油气集输第六章原油稳定动画版课件.ppt

1、n原油稳定的目的和要求原油稳定的目的和要求n原油稳定的方法原油稳定的方法n原油脱硫原油脱硫原原油油稳稳定定装装置置原油稳定的概念原油稳定的概念 使净化原油中的溶解天然气组分汽化，与原使净化原油中的溶解天然气组分汽化，与原油分离，较彻底地脱除原油中蒸气压高的溶解天然油分离，较彻底地脱除原油中蒸气压高的溶解天然气组分，降低储存温度下原油蒸气压的过程称气组分，降低储存温度下原油蒸气压的过程称原油原油稳定稳定。原油稳定通常是原油矿场加工的最后工序，经原油稳定通常是原油矿场加工的最后工序，经稳定后的原油成为合格的商品原油。稳定后的原油成为合格的商品原油。原油稳定的必要性原油稳定的必要性 采用有稳定装置的

2、采用有稳定装置的全密闭流程全密闭流程可使油气蒸发可使油气蒸发损耗由损耗由1.52%降低为降低为0.290.5以下。若流以下。若流程不密闭，即使原油稳定装置运行良好，油田油程不密闭，即使原油稳定装置运行良好，油田油气损耗率仍可高达气损耗率仍可高达1.3%。全密闭油气集输流程全密闭油气集输流程l一计量分离器；一计量分离器；2一加药泵；一加药泵；3一换热器；一换热器；4一三相分离器；一三相分离器；5一加热炉；一加热炉；6一电脱水器；一电脱水器；7一原油稳定器；一原油稳定器；8一油罐；一油罐；9一外输泵一外输泵原油稳定的目的原油稳定的目的1、降低原油蒸气压，满足原油储存、管输、铁路、降低原油蒸气压，满

3、足原油储存、管输、铁路、公路和水运的安全和环境规定；公路和水运的安全和环境规定；2、从原油中分出对人体有害的溶解杂质气体；、从原油中分出对人体有害的溶解杂质气体；3、从原油稳定中追求最大利润；、从原油稳定中追求最大利润；我国把我国把“降低原油蒸发损耗、合理利用油气降低原油蒸发损耗、合理利用油气资源、保护环境、提高原油在储运过程中的安全资源、保护环境、提高原油在储运过程中的安全性性”作为原油稳定的主要目的。作为原油稳定的主要目的。原油稳定要求原油稳定要求 稳定过程中从原油中分出轻组分，使原油蒸气压稳定过程中从原油中分出轻组分，使原油蒸气压降低的程度称为降低的程度称为稳定深度稳定深度。我国原油稳定

4、的重点是从原油内分出我国原油稳定的重点是从原油内分出C1C4，稳定后在最高储存温度下规定的原油蒸气压稳定后在最高储存温度下规定的原油蒸气压“不宜大不宜大于当地大气压的于当地大气压的0.7倍倍”。原油蒸气压原油蒸气压可以用原油蒸气压表示原油中轻、重组分的比例，可以用原油蒸气压表示原油中轻、重组分的比例，即表示原油的组成。同样，可以用原油蒸气压来表示即表示原油的组成。同样，可以用原油蒸气压来表示原油的稳定深度。原油的稳定深度。油品蒸气压的获得可以用以下几种方法油品蒸气压的获得可以用以下几种方法:烃类蒸气压图烃类蒸气压图 雷特蒸气压雷特蒸气压 经验关系式经验关系式烃类蒸气压经验关系式烃类蒸气压经验关

5、系式(0)(1)(0)16(1)16ln(ln)(ln)(ln)5.927146.096481.28862ln0.169347(ln)15.2518 15.687513.4721ln0.43577rrrrrrrrrrrppppTTTpTTT降低原油蒸汽压的方法 提高原油的温度提高原油的温度 降低系统压力降低系统压力 原油稳定的方法原油稳定的方法 根据蒸馏原理，可采用闪蒸法和分馏法脱除原根据蒸馏原理，可采用闪蒸法和分馏法脱除原油中的轻组分使其稳定。油中的轻组分使其稳定。另外，多级分离也是一种原油稳定的方法，多另外，多级分离也是一种原油稳定的方法，多级分离实质上是利用若干次减压闪蒸使原油达到一级分

