第六章原油穩(wěn)定原油穩(wěn)定的目的和要求原油穩(wěn)定的方法原油脫硫第六章原油穩(wěn)定原油穩(wěn)定的目的和要求1原

油

穩(wěn)

定裝置原

油

穩(wěn)

定裝置2原油穩(wěn)定的概念

使凈化原油中的溶解天然氣組分汽化，與原油分離，較徹底地脫除原油中蒸氣壓高的溶解天然氣組分，降低儲存溫度下原油蒸氣壓的過程稱原油穩(wěn)定。原油穩(wěn)定通常是原油礦場加工的最后工序，經(jīng)穩(wěn)定后的原油成為合格的商品原油。原油穩(wěn)定的概念使凈化原油中的溶解天然氣組分汽3原油穩(wěn)定的必要性

采用有穩(wěn)定裝置的全密閉流程可使油氣蒸發(fā)損耗由1.5~2%降低為0.29～0.5％以下。若流程不密閉，即使原油穩(wěn)定裝置運行良好，油田油氣損耗率仍可高達1.3%。原油穩(wěn)定的必要性采用有穩(wěn)定裝置的全密閉流程可使油4全密閉油氣集輸流程l一計量分離器；2一加藥泵；3一換熱器；4一三相分離器；5一加熱爐；6一電脫水器；7一原油穩(wěn)定器；8一油罐；9一外輸泵全密閉油氣集輸流程l一計量分離器；2一加藥泵；3一換熱器；45原油穩(wěn)定的目的1、降低原油蒸氣壓，滿足原油儲存、管輸、鐵路、公路和水運的安全和環(huán)境規(guī)定；2、從原油中分出對人體有害的溶解雜質(zhì)氣體；3、從原油穩(wěn)定中追求最大利潤；我國把“降低原油蒸發(fā)損耗、合理利用油氣資源、保護環(huán)境、提高原油在儲運過程中的安全性”作為原油穩(wěn)定的主要目的。原油穩(wěn)定的目的1、降低原油蒸氣壓，滿足原油儲存、管輸、鐵路、6原油穩(wěn)定要求

穩(wěn)定過程中從原油中分出輕組分，使原油蒸氣壓降低的程度稱為穩(wěn)定深度。我國原油穩(wěn)定的重點是從原油內(nèi)分出C1～C4，穩(wěn)定后在最高儲存溫度下規(guī)定的原油蒸氣壓“不宜大于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱?.7倍”。

原油穩(wěn)定要求穩(wěn)定過程中從原油中分出輕組分，使原油7原油蒸氣壓可以用原油蒸氣壓表示原油中輕、重組分的比例，即表示原油的組成。同樣，可以用原油蒸氣壓來表示原油的穩(wěn)定深度。油品蒸氣壓的獲得可以用以下幾種方法:

烴類蒸氣壓圖雷特蒸氣壓經(jīng)驗關(guān)系式原油蒸氣壓可以用原油蒸氣壓表示原油中輕、重組分的比例，即表示8烴類蒸氣壓經(jīng)驗關(guān)系式烴類蒸氣壓經(jīng)驗關(guān)系式9降低原油蒸汽壓的方法提高原油的溫度降低系統(tǒng)壓力降低原油蒸汽壓的方法提高原油的溫度10原油穩(wěn)定的方法

根據(jù)蒸餾原理，可采用閃蒸法和分餾法脫除原油中的輕組分使其穩(wěn)定。另外，多級分離也是一種原油穩(wěn)定的方法，多級分離實質(zhì)上是利用若干次減壓閃蒸使原油達到一定程度的穩(wěn)定。原油穩(wěn)定的方法根據(jù)蒸餾原理，可采用閃蒸法和分餾法脫除原11閃蒸穩(wěn)定

利用平衡蒸餾（閃蒸）原理使原油蒸氣壓降低，稱閃蒸穩(wěn)定。按照閃蒸分離穩(wěn)定的操作壓力可分為負壓閃蒸、正壓閃蒸兩類。按閃蒸需要的能量可將閃蒸分為負壓閃蒸和加熱閃蒸兩種。

按容器形狀，立式容器常稱閃蒸塔、臥式容器稱閃蒸罐。閃蒸容器實質(zhì)上是一種氣液分離器，但在結(jié)構(gòu)上側(cè)重考慮使閃蒸盡量接近平衡汽化。閃蒸穩(wěn)定利用平衡蒸餾（閃蒸）原理使原油蒸氣壓降低，稱12閃蒸穩(wěn)定原理

通過對原油加熱或減壓使原油部分氣化，然后在一個壓力和溫度不變的容器內(nèi)，把氣液兩相分開并分別引出容器。由于輕組分濃集于氣相，重組分濃集于液相，使經(jīng)上述處理后的原油內(nèi)輕組分含量減少、蒸汽壓降低，原油得到一定程度的穩(wěn)定，這種方法稱閃蒸穩(wěn)定。閃蒸時，原料中各種組分同時存在于氣液兩相中，氣相中輕組分C1～C4的純度不高，液相中也得不到純度很高的重組分，輕重組分的分離輕粗糙，油氣分離器內(nèi)進行的過程就屬于閃蒸過程。閃蒸穩(wěn)定原理通過對原油加熱或減壓使原油部分氣化，然后在一個13負壓閃蒸原理流程1—電脫水器；2—穩(wěn)定塔；3—負壓壓縮機；4—冷凝器；5—三相分離器；6—泵。50~70℃0.05~0.07MPa20~40℃左右0.3～0.4MPa

負壓閃蒸原理流程1—電脫水器；2—穩(wěn)定塔；3—負壓壓縮機14負壓閃蒸穩(wěn)定塔的關(guān)鍵參數(shù)

