中石化石油工程设计有限公司（山东东营） 257000
摘要：本文完成了孤东采油厂东一联合站原油稳定塔伴生气回收处理，回收跑损气，降低环境污染，保护大气环境，增加经济效益。
关键词：原油稳定；天然气回收；
1项目背景及研究目的
孤东采油厂一号联合站原油稳定系统于1988年建成投产，目前只对后稳定塔净化油进行稳定，前稳定塔的抽气系统因设备问题已多年未投用，稳定气压缩机及冷却器、分离器等已拆除，该塔只作为分离器使用，分出的伴生气通过放空立管放空。东一联原油稳定系统前稳定塔天然气跑损量约2500Nm3/d，未建抽气装置，油气损耗大，且造成较大的浪费和环境污染。
本工程新建前稳定塔抽气系统，回收跑损气，降低环境污染，保护大气环境，增加经济效益。
2存在问题
东一联原油稳定系统于1988年建成投产，由4座Φ2400/Φ4000×331752稳定塔、6台LG25-30/-0.4-3.5压缩机、2套冷却分离设备及辅助冷却水泵、油泵等设备组成。4座稳定塔包括2座前（含水油）稳定塔、2座后（净化油）稳定塔。前稳定塔、后稳定塔各配套2台压缩机及1套冷却、分离设备，另外2台压缩机互为备用。
后稳定塔抽气量为2000Nm3/d～3000Nm3/d。1997年由于后塔进液温度高达80℃，增加2台压缩机进口冷却器，后塔塔顶气先进入冷却器冷却至50℃，经压缩机压缩至0.23MPa，再进入出口分离器进行气液分离，分离后的气体调压后进入天然气外输系统，凝液去轻质油罐，然后装车外运。
目前只对后稳定塔净化油进行稳定，前稳定塔只作为分离器使用，分出的原油进入一次沉降罐脱水处理，分出的伴生气通过放空立管放空。
通过前塔的含水原油未经稳定处理，稳定塔顶伴生气放空，在后续原油处理一次沉降过程中，溶解的天然气溢出，造成油气资源的浪费；少部分原油通过前稳定塔旁通管线，未经前稳定塔分离，直接进入一次沉降罐，导致一次沉降罐（1#、2#）、二次沉降罐（3#）3座储罐溢出的天然气仍然比较多。
前稳定塔原油进塔温度41℃～42℃，根据运行单位实测前塔跑损气量每天约在2388Nm3/d（微正压）。运行过程中，前稳定塔塔顶伴生气放空后，一次沉降罐、二次沉降罐仍有气体溢出，合计1012.75Nm3/d。目前，东一联站内天然气损耗合计约3401Nm3/d。
稳定气组成主要为伴生天然气，富含轻烃，为高附加值产品，不进行稳定，降低了装置的经济效益。
3稳定塔抽气工艺
3.1设计参数
最大跑损气量 3500Nm3/d
压缩机进口温度 41℃～42℃
压缩机进口压力 微正压
压缩机出口压力 0.23MPa
3.2工艺流程
含水原油（41℃～42℃）全部进入前稳定塔进行稳定。稳定后的原油由稳定塔塔底进入后续一次沉降罐沉降脱水处理；塔顶气先进入压缩机进口分离器分液，分离出的气体由新建稳定气压缩机抽出,分离出的液体流至下部凝液罐。稳定塔顶压力控制在微正压。
压缩机进口分离器下部凝液罐液位达到设定值时，需关闭进液阀门，打开压气管线阀门及凝液出口阀门，通过稳定气压缩机出口天然气将凝液定期压至污水池回收。
压缩后的稳定气压力0.23MPa,进入压缩机出口冷却器冷却至50℃后，进入压缩机出口分离器分离，分离出的污水去污水池，凝液去轻质油罐，稳定气去轻烃站。其中稳定气同时作为压缩机进口分离器压液用气。另有补气管路稳定气管网压力。
3.3系统控制描述
为保护前稳定塔安全生产，设有控制仪表。该装置的主要控制仪表包括差压变送器和多功能变频控制柜（内装有PLC可编程逻辑控制器和变频器）。在2座前稳定塔的抽气管线汇管上安装1台差压变送器（单台变送器量程范围-1000Pa～1000Pa），联锁压缩机。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆差压变送器将运行压力准确地转换成4mA～20mA电信号输给控制柜，根据2路压力值的比较，选用相应的信号全自动闭环控制压缩机的转速。
两台压缩机均可实现变频及工频运行，根据气量的大小实现压缩机投运的台数及运行方式（变频或工频）, 始终保证抽气管网的压力等于设定值微正压（可根据现场情况调整），确保稳定塔安全。
装置设有报警放空功能，当抽气管网压力在超高时塔顶气去放空立管放空；当压力过低时，补气管路的自力式调节阀自动补气。