6、离实质上是利用若干次减压闪蒸使原油达到一定程度的稳定。定程度的稳定。闪蒸稳定闪蒸稳定 利用平衡蒸馏（闪蒸）原理使原油蒸气压降低，利用平衡蒸馏（闪蒸）原理使原油蒸气压降低，称闪蒸稳定。称闪蒸稳定。按照闪蒸分离稳定的操作压力可分为负压闪蒸、按照闪蒸分离稳定的操作压力可分为负压闪蒸、正压闪蒸两类。正压闪蒸两类。按闪蒸需要的能量可将闪蒸分为负按闪蒸需要的能量可将闪蒸分为负压闪蒸和加热闪蒸两种。压闪蒸和加热闪蒸两种。按容器形状，立式容器常称闪蒸塔、卧式容器按容器形状，立式容器常称闪蒸塔、卧式容器称闪蒸罐。闪蒸容器实质上是一种气液分离器，但称闪蒸罐。闪蒸容器实质上是一种气液分离器，但在结构上侧重考虑使闪蒸

7、尽量接近平衡汽化。在结构上侧重考虑使闪蒸尽量接近平衡汽化。闪蒸稳定原理闪蒸稳定原理 通过对原油加热或减压使原油部分气化，然后在一个压力通过对原油加热或减压使原油部分气化，然后在一个压力和温度不变的容器内，把气液两相分开并分别引出容器。由于和温度不变的容器内，把气液两相分开并分别引出容器。由于轻组分浓集于气相，重组分浓集于液相，使经上述处理后的原轻组分浓集于气相，重组分浓集于液相，使经上述处理后的原油内轻组分含量减少、蒸汽压降低，原油得到一定程度的稳定，油内轻组分含量减少、蒸汽压降低，原油得到一定程度的稳定，这种方法称闪蒸稳定。闪蒸时，原料中各种组分同时存在于气这种方法称闪蒸稳定。闪蒸时，原料中

8、各种组分同时存在于气液两相中，气相中轻组分液两相中，气相中轻组分C1C4的纯度不高，液相中也得不的纯度不高，液相中也得不到纯度很高的重组分，轻重组分的分离轻粗糙，油气分离器内到纯度很高的重组分，轻重组分的分离轻粗糙，油气分离器内进行的过程就属于闪蒸过程。进行的过程就属于闪蒸过程。负压闪蒸原理流程负压闪蒸原理流程1电脱水器；电脱水器；2稳定塔；稳定塔；3负压压缩机；负压压缩机；4冷凝器；冷凝器；5三相分离器；三相分离器；6泵。泵。50700.050.07MPa2040左右左右0.30.4 MPa 负压闪蒸稳定塔的关键参数负压闪蒸稳定塔的关键参数 负压稳定塔的关键参数是操作压力、温度和汽化负压稳定

9、塔的关键参数是操作压力、温度和汽化率。率。汽化率汽化率是指气相流量是指气相流量(mol或质量流量或质量流量)与进料流与进料流量之比，也称气相产品收率或稳定装置的拔出率。汽量之比，也称气相产品收率或稳定装置的拔出率。汽化率的大小取决于原油内溶解的化率的大小取决于原油内溶解的C1C4的含量和要的含量和要求的原油蒸气压的高低。一定的操作压力和温度条件求的原油蒸气压的高低。一定的操作压力和温度条件下，原油的汽化率是一定的。下，原油的汽化率是一定的。大庆原油操作条件与汽化率的关系大庆原油操作条件与汽化率的关系 由图可见，操作温度由图可见，操作温度和压力对汽化率的影响十和压力对汽化率的影响十分显著。温度愈

10、高、真空分显著。温度愈高、真空度愈大，汽化率愈大。度愈大，汽化率愈大。从另一个角度来看，从另一个角度来看，要达到规定的原油蒸气压，要达到规定的原油蒸气压，需要的操作压力与闪蒸温需要的操作压力与闪蒸温度有关。闪蒸压力的确定度有关。闪蒸压力的确定除了要考虑温度以外，还除了要考虑温度以外，还受压缩机入口所能达到的受压缩机入口所能达到的真空度的制约。真空度的制约。负压闪蒸适应条件负压闪蒸适应条件n负压闪蒸适于密度大、含负压闪蒸适于密度大、含轻组分少的原油，否则将轻组分少的原油，否则将因气化量大、压缩机功耗因气化量大、压缩机功耗过大而不经济过大而不经济 正压闪蒸原理流程正压闪蒸原理流程1一进料换热器；一

11、进料换热器；2一加热炉；一加热炉；3一稳定塔；一稳定塔；4一水冷器；一水冷器；5一三相分离器；一三相分离器；6一泵一泵0.2 MPa左右左右(表表)80120 若离气体处理厂较近不凝气可直接送往处理厂，否若离气体处理厂较近不凝气可直接送往处理厂，否则在塔顶与水冷器间设置压缩机。则在塔顶与水冷器间设置压缩机。负压闪蒸与正压闪蒸的比较负压闪蒸与正压闪蒸的比较 1.采用负压闪蒸时，进塔原油温度低，耗采用负压闪蒸时，进塔原油温度低，耗热少，可利用脱水后的原油温度直接进热少，可利用脱水后的原油温度直接进稳定塔。稳定塔。2.负压下轻、重组分的分离效果好于正压负压下轻、重组分的分离效果好于正压下轻、重组分的

