论文部分内容阅读
摘 要：原油稳定工艺是国内各大油田普遍实施的降低油气蒸发损耗、实现密闭集输的重要措施。但在现场应用过程中，部分管理者由于担心其对原油产量的影响，而使工作参数偏离了原来的设计值。本文应用HYSYS软件模拟，结合实际生产情况进行综合分析，明确了原油稳定工艺对原油产量的影响，优化了工艺参数，并对气提工艺的使用做出探讨。
关键词：原油稳定 参数优化 HYSYS模拟
原油在集输过程中，为了满足各种工艺要求需要加热、降压存放，这就为原油中轻烃的挥发提供了良好的条件。对于未做到密闭的集输流程来说，这部分损耗约占总损失的40%左右。
为了降低油气集输过程中的原油蒸发损耗，一个有效的方法就是将原油中挥发性强的轻烃比较完全地脱除出来，使原油在常温常压下的蒸汽压降低，这就是原油稳定。当油气集输系统实现全密闭时，油气损耗可降到0.29%～0.5%。
《SY/T0069-2008原油稳定设计规范》中指出原油稳定的深度宜用稳定原油的饱和蒸汽压衡量，稳定原油在储存温度下的饱和蒸汽压的设计值不宜超过当地大气压的0.7倍。
一、基于HYSYS软件模拟的参数优化
1.装置现状
本装置是一套负压闪蒸分离装置，于2010年4月投产，装置设计规模为50×104m3/a，原油进装置温度为65℃，装置操作压力-0.05-0.3MPa。
其工艺模拟流程图如图1所示：储油罐的原油经倒罐泵、换热器后进入负压稳定塔闪蒸分离，稳定后的原油外输；储油罐顶的挥发气经过大罐抽气缓冲罐同稳定气一同进入负压抽气压缩机，经压缩后进入下游流程。
图1 原油稳定装置工艺流程图
2.参数优化
现场运行中，由于担心原油稳定对原油产量的影响，将装置操作参数有所下调，具体数值见表1：
表1 装置主要操作参数一览表
稳定前原油组成见表2：
表2 稳定前原油各组分含量
利用上述数据，经过HYSYS软件模拟后，得到稳定后原油饱和蒸汽压为71.62KPa，而当地海拔高度为1375m，当地大气压85.8KPa，可知稳定后原油饱和蒸汽压71.62KPa要大于0.7倍的当地大气压60.6KPa，不能满足《SY/T0069-2008原油稳定设计规范》的设计要求。
考察原油进装置温度范围在45℃-80℃，步长为5℃，负压稳定塔操作压力在-10kpa、-15kpa和-20kpa三个压力等级下的变化情况，变化趋势图见图2：
图2 饱和蒸汽压与压力温度的关系一
从计算结果可知，为使稳定后原油满足《SY/T0069-2008原油稳定设计规范》的设计要求，当负压稳定塔操作压力在-10至-20KPa时，应将原油进装置温度控制在61-54℃之间。
再次考察负压稳定塔操作压力范围在10～-30KPa，步长为5KPa，原油进装置温度在55℃、60℃和70℃三个温度等级下的变化情况，变化趋势图见图3：
图3 饱和蒸汽压与压力温度的关系二
从计算结果可知，当原油稳定温度在55-65℃时，负压稳定塔操作压力应控制在在-18kpa至-5kpa之间。
综合考虑现场运行情况，为保证系统安全，应使负压稳定塔操作压力有一定的可调节空间。所以初步确定原油温顶参数为：原油稳定温度60℃、负压稳定塔操作压力-15KPa。
三、原油稳定对原油产量的影响
该装置稳定原油30t/h，现运用HYSYS软件，模拟不同参数下原油稳定对原油产量的影响，以确定其具体管线。
首先模拟在-15kpa时，不同稳定温度对原油产量的影响：
图4 不同稳定温度对原油产量的影响
由以上数据可知，同一稳定压力下，原油被影响的产量随着稳定温度的升高个增加，且其趋势要也随着稳定温度的升高而增大。所以为减小原油稳定对原油产量的影响，应选择较小的稳定温度。
现场选取了三组工作参数，均能满足稳定后原油饱和蒸汽压的设计要求，现分析不同参数对原油产量的影响：
