石油与天然气化工  2012, Vol. 41 Issue (6): 570-572
凝析气中痕量重烃组分对稳定轻烃终馏点的影响分析
邹应勇1 , 刘武1 , 李静1 , 计维安2 , 单华1     
1. 中国石油塔里木油田公司;
2. 中国石油西南油气田公司天然气研究院
摘要:终馏点是稳定轻烃的质量指标之一,主要用于控制产品中重烃组分的含量。若稳定轻烃中的重烃组分含量高将导致终馏点温度偏高,过高就会影响产品质量。由于凝析气中常常富含重烃组分,若不能有效控制将产生稳定轻烃终馏点超标问题。分析了凝析气中重烃组分对稳定轻烃终馏点的影响,确定了稳定轻烃产品中重烃组分的来源及终馏点超标的原因,并提出了解决这一问题的建议措施。
关键词凝析气    稳定轻烃    终馏点    重烃    组分    
Influence of trace heavy hydrocarbon components in condensate gas on the final boiling point of stabilization light hydrocarbon
Zhou Yingyong1 , Liu Wu1 , Li Jing1 , et al     
1. Tarim Oilfield Company, PetroChina;
2. Kuerle 841000, Xingjiang, China
Abstract: The final boiling point is one of the quality indexes of stabilization light hydrocarbon to control the content of heavy hydrocarbon components. High contents of heavy hydrocarbon components will lead to higher temperature of final boiling point, which may affect the product quality. If the rich heavy hydrocarbon components in the condensate gas cannot be controlled effectively, it will lead to the final boiling point exceeding standard. This article analyzed the influence of trace heavy hydrocarbon components in condensate gas on the final boiling point of stabilization light hydrocarbon, ensured the source of heavy hydrocarbon components and the cause of final boiling point exceeding standard, and put forward some suggestions.
Key words: condensate gas    stabilization light hydrocarbon    final boiling point    heavy hydrocarbon    component    

凝析气是中国天然气开发的主要气藏之一。其主要生产产品包括天然气、液化石油气、稳定轻烃和凝析油等。作为天然气处理装置的产品之一,稳定轻烃的质量应符合我国产品质量标准——《稳定轻烃》(GB9053-1998)[1]的规定。标准规定的产品要求见表 1

表 1    稳定轻烃质量标准(GB9053-1998)规定一览表

通过对凝析气田处理装置所产稳定轻烃产品取样分析发现,部分产品的终馏点>190 ℃,不符合稳定轻烃质量的要求,存在终馏点超标的问题。要解决这一问题,首先需要分析产生这一问题的原因。

1 问题原因分析
1.1 组分影响分析

稳定轻烃的主要组分为C5 ~C8烃类的混合物, 并含有少量大于C8+的烃类[2],具体组分包括iC5、nC5、nC6、nC7、nC8、nC9、nC10、nC11、nC12、nC13、nC14、nC15和nC16等。上述正构烷烃的体积分数的多少影响着产品的质量[3]。单一烷烃组分的气化温度随着碳数的增加而增加,图 1图 2示出了nC10和nC11这两种单一组分在不同温度下的饱和蒸气压。图中饱和蒸气压为1大气压时所对应的温度即为单一烷烃组分在常压下的气化温度。

图 1     nC10温度-蒸气压关系图

图 2     nC11温度-蒸气压关系图

图 1图 2可以看出,在常压条件下,nC10的气化温度为174 ℃,小于190 ℃,而nC11的气化温度为195 ℃,大于190 ℃。也就是说稳定轻烃组成中最重烃组分为nC10时其终馏点不会超标,而组成中含有C11+组分就存在超标的可能。

1.2 重烃组分来源分析

从组分影响分析结果可以得出,造成稳定轻烃终馏点超标的主要原因是产品中C11+含量较高。笔者试着通过分析稳定轻烃的生产过程找出稳定轻烃中C11+的来源,并找出其含量超高的根本原因。

典型凝析气生产稳定轻烃的工艺流程见图 3

图 3     典型凝析气生产稳定轻烃工艺流程简图

图 3可以看出,稳定轻烃的主要来源为原料凝析气、凝析油闪蒸气和凝析油稳定气。

下面以某凝析气田地面处理装置为例进行分析。

该装置设计采用原料凝析气、闪蒸气和稳定气分析数据中的最重烃组分为C7。故设计中通过凝析气凝液生产的稳定轻烃终馏点不会大于190 ℃。但是,实际上从天然气研究院通过对装置各物料进行组成延伸分析的结果来看,凝析气中还含有C11、C12、C13以及其它更重的组分, 而且是存在于气相中。