12、分离效果。下轻、重组分的分离效果。原油平衡汽化计算原油平衡汽化计算 n虚拟（假）多元系的建立虚拟（假）多元系的建立 n虚拟组分性质的计算虚拟组分性质的计算1iiiVkLzx闪蒸分离的其它形式闪蒸分离的其它形式 1、多级分离、多级分离 闪蒸分离的其它形式闪蒸分离的其它形式 2、油罐烃蒸汽的回收、油罐烃蒸汽的回收 分馏稳定原理分馏稳定原理原油中轻组分蒸汽压高、沸点低、易于汽原油中轻组分蒸汽压高、沸点低、易于汽化，重组分的蒸汽压低、沸点高不易汽化。按照化，重组分的蒸汽压低、沸点高不易汽化。按照轻重组分挥发度不同这一特点，利用精馏原理对轻重组分挥发度不同这一特点，利用精馏原理对净化原油进行稳定处理的过

13、程称分馏稳定。与前净化原油进行稳定处理的过程称分馏稳定。与前几种稳定方法相比，在符合稳定原油蒸气压要求几种稳定方法相比，在符合稳定原油蒸气压要求的前提下，分馏稳定所得的稳定原油密度小、数的前提下，分馏稳定所得的稳定原油密度小、数量多。量多。分馏稳定原理流程分馏稳定原理流程1-进料换热器；进料换热器；2稳定塔；稳定塔；3一冷却器；一冷却器；4一分离器；一分离器；5一回流罐；一回流罐；6一回流泵；一回流泵；7一再沸炉；一再沸炉；8一塔底泵一塔底泵分馏稳定的分类分馏稳定的分类 分馏塔通常有两段，进料口以上部分称为精馏段，分馏塔通常有两段，进料口以上部分称为精馏段，进料口以下部分称为提馏段，这样的塔，

14、称为进料口以下部分称为提馏段，这样的塔，称为完全塔完全塔；只有其中一段的塔称为只有其中一段的塔称为不完全塔不完全塔。根据精馏塔的结构和。根据精馏塔的结构和回流方式的不同，分馏法又可分为提馏稳定法、精馏稳回流方式的不同，分馏法又可分为提馏稳定法、精馏稳定法和全塔分馏稳定法等三种。定法和全塔分馏稳定法等三种。我国推荐用不完全分馏塔对原油进行稳定。如只设我国推荐用不完全分馏塔对原油进行稳定。如只设提馏段的不完全塔称提馏塔，这种塔的进料温度和操作提馏段的不完全塔称提馏塔，这种塔的进料温度和操作温度相对都较低，没有塔顶回流，因此能耗低，而且节温度相对都较低，没有塔顶回流，因此能耗低，而且节省设备投资及建

15、设费用。但由于提馏塔没有精馏段，塔省设备投资及建设费用。但由于提馏塔没有精馏段，塔顶产品质量没保障，塔底稳定原油收率比较低。顶产品质量没保障，塔底稳定原油收率比较低。提馏稳定流程提馏稳定流程精馏稳定流程精馏稳定流程稳定方法与能耗稳定方法与能耗 稳定方法稳定方法油罐抽气油罐抽气负压闪蒸负压闪蒸正压闪正压闪蒸蒸提馏提馏分馏分馏操作操作压力压力/MPa常压常压0.080.280.120.12温度温度/484812095180电耗电耗/(KWht-1)脱脱气气2m3/t(油油)0.10.40.60.91.35m3/t(油油)0.250.60.61.11.510m3/t(油油)0.51.00.61.31

16、.715m3/t(油油)0.751.40.61.62.0热耗热耗/MJ(ht)-192.192.1113稳定方法选择稳定方法选择 稳定方法的选择原则是：在满足商品原油质量要求前提下，稳定方法的选择原则是：在满足商品原油质量要求前提下，使油气田获得最高经济效益。具体应考虑的因素有：使油气田获得最高经济效益。具体应考虑的因素有：原油组成、轻组分原油组成、轻组分C1C4的含量，或气油比；的含量，或气油比；原油处理规模，规模愈大分馏稳定装置的经济性愈好；原油处理规模，规模愈大分馏稳定装置的经济性愈好；稳定单元上下游工艺条件和要求；稳定单元上下游工艺条件和要求；市场因素，市场对各种产品需求的预测和价格走