表4 不同参数对原油产量的影响
从以上数据可知，同样满足稳定要求的三组参数中，温度最低的那组参数对原油的产量影响最小。
最终确定原油稳定参数为： 原油稳定温度60℃、负压稳定塔操作压力-15KPa。
二、气提工艺的使用
1.气提工艺原理及作用
闪蒸分离是一次平衡汽化过程，若将原油和天然气简化为理想流体，则稳定分离时液态和气态蒸汽压分别符合下述定律：
1.1拉乌尔定律：在溶液的蒸汽中，任意组份的分压Pi与该组分在溶液中的分子分率Xi成正比，比例系数就是该组分在体系温度下纯态时的饱和蒸汽压Pi0。其公式为：Pi= Pi0·Xi
1.2道尔顿分压定律：若干种理想气体组成混合气体中，某种气体i的分压Pi为该气体在混合气体的分子分率Yi与混合气体压力P的乘积，其公式为Pi=P·Yi。
将气提工艺技术应用于原油稳定中，选用联合站自产干气作为气提气源，干气从稳定塔塔底通入，可以起到降低轻组分分压，促使原油中轻组分气化分离和控制稳定气量的目的。
气提气组份如下：
表5 气提气组份表
现模拟不同气量下，稳定气量的变化情况：
图5 气提气量对稳定气量的影响
从图中可知，稳定气量与气提气量基本成线性关系，且稳定气量高于气提气量。
2.气提工艺对原油稳定的影响
现考察不同气提气量对原油产量的影响。
图6 稳定气质量随气提气量变化情况
从图中可知，被影響的原油产量随气提气量的增加而增速放缓，说明气提气对原油的拔出程度放缓。
图7 稳定后原油的饱和蒸汽压随气提气量变化情况
由图7可知，在其他参数不变的情况下，稳定后原油的饱和蒸汽压随气提气量的增加而升高。为达到稳定要求，最终确定稳定参数为：原油稳定温度60℃、负压稳定塔压力-20Kpa、气提气量50m3/h。得到稳定后原油饱和蒸汽压为60.31Kpa。
参考文献
[1]鲍晋.轻烃回收系统模拟与参数优化.中国科技成果，2009.1
[2]王念兵，宋丹.气提工艺在原油稳定装置中的应用研究.技术交流，2009.3
作者简介：刘海军（1987.7-），男，满族，吉林四平人，大学本科，技术员/助理工程师，研究方向：油气集输。
关键词：原油稳定 参数优化 HYSYS模拟
原油在集输过程中，为了满足各种工艺要求需要加热、降压存放，这就为原油中轻烃的挥发提供了良好的条件。对于未做到密闭的集输流程来说，这部分损耗约占总损失的40%左右。
为了降低油气集输过程中的原油蒸发损耗，一个有效的方法就是将原油中挥发性强的轻烃比较完全地脱除出来，使原油在常温常压下的蒸汽压降低，这就是原油稳定。当油气集输系统实现全密闭时，油气损耗可降到0.29%～0.5%。
《SY/T0069-2008原油稳定设计规范》中指出原油稳定的深度宜用稳定原油的饱和蒸汽压衡量，稳定原油在储存温度下的饱和蒸汽压的设计值不宜超过当地大气压的0.7倍。
一、基于HYSYS软件模拟的参数优化
1.装置现状
本装置是一套负压闪蒸分离装置，于2010年4月投产，装置设计规模为50×104m3/a，原油进装置温度为65℃，装置操作压力-0.05-0.3MPa。
其工艺模拟流程图如图1所示：储油罐的原油经倒罐泵、换热器后进入负压稳定塔闪蒸分离，稳定后的原油外输；储油罐顶的挥发气经过大罐抽气缓冲罐同稳定气一同进入负压抽气压缩机，经压缩后进入下游流程。
图1 原油稳定装置工艺流程图
2.参数优化
现场运行中，由于担心原油稳定对原油产量的影响，将装置操作参数有所下调，具体数值见表1：
表1 装置主要操作参数一览表
稳定前原油组成见表2：
表2 稳定前原油各组分含量
利用上述数据，经过HYSYS软件模拟后，得到稳定后原油饱和蒸汽压为71.62KPa，而当地海拔高度为1375m，当地大气压85.8KPa，可知稳定后原油饱和蒸汽压71.62KPa要大于0.7倍的当地大气压60.6KPa，不能满足《SY/T0069-2008原油稳定设计规范》的设计要求。