負壓穩(wěn)定塔的關(guān)鍵參數(shù)是操作壓力、溫度和汽化率。汽化率是指氣相流量(mol或質(zhì)量流量)與進料流量之比，也稱氣相產(chǎn)品收率或穩(wěn)定裝置的拔出率。汽化率的大小取決于原油內(nèi)溶解的C1～C4的含量和要求的原油蒸氣壓的高低。一定的操作壓力和溫度條件下，原油的汽化率是一定的。負壓閃蒸穩(wěn)定塔的關(guān)鍵參數(shù)負壓穩(wěn)定塔的關(guān)鍵參數(shù)是操15大慶原油操作條件與汽化率的關(guān)系

由圖可見，操作溫度和壓力對汽化率的影響十分顯著。溫度愈高、真空度愈大，汽化率愈大。從另一個角度來看，要達到規(guī)定的原油蒸氣壓，需要的操作壓力與閃蒸溫度有關(guān)。閃蒸壓力的確定除了要考慮溫度以外，還受壓縮機入口所能達到的真空度的制約。

大慶原油操作條件與汽化率的關(guān)系由圖可見，操作16負壓閃蒸適應(yīng)條件負壓閃蒸適于密度大、含輕組分少的原油，否則將因氣化量大、壓縮機功耗過大而不經(jīng)濟

負壓閃蒸適應(yīng)條件負壓閃蒸適于密度大、含輕組分少的原油，否則將17正壓閃蒸原理流程1一進料換熱器；2一加熱爐；3一穩(wěn)定塔；4一水冷器；5一三相分離器；6一泵0.2MPa左右(表)80～120℃若離氣體處理廠較近不凝氣可直接送往處理廠，否則在塔頂與水冷器間設(shè)置壓縮機。正壓閃蒸原理流程1一進料換熱器；2一加熱爐；3一穩(wěn)定塔；4一18負壓閃蒸與正壓閃蒸的比較

采用負壓閃蒸時，進塔原油溫度低，耗熱少，可利用脫水后的原油溫度直接進穩(wěn)定塔。負壓下輕、重組分的分離效果好于正壓下輕、重組分的分離效果。

負壓閃蒸與正壓閃蒸的比較采用負壓閃蒸時，進塔原油溫度低，耗19原油平衡汽化計算

虛擬（假）多元系的建立

虛擬組分性質(zhì)的計算原油平衡汽化計算虛擬（假）多元系的建立20閃蒸分離的其它形式

1、多級分離

閃蒸分離的其它形式1、多級分離21閃蒸分離的其它形式

2、油罐烴蒸汽的回收

閃蒸分離的其它形式2、油罐烴蒸汽的回收22分餾穩(wěn)定原理原油中輕組分蒸汽壓高、沸點低、易于汽化，重組分的蒸汽壓低、沸點高不易汽化。按照輕重組分揮發(fā)度不同這一特點，利用精餾原理對凈化原油進行穩(wěn)定處理的過程稱分餾穩(wěn)定。與前幾種穩(wěn)定方法相比，在符合穩(wěn)定原油蒸氣壓要求的前提下，分餾穩(wěn)定所得的穩(wěn)定原油密度小、數(shù)量多。分餾穩(wěn)定原理原油中輕組分蒸汽壓高、沸點低、易于汽化，重組分的23分餾穩(wěn)定原理流程1-進料換熱器；2．穩(wěn)定塔；3一冷卻器；4一分離器；

5一回流罐；6一回流泵；7一再沸爐；8一塔底泵分餾穩(wěn)定原理流程1-進料換熱器；2．穩(wěn)定塔；3一冷卻器；4一24分餾穩(wěn)定的分類

分餾塔通常有兩段，進料口以上部分稱為精餾段，進料口以下部分稱為提餾段，這樣的塔，稱為完全塔；只有其中一段的塔稱為不完全塔。根據(jù)精餾塔的結(jié)構(gòu)和回流方式的不同，分餾法又可分為提餾穩(wěn)定法、精餾穩(wěn)定法和全塔分餾穩(wěn)定法等三種。我國推薦用不完全分餾塔對原油進行穩(wěn)定。如只設(shè)提餾段的不完全塔稱提餾塔，這種塔的進料溫度和操作溫度相對都較低，沒有塔頂回流，因此能耗低，而且節(jié)省設(shè)備投資及建設(shè)費用。但由于提餾塔沒有精餾段，塔頂產(chǎn)品質(zhì)量沒保障，塔底穩(wěn)定原油收率比較低。分餾穩(wěn)定的分類分餾塔通常有兩段，進料口以上部分25提餾穩(wěn)定流程提餾穩(wěn)定流程26精餾穩(wěn)定流程精餾穩(wěn)定流程27穩(wěn)定方法與能耗

穩(wěn)定方法油罐抽氣負壓閃蒸正壓閃蒸提餾分餾操作壓力/MPa常壓0.080.280.120.12溫度/℃484812095180電耗/(KW·h·t-1)脫氣2m3/t(油)0.10.40.60.91.35m3/t(油)0.250.60.61.11.510m3/t(油)0.51.00.61.31.715m3/t(油)0.751.40.61.62.0熱耗/[MJ·(h·t)-1]－－92.192.1113穩(wěn)定方法與能耗穩(wěn)定方法油罐抽氣負壓閃蒸正壓閃蒸提餾分餾操作28穩(wěn)定方法選擇

穩(wěn)定方法的選擇原則是：在滿足商品原油質(zhì)量要求前提下，使油氣田獲得最高經(jīng)濟效益。具體應(yīng)考慮的因素有：①原油組成、輕組分C1～C4的含量，或氣油比；②原油處理規(guī)模，規(guī)模愈大分餾穩(wěn)定