17、向等。市场因素，市场对各种产品需求的预测和价格走向等。因而，稳定方法的选择是综合寻优问题。因而，稳定方法的选择是综合寻优问题。各种稳定方法适用条件各种稳定方法适用条件 我国建议，原油中我国建议，原油中C1C4质量分数低于质量分数低于0.5时，一般时，一般不需进行稳定处理；不需进行稳定处理；C1C4的质量分数低于的质量分数低于2.5、无需加、无需加热进行原油稳定时，宜采用负压闪蒸；热进行原油稳定时，宜采用负压闪蒸；C1C4的质量分数高的质量分数高于于2.5，可采用正压闪蒸，有废热可利用时也可采用分馏稳，可采用正压闪蒸，有废热可利用时也可采用分馏稳定。我国大部分原油的定。我国大部分原油的C1C4的

18、质量分数在的质量分数在0.82.0范范围内，因而负压闪蒸法在我国得到广泛使用。围内，因而负压闪蒸法在我国得到广泛使用。前苏联则推荐，轻质原油前苏联则推荐，轻质原油(含含C1C4烷烃烷烃5.5以上以上)适合适合采用分馏法稳定，而轻组分含量低的原油采用分馏法稳定，而轻组分含量低的原油(C1C4的质量分数的质量分数2.24以下以下)宜采用闪蒸分离。宜采用闪蒸分离。进料原油的含水要求进料原油的含水要求 n为减少稳定设备的腐蚀和污染，稳定装置对进料为减少稳定设备的腐蚀和污染，稳定装置对进料原油的水含量和盐含量应加控制。美国霍金斯油原油的水含量和盐含量应加控制。美国霍金斯油田原油在进塔前要求将含水脱至田原

19、油在进塔前要求将含水脱至0.1%以下，而以下，而盐的质量浓度要求低于盐的质量浓度要求低于285 mg/L。前苏联一般。前苏联一般要求脱水至要求脱水至0.30.5%，脱盐至，脱盐至30 mg/L以下。以下。我国原油水的质量浓度一般在我国原油水的质量浓度一般在0.5%以下，盐质以下，盐质量浓度小于量浓度小于50 mg/L，盐质量浓度非强制性指标。，盐质量浓度非强制性指标。操作参数操作参数 项目项目大庆喇一联大庆喇一联大庆杏大庆杏-1吐哈鄯善吐哈鄯善大庆萨中处理厂大庆萨中处理厂大港板桥大港板桥稳定方法稳定方法负压闪蒸负压闪蒸负压闪蒸负压闪蒸正压闪蒸正压闪蒸分馏分馏分馏分馏处理量处理量/(td-1)7

20、0009000151515000520塔压塔压/kPa5330360150200塔顶温度塔顶温度/606560653565外输气量外输气量/(kgh-1)30826009522800400 m3/d轻烃回收量轻烃回收量/(kgh-1)625216019566900342燃气耗量燃气耗量/(m3h-1)3874203651030耗电量耗电量/kW2875452603800原料原料C1C5的质量分数的质量分数/(%)1.032.095.461.72塔顶质量收率塔顶质量收率/(%)0.321.264.61.552.2单位能耗单位能耗*/(103MJt-1)18.94.694.247.16注：单位能耗

21、按塔顶产品计。注：单位能耗按塔顶产品计。气油比与集输流程的关系气油比与集输流程的关系 n井流气油比能间接反映井口压力，油气井流气油比能间接反映井口压力，油气组成和原油密度等信息。根据气油比可组成和原油密度等信息。根据气油比可大致确定所需油气分离级数和原油处理大致确定所需油气分离级数和原油处理设备。设备。原油稳定塔原油脱硫原油脱硫 由于由于H2S毒性很大又极具腐蚀性，必须限定商品毒性很大又极具腐蚀性，必须限定商品原油内溶解的原油内溶解的H2S的质量浓度，根据各国的国情不同的质量浓度，根据各国的国情不同H2S的质量浓度常限定在的质量浓度常限定在1060 mgkg范围内。范围内。原油脱硫的方法原油脱