控制系统设有完善的自身保护程序、应急和监控压缩机措施，保护设备正常运行。压缩机启动顺序是一、二，但是也可切除第一台压缩机，先启动第二台压缩机，再把第一台压缩机投入自动状态。可随时令任一台压缩机退出自动工作，断电检修，也可方便地重新投入。
控制系统设有独立的试机环节，有执行压缩机本身的监控与保护措施：当压缩机冷却水压力过低时，压缩机不能启动，若运行中断水，控制系统自动报警，自动停机；当压缩机润滑油压力过低时，自动报警停机，保证压缩机的安全运行。
3.4主要设备选型
（1）油田常用压缩机类型
油田常用压缩机为往复式（活塞式）压缩机、螺杆式压缩机及离心式压缩机。往复式压缩机适用于小流量、高压力工况；离心式压缩机适用于大流量工况；螺杆式压缩机适用于中低压工况，且流量适应范围较大。
（2）压缩机型原则
在选用压缩机时，首先应满足工艺要求，主要有以下几方面：
1）压缩介质对压缩机提出的要求，包括能否允许介质有少量的泄露，能否允许被润滑油污染以及排气温度限制等；
2）压缩机的排气量；
3）压缩机的出入口压力；
在满足上述工艺要求的前提下，如果有几种类型的压缩机可供选择，再进一步对各种压缩机作选型比较，一般可参考以下原则：
1）高压和超高压压缩时，一般采用活塞式压缩机。但是随着工业装置向大型化发展，压缩机的排气量越来越大，选用离心式压缩机所具有的优点会增加，应考虑选择大型机组；
2）离心式压缩机具有输气量大而连续，运转平稳，机组外形尺寸小，重量轻，占地面积小，设备的易损部件少，使用期限长，维修工作量小，气体不会被润滑油污染等有点。对于气量较大，且气量波动幅度不大，排气压力为中、低压的情况宜选用离心式压缩机。当流量较小时，离心式压缩机的叶轮变窄，加工制造困难，工作情况不稳定。因此离心式压缩机的最小流量受到限制，同时对于压缩相对空气密度小的气体非常不利。
3）当流量较小时，应选用活塞式压缩机或螺杆式压缩机。
4）活塞压缩机采用多台安装，以便万一某台机组检修时，不致严重影响装置的生产。
(3)压缩机比选
本工程工况压缩机排量及出口压力均偏小。离心式压缩机适用流量相对偏大，低压时更适用于高分子量气体，天然气分子量较低，低压下达到同样的压缩比需要更高的转速，产生更大的摩擦损耗。本工程工况在螺杆式压缩机适用范围内，但是螺杆式压缩机价格较往复式压缩机高，经济性较差。往复式压缩机具有经济性能好、适应性好等特点，因此天然气压缩机选择往复式压缩机。
往复式压缩机机体的冷却方式分为两种：一种为风冷，一种为水冷。风冷效果较差，但投资较少，占地面积小；水冷效果好，但需要循环冷却水系统，且水质要求高，投资高，占地面积大。水冷与风冷的优缺点对比分析见表3.4-2。
表3.4-2 水冷与风冷优缺点对比分析表
冷却方式优点缺点
水冷1.效果较好；
2.噪声小。1.需要循环冷却水系统；
2.投资较高；
风冷1.占地面积小；
2.投资较少。1.效果较水冷差；
2.噪声较大。
压缩后的天然气是否需要冷却、冷却形式跟抽气气量、排气压力、站内有无循环冷却水系统有关，可根据站内实际情况具体考虑，本工程压缩机选用水冷往复式压缩机。新增换热器对压缩后的天然气进行冷却，冷却后进一步分离游离水、重烃等杂质，进入天然气管网。
根据最大气量Q=3500m3/d，选用水冷式往复活塞压缩机2套（1用1备），主要设计参数如下：
压缩机设计排量：2.5Nm3/min
压缩机出口压力：0.23MPa
压缩机配防爆电机功率：15kW/台
压缩机型号：ZW-2.5/2.3
硫化氢含量在200ppm以下，对压缩机材质的选取影响不大。
参考文献：
[1]GB 50350-2015.油田油气集输设计规范.
[2]严天宏，梁嘉麟，李青.压缩机的现状、发展及新型技术展望.压缩机技术.2011.1.
[3]柯青志.活塞式压缩机设计.机械工业出版社.1974?,?38?(6)?:68-68.
[4]李连生.容积式压缩机技术进展.机械工业出版社.2000.
[5]徐忠.离心式压缩机原理.机械工业出版社.1990.
论文作者:孙英琪
论文发表刊物:《防护工程》2017年第17期
论文发表时间:2017/12/4
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