凝析油稳定工艺方案的选择和经济对比

摘 要：从井口分离装置分离出的凝析油，由于含有大量的轻烃组分，需要经过稳定处理，才能进行储存、运输，从而减少环境污染和降低安全隐患。由于其组成、温度、压力和不同国家所要求的稳定深度不同，需要从经济角度，选择不同的稳定工艺。文中对凝析油稳定的不同工艺进行了介绍。并从工艺和经济角度，针对提馏法和精馏法两种工艺，给出具体的实例分析。

关键词：凝析油；稳定工艺；提馏法；精馏法；经济对比

1 前言

从井口来的天然气经油气分离器或低温分离器分离出天然气凝液，即未稳定的凝析油。这些凝析油仍然还有大量的轻烃组分，饱和蒸气压偏高，如果不进行稳定处理，直接管输至末站储存、装车，必然导致以下问题：①由于饱和蒸气压偏高，特别是在环境温度偏高时，其储存、装车和运输时存在很大的安全隐患；②运输期间蒸发损失较大，增加环境污染程度；③由于凝析油中带走和损失的主要是液化气组分，降低了处理液化气和轻质油的产量，从而降低项目的经济效益。因此，对这些凝析油产品进行稳定，回收其中的轻组分是非常有必要的。

2 凝析油稳定工艺

凝析油稳定是在运输和储存前将大量轻烃组分从凝析油中除去的工艺。此工艺对未稳定凝析油中挥发性较强的组分C1～C4进行分离，分离的越彻底，凝析油的稳定程度就越高。

2.1 凝析油稳定标准

国内凝析油稳定的标准主要有国家标准GB 9053-2013以及现行行业标准SY/T 0069-2008。GB9053-2013中规定稳定轻烃分为1号产品和2号产品，1号的饱和蒸气压74～200kPa，2号是夏季小于74kPa，冬季小于88kPa；SY/T 0069-2008中规定稳定原油在储存温度下的饱和蒸气压的设计值不宜超过当地大气压的0.7倍。国外一般是以雷氏蒸汽压进行衡量，即雷氏蒸汽压小于68.9（夏季）～82.7kPa（冬季）。

2.2 凝析油稳定工艺选择

凝析油稳定工艺需要根据所需要稳定的凝析油的进料组成、温度、压力、稳定后的雷氏蒸汽压等进行选择。工艺选择的最终目的是降低投资和能耗，增加产品产量和经济效益。其稳定的工艺主要有真空闪蒸、正压闪蒸、提留和精馏。

根据项目经验，当待稳定的凝析油中轻烃组分含量小于2.4%（w）且稳定要求不高时，可以选择真空闪蒸工艺。然而，若闪蒸出的轻烃组分需要回收利用，则会增加真空压缩机的功率。

对于正压闪蒸工艺，通常要达到所要求的蒸汽压，需要蒸发出大量的轻烃组分，使产品稳定凝析油减少。因此，在对凝析油回收率有较高要求的项目中，此方法并不适用。

提馏法和精馏法都用于要求凝析油的稳定深度较高的场合。所不同的是，相同的稳定深度下，精馏法得到的稳定后的凝析油的产量多，但是精馏法比提馏法工艺复杂，能耗大，设备投资大，操作费用也高。因此，针对相同的稳定深度，应该根据进料凝析油的组成、温度、压力等进行HYSYS模拟、设备核算、产品及能耗分析、设备投资和操作费用等分析比较后确定选择采用提馏法还是精馏法。

3 提馏法和精馏法工艺选择实例分析

3.1 设计参数及进料组成

某项目凝析油进料压力12.5barg，温度11.5℃，进料组成如下表1。稳定塔在第三块理论板进料，进料压力4.5barg，温度62℃。另有稳定塔的塔顶进料，压力3.3barg，温度29.74℃。要求经稳定后凝析油的RVP（雷氏蒸汽压）小于等于12psia。

根据以上的温度、压力和组成，对提馏法和精馏法分别通过HYSYS流程模拟，并对两种流程的设备、管道等进行计算，最终通过核算两种流程的投资费用和操作费用等，得到最优的稳定工艺。

3.2 工艺流程简述

3.2.1 提馏法

提馏法流程图见附图1。来自低压分离器的凝析油首先与稳定后的凝析油在进料/产品换热器中进行预热，进入预闪蒸罐中移除部分轻组分。闪蒸后的气体与稳定塔顶气相一起进入一级废气压缩机。闪蒸后得到的底部凝析油，由进料凝析油泵，将一部分打入稳定塔顶部，另一部分由稳定凝析油预热后进入稳定搭中部。所有进入稳定塔中的凝析油经过多次闪蒸分离，得到底部稳定凝析油。稳定凝析油分别经过进料/底部换热器和进料/产品换热器后，温度降到25℃，然后送入储罐储存。

3.2.2 精馏法

精馏法的主体流程与提馏法类似，所不同的是精馏塔顶部气相回流冷凝器冷凝后，进入回流罐进行气液分离器，分离出的气相与预闪蒸罐得到的气相汇合去循环气压缩机，液相由回流泵全部打入稳定塔。

3.3 流程比较和推荐

利用HYSYS工艺流程模拟软件对两个流程分别进行模拟，限制稳定后凝析油的雷氏蒸汽压（RVP）为11psia。通过模拟，提馏法的稳定凝析油收率为66.8%，精馏法的凝析油收率为70.8%。主要设备方面，提馏法工艺流程中没有回流冷凝器，回流罐以及回流泵，其他设备大小与精馏法相同。

另外，由于精馏法塔顶带有回流冷凝器，在达到相同的RVP的情况下，根据整塔热量平衡原理，精馏法的再沸器需要更多的热量，即需要更多的热介质。并且，精馏法比提馏法多一台回流泵，因此，设备投资和电量消耗上，精馏法比提馏法大。

通过以上分析，带回流的精馏工艺能够回收更多的稳定凝析油，但是，其比提馏工艺需要更多的设备，因此，设备投资、安装费用、操作费用等更高。这些增加的费用能否通过精馏法所获得的多余的产品的收益抵消，需要通过具体的经济比较后确定。具体的设备投资、操作费用、能量消耗和产品收益比较见下表2。

通过以上表格中的经济比较，由于精馏法比提馏法需要更高的工程费用投资和运行费用，并且10年销售收入现值略低，导致最终的10年财务净现值较低。因此，针对文中的进料凝析油组成、温度、压力以及产品标准，提馏法是相对经济的凝析油稳定工艺。

4 结论

经油气分离装置分离出的未稳定凝析油的组成、温度、压力等不同，以及不同项目所要求的稳定后的凝析油的产量和RVP不同，因此，选择的稳定工艺也不同。

在实际项目中，需要针对不同的进料凝析油选择适合的稳定工艺。若要求的稳定深度不高，且凝析油密度较大，即轻组分较少，可以选择真空闪蒸工艺。若只对稳定凝析油的RVP有具体要求，并没有明确要求产品收率，可选用正压闪蒸工艺。对于提馏法和精馏法两种稳定深度较高的工艺，需要经过具体的经济比较后进行选择。

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