22、硫的方法气提法：采用分馏塔或提馏塔，气提法：采用分馏塔或提馏塔，塔底注入冷天然气、热天然气或经再沸炉加热的原油塔底注入冷天然气、热天然气或经再沸炉加热的原油蒸气，对原油进行脱硫的方法。蒸气，对原油进行脱硫的方法。气提法脱硫的原理：气体向上流动过程中与向下气提法脱硫的原理：气体向上流动过程中与向下流动的原油在塔板上逆流接触，由于气相内流动的原油在塔板上逆流接触，由于气相内H2S的分的分压很低、液相内压很低、液相内H2S含量高，产生浓度差促使含量高，产生浓度差促使H2S进进入气相，从而降低原油内溶解的入气相，从而降低原油内溶解的H2S含量。含量。Moins(1980)曾对相对密度曾对相对密度0.8

23、87、含、含H2S的质量浓度由的质量浓度由50mg/kg变化至变化至5000mg/kg的原油进行各种稳定和脱的原油进行各种稳定和脱H2S工艺模拟计算。要求稳定原油雷工艺模拟计算。要求稳定原油雷特蒸气压小于特蒸气压小于0.069 MPa，H2S质量浓度小于质量浓度小于60mg/kg。模拟结果表明，。模拟结果表明，原油原油H2S的质量浓度的质量浓度1000mg/kg，达到要求原油蒸气压和，达到要求原油蒸气压和H2S含量时，各含量时，各种稳定工艺的稳定原油收率见图种稳定工艺的稳定原油收率见图 1多级分离；多级分离；2冷汽提；冷汽提；3热汽提；热汽提；4经多级分离与回收经多级分离与回收轻烃；轻烃；5二

24、级精馏二级精馏 H2S含量与投资、能耗的关系含量与投资、能耗的关系 1冷汽提；冷汽提；2多级分离；多级分离；3热汽提；热汽提；4气体增压热汽提；气体增压热汽提；5多级分离与轻烃回收；多级分离与轻烃回收；6二级精馏二级精馏举例：塔河油田举例：塔河油田12区区 n原油为高粘度、高含蜡、高含硫的超重质原油。其原油为高粘度、高含蜡、高含硫的超重质原油。其物理性质：密度为物理性质：密度为0.99501.0337g/cm3，平均，平均为为1.0259g/cm3；流动性能较差，凝固点为；流动性能较差，凝固点为3060，平均在，平均在49；平均硫含量；平均硫含量2.99，平均蜡，平均蜡含 量 为含 量 为 4

25、.3 3 ；盐 含 量 为；盐 含 量 为 7 4 7 9 31902.3mg/L，平均为，平均为20123.2mg/L。已发生。已发生原油在运输途中挥发出高浓度原油在运输途中挥发出高浓度H2S气体，导致铁路气体，导致铁路部门中断塔河原油运输的情况，影响了油田的正常部门中断塔河原油运输的情况，影响了油田的正常生产。生产。举例：塔河油田举例：塔河油田12区区 n共有共有l0口井的原油伴生气进行了口井的原油伴生气进行了H2S检测，结论是检测，结论是12区西部硫化氢浓度较高，东部浓度较低。按照产区西部硫化氢浓度较高，东部浓度较低。按照产能权重进行加权平均，能权重进行加权平均，12区原油的区原油的H2

26、S平均含量为平均含量为5649mg/m3，体积百分数为，体积百分数为3.67。n原油中原油中H2S溶解量可以根据气液平衡的原理进行测溶解量可以根据气液平衡的原理进行测算。将含硫伴生气和原油进行平衡闪蒸计算，得出算。将含硫伴生气和原油进行平衡闪蒸计算，得出在温度在温度 70、压力、压力 400kPa条件下，原油中条件下，原油中H2S含含量为量为2046mg/kg，常压条件下为，常压条件下为1107mg/kg(以以下计算以此为基础进行下计算以此为基础进行)。举例：塔河油田举例：塔河油田12区区 汽提脱硫工艺的模拟流程图汽提脱硫工艺的模拟流程图 原油处理规模按18010t4/a基准设计，对脱硫塔的负

27、压(温度为80)、常压(温度为95）、正压(温度为120)3种脱硫工艺进行了评价。3 3种脱硫工艺的主要技术参数见下表：种脱硫工艺的主要技术参数见下表：对比上述3种脱硫工艺，正压操作所需的气提气量最大，电耗最低；负压操作所需的气提气量最少，电耗最高；常压操作气提气量和电耗居中。此外，脱硫塔在正压下操作条件下，可以取消塔底泵和塔顶压缩机，大大简化工艺流程。因此，在不考虑热消耗及后续气体处理的情况下，原油脱硫工艺的选择顺序选择顺序应是正压、常压、负压。脱硫工艺参数的选择还与原油脱水参数原油脱水参数紧密相关。当脱水温度不超过70时，宜采用负压脱硫工艺。当脱水温度达到90时，宜采用常压或微正压脱硫工艺。