考察原油进装置温度范围在45℃-80℃，步长为5℃，负压稳定塔操作压力在-10kpa、-15kpa和-20kpa三个压力等级下的变化情况，变化趋势图见图2：
图2 饱和蒸汽压与压力温度的关系一
从计算结果可知，为使稳定后原油满足《SY/T0069-2008原油稳定设计规范》的设计要求，当负压稳定塔操作压力在-10至-20KPa时，应将原油进装置温度控制在61-54℃之间。
再次考察负压稳定塔操作压力范围在10～-30KPa，步长为5KPa，原油进装置温度在55℃、60℃和70℃三个温度等级下的变化情况，变化趋势图见图3：
图3 饱和蒸汽压与压力温度的关系二
从计算结果可知，当原油稳定温度在55-65℃时，负压稳定塔操作压力应控制在在-18kpa至-5kpa之间。
综合考虑现场运行情况，为保证系统安全，应使负压稳定塔操作压力有一定的可调节空间。所以初步确定原油温顶参数为：原油稳定温度60℃、负压稳定塔操作压力-15KPa。
三、原油稳定对原油产量的影响
该装置稳定原油30t/h，现运用HYSYS软件，模拟不同参数下原油稳定对原油产量的影响，以确定其具体管线。
首先模拟在-15kpa时，不同稳定温度对原油产量的影响：
图4 不同稳定温度对原油产量的影响
由以上数据可知，同一稳定压力下，原油被影响的产量随着稳定温度的升高个增加，且其趋势要也随着稳定温度的升高而增大。所以为减小原油稳定对原油产量的影响，应选择较小的稳定温度。
现场选取了三组工作参数，均能满足稳定后原油饱和蒸汽压的设计要求，现分析不同参数对原油产量的影响：
表4 不同参数对原油产量的影响
从以上数据可知，同样满足稳定要求的三组参数中，温度最低的那组参数对原油的产量影响最小。
最终确定原油稳定参数为： 原油稳定温度60℃、负压稳定塔操作压力-15KPa。
二、气提工艺的使用
1.气提工艺原理及作用
闪蒸分离是一次平衡汽化过程，若将原油和天然气简化为理想流体，则稳定分离时液态和气态蒸汽压分别符合下述定律：
1.1拉乌尔定律：在溶液的蒸汽中，任意组份的分压Pi与该组分在溶液中的分子分率Xi成正比，比例系数就是该组分在体系温度下纯态时的饱和蒸汽压Pi0。其公式为：Pi= Pi0·Xi
1.2道尔顿分压定律：若干种理想气体组成混合气体中，某种气体i的分压Pi为该气体在混合气体的分子分率Yi与混合气体压力P的乘积，其公式为Pi=P·Yi。
将气提工艺技术应用于原油稳定中，选用联合站自产干气作为气提气源，干气从稳定塔塔底通入，可以起到降低轻组分分压，促使原油中轻组分气化分离和控制稳定气量的目的。
气提气组份如下：
表5 气提气组份表
现模拟不同气量下，稳定气量的变化情况：
图5 气提气量对稳定气量的影响
从图中可知，稳定气量与气提气量基本成线性关系，且稳定气量高于气提气量。
2.气提工艺对原油稳定的影响
现考察不同气提气量对原油产量的影响。
图6 稳定气质量随气提气量变化情况
从图中可知，被影響的原油产量随气提气量的增加而增速放缓，说明气提气对原油的拔出程度放缓。
图7 稳定后原油的饱和蒸汽压随气提气量变化情况
由图7可知，在其他参数不变的情况下，稳定后原油的饱和蒸汽压随气提气量的增加而升高。为达到稳定要求，最终确定稳定参数为：原油稳定温度60℃、负压稳定塔压力-20Kpa、气提气量50m3/h。得到稳定后原油饱和蒸汽压为60.31Kpa。
参考文献
[1]鲍晋.轻烃回收系统模拟与参数优化.中国科技成果，2009.1
[2]王念兵，宋丹.气提工艺在原油稳定装置中的应用研究.技术交流，2009.3
作者简介：刘海军（1987.7-），男，满族，吉林四平人，大学本科，技术员/助理工程师，研究方向：油气集输。