装置原料凝析气的处理量为440×104 m3/d时,闪蒸气和稳定气总量约为25×104 m3/d, 原料气中C11+体积分数约为60×10-6,闪蒸气和稳定气中C11+体积分数约为40×10-6。由于原料凝析气流量远大于闪蒸气和稳定气,而原料凝析气中C11+的体积分数还略高于闪蒸气和稳定气,故原料凝析气中的重烃组分对稳定轻烃的终馏点有决定作用。

为了验证上述推论,采用组分延伸分析结果,通过CHEMCAD化工过程模拟软件计算得出,该装置所产稳定轻烃的终馏点为199 ℃,超标。如不计原料气中的C11+,计算终馏点为181 ℃,不超标。因此,原料凝析气中痕量的C11+就能影响稳定轻烃的终馏点温度。实际上,痕量的C11+组成出现在原料凝析气中也是常见的,并且不会以液态形式出现。

1.3 分析结论

通过以上分析得出,原料凝析气中C11+重烃组分体积分数较高,并未能有效脱除是导致产品稳定轻烃终馏点超标的主因。

2 建议措施

从前面的问题分析中可以知道,通过对原料凝析气中C11+重烃组分进行有效分离能够降低稳定轻烃的终馏点。

原料凝析气中C11+重烃组分的分离可选用的工艺有降温分离和分馏,由于在凝析气田天然气处理装置应用分馏法能耗较高,故建议采用降温分离方式。而降温又分为外部制冷、节流制冷和膨胀制冷等工艺。结合凝析气田地面工程典型流程采用J-T阀节流降温工艺有现成的冷源,故不宜采用外部制冷工艺,可利用现有节流制冷工艺应用浅冷分离工艺达到分离原料凝析气中C11+重烃组分的目的。

凝析气田凝析气处理典型工艺流程见图 4

图 4     凝析气田凝析气处理典型工艺流程图

图 4可以看出,该流程中不进入稳定轻烃的凝液只产生于常温操作的原料气分离器。经计算可知,在常温条件下,C11+重烃组分不能实现有效分离。计算同时得出当凝析气的冷凝温度为10 ℃时,可分出残留的大部分C11+重烃组分并能满足工艺要求。因此,在两台气气换热器中间增设一台重烃分离器,让凝析气在较低温度下进行分离可以有效地控制稳定轻烃终馏点温度。

具体改造的建议措施如图 5所示。

图 5     解决稳定轻烃终馏点超标问题的改造工艺流程图

采用CHEMCAD软件模拟新流程计算得出,通过流程改造后,只要保持重烃分离器的工作温度在10 ℃以下,即可将稳定轻烃终馏点温度降至190 ℃以下。并且,即使原料气今后出现重烃组分增加或分离设备分离效率有所下降的情况,也能保证产品终馏点温度达标。分离产生的凝液可送至凝析油稳定装置生产稳定凝析油。

3 结束语

以组分延伸分析数据为基础,通过软件计算及分析得出,凝析气中痕量的重烃组分将对稳定轻烃的终馏点产生至关重要的影响,体积分数低于100×10-6的C11+重烃组分将导致产品终馏点超标。而在设计时往往忽视这一问题。

建议在新建凝析气田的建设工程中,充分考虑到原料凝析气中痕量重烃组分对稳定轻烃产品质量的影响,早考虑早应对,防止现场出现类似问题。另外,在已建装置出现此类问题时,可参考文中的整改措施解决这一问题。

参考文献
[1]
中国石油天然气集团公司.GB 9053-1998稳定轻烃[S].北京:中国标准出版社, 2004-04-08.
[2]
刘乃瑞, 田小丽, 沙宇, 等. 天然气凝析油的评价与处理探讨[J]. 石油与天然气化工, 2009, 38(38): 51-53.
[3]
曾雪玲, 唐晓东, 宋梦桃, 等. 尿素络合法测定脱硫后天然气凝析油中的正构烷烃含量[J]. 石油与天然气化工, 2009, 38(38): 4-6.