联采用模块化设计，现场安装设备减少，流程简化。大大减少了现场的安装工作量和装置的占地面积，节约占地20%。是国内首套采用模块化设计的轻烃回收装置。

（6）装置中制冷系统采用丙烷制冷工艺，与其他工艺相比具有安全、环保、成熟的优点。

（7）采用的密闭循环水工艺，在整个运行过程中，循环水基本没有损失，属于我院自主研发工艺，行业领先。

（8）装置为目前投产的轻烃中流程最优，占地最省，能耗最低，比同类装置节约能耗高达10%。

（六）技术成熟程度

庄一联轻烃回收装置采用的技术均成熟可靠。

（七）经济社会效益分析和对科技进步的意义

庄一联轻烃回收装置，建设周期短，投产后，经过1年的连续运行证明，技术先进、安全、可靠，完全达到了预期效果。伴生气处理量～4.0×104m3/d左右，液化气及轻油总量在20~23t/d（其中轻油量5~6t/d），C3收率为95%。可回收处理1320×104m3/a伴生气，生产液化气及轻油6600~7590t/a （其中轻油量1650～1980t/d） ，液化气销售价格按5000元/吨，轻油销售价格按4500元/吨， 保守估算，可实现产值高达3700万。其中本研究为工程增加产值、节约成本，至少940万。

该工程中主要工艺技术在“环一联伴生气综合利用工程”、“吴堡联伴生气综合利用工程”及“姬六联伴生气综合利用工程”中应用推广。而其中的“冷油吸收法油田轻烃回收工艺技术”作为鄂尔多斯盆地

伴生气回收的核心技术，成为长庆油田开发中“安塞模式”和“西峰模式”的集成工艺技术。是低渗透油田有效开发伴生气综合利用的重大技术创新，产生了巨大经济效益和良好的社会效益。

（八）推广应用的条件和前景

庄一联轻烃回收装置，建设周期短，投产后，经过1年的连续运行证明，技术先进、安全、可靠，完全达到了预期效果。庄一联轻烃回收装置投运后，原油稳定处理能力50×104t/a（1500t/d），伴生气处理量～4.0×104m3/d左右，液化气及轻油总量在20~23t/d（其中轻油量5~6t/d），C3收率为95%。从投运至今1年时间，未出现冻堵情况。

装置的研究为今后标准化奠定了坚实的基础，在本研究的基础上，于2011年完成了“环一联伴生气综合利用工程”、“吴堡伴生气综合利用工程”、“姬六联伴生气综合利用工程”、“庆二联伴生气综合利用工程”、“学一联伴生气综合利用工程” 5项施工图的设计。伴生气综合利用工程项目设计工作量创历年之最，设计伴生气处理规模达到16～24万方/天、原油稳定规模达到200万吨/年，长庆油田的伴生气综合利用发生了质的飞跃。