天然气浅冷后接深冷装置优化运行节能研究

李亮 （大庆油田有限责任公司天然气分公司）

天然气浅冷后接深冷装置优化运行节能研究

李亮 （大庆油田有限责任公司天然气分公司）

北Ⅱ-2深冷是新投用的5套浅冷后接干气深冷装置，结合较富气源吃配困难问题，主要从提高深冷装置原料气重组分含量、改变浅冷工况运行、主要操作参数优化配置三方面进行开展研究，确定浅冷后接深冷装置整体产能及能耗的最优配置运行方案，最终达到提高北Ⅱ-2深冷装置轻烃收率、降低装置能耗的目的。

干气深冷；气源组分；浅冷；参数优化；能耗

北Ⅱ-2深冷是新投用的5套浅冷后接干气深冷装置，该装置吃配气源为南压、中七、北压、北Ⅱ、喇Ⅱ浅冷干气，其中一厂地区南压、中七浅冷干气组分最富。目前该装置气源吃配方面存在的问题，主要表现为：一是南压、中七浅冷干气输送至北Ⅱ-2深冷装置处理量为18×104m3/d，较设计值33×104m3/d少45%，主要原因为南压、中七浅冷干气通过南压—中七—北压管道输送至北Ⅱ-2深冷，与北压—北Ⅱ-2管道（φ508mm，2.5 km）相比，该管道管径较细（φ273mm），管段较长（20.4 km）；当北压浅冷干气压力高时，南压、中七浅冷干气至北压浅冷阀组憋压，影响南压、中七浅冷干气至北II-2深冷装置处理量9.8×104m3/d（大队考核数据）；二是冬季中七阀组下游用户采暖用气量大，约30×104m3/d，南压浅冷、中七浅冷干气至北压阀组剩余量较少。

1 提高轻烃收率研究

1.1管网输送能力分析

1）北II-2深冷集气管道能力。由表1可以看出，南压浅冷和中七浅冷干气可通过南压—中七—北压浅冷管道输送，输送能力为35×104m3/d，输送量达到30×104m3/d时，管道能力能够满足需求；北压浅冷干气可通过北压至北II-2深冷管道输送，输送能力为150×104m3/d，能够满足需求；喇二浅冷干气可通过喇二—北干线—北II-2深冷管道输送，输送能力100×104m3/d，能够满足需求。

表1 北II-2深冷集气管道输送能力

2）北II-2深冷及浅冷装置用户供气情况见图1。北II-2深冷干气通过北II-2深冷—北干线—北区丁字口管道外输至用户；北压和中七浅冷所带用户可用北I-2深冷干气，南压浅冷所带用户可用南压深冷或中三阀组来气。

图1 北II-2深冷及浅冷装置用户供气关系

3）北压阀组情况。中七、南压、北压来气经北压阀组输送至北II-2深冷，北II-2深冷入口压力0.75 MPa，北压外输气压力0.8～0.95 MPa，南压外输气压力0.9～1 MPa，中七外输气压力0.92～0.95 MPa。

1.2解决气源吃配困难的潜力及措施

将中七—北压浅冷管道管径由φ273 mm增大至φ325 mm，减少压力损失，增加外输气量；替换南压、中七浅冷用户气。南压浅冷用户气可用南压深冷或中三阀组干气替换，另外，增设北I-2深冷至中七阀组干气线，待管线建成后中七浅冷用户气可用北I-2深冷干气替换。

以上两项目均实施后，预计南压、中七浅冷至北II-2深冷日均干气量可达到30×104m3/d，提高轻烃收率0.04 t/104m3，年增产轻烃1848 t。

2 优化工况运行

北II-2深冷装置设计可以处理干气与湿气两种工况，目前运行干气工况，为最终确定浅冷后接深冷装置整体产能的最优配置。通过PROII软件进行模拟计算，将北压浅冷、北II浅冷停运制冷系统，深冷处理干、湿气混合工况与全干气工况下的装置整体的轻烃产量与能耗变化情况进行了对比分析。

2.1处理北压浅冷湿气工况

1）轻烃产量变化情况。停运北压浅冷制冷系统后，浅冷湿气经压缩机增压后直接进入深冷处理，如表2所示。在制冷温度-82.9℃、塔底温度0.2℃、塔压1.35 MPa的情况下，北II-2深冷处理北压浅冷湿气气源与处理北压浅冷干气气源相比较，轻烃产量多4 t/d。考虑分子筛吸烃等影响，按60%计算，预计实际多产2.4 t/d；按照全年运行330 d计算，年增产轻烃792 t。

表2 干、湿气两种工况下轻烃产量对比

2）装置能耗变化情况。由表3可以看出，北II-2深冷处理湿气后，装置处理气量有所增加，导致压缩机耗电量增加1677 kWh/d。北压浅冷停运制冷机后，按丙烷制冷机耗电11 736 kWh/d计算，每日可节电10 059 kWh/d；按装置运行330 d计算，可实现年节电331.7×104kWh。

表3 干、湿气两种工况下装置能耗对比

2.2处理北II浅冷湿气工况

1）轻烃产量变化情况。停运北II浅冷制冷系统后，浅冷湿气经压缩机增压后直接进入深冷处理，如表4所示。在制冷温度-82.9℃、塔底温度0.2℃、塔压1.35 MPa的情况下，北II-2深冷处理北II浅冷湿气气源与处理北II浅冷干气气源相比较，轻烃产量多1.3 t/d。考虑分子筛吸烃等影响，按60%计算，预计实际多产0.8 t/d；按照全年运行330 d计算，年增产轻烃264 t。

表4干、湿气两种工况下轻烃产量对比

2）装置能耗变化情况。由表5可以看出，北II-2深冷处理湿气后，装置处理气量有所增加，导致压缩机耗电量增加797 kWh/d。北压浅冷停运制冷机后，按制冷机耗电2142 kWh/d计算，每日可节电1345 kWh；按装置运行310 d计算，可实现年节电41.7×104kWh。

表5 干湿气两种工况下装置能耗对比

3 结论及建议

1）鉴于以上增产及节能数据，可选择北压浅冷湿气工况进行实际运行调整与考核。如实际结果与模拟计算情况一致，建议北II-2深冷装置由全干气工况改为干、湿气混合工况运行，可实现年节电331.7×104kWh。

2） 实施北II-2深冷装置气源吃配困难的措施后，预计南压、中七浅冷至北II-2深冷日均干气量由18×104m3/d提高至30×104m3/d，年可增产轻烃1848 t。

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10.3969/j.issn.2095-1493.2016.08.015

2016-04-20

（编辑 李发荣）

李亮，工程师，2005年毕业于哈尔滨工业大学（自动化专业）,从事油气初加工和仪表管理工作，E-mail:trqlil@petrochina.com. cn，地址:黑龙江省大庆油田有限责任公司天然气分公司油气加工二大队,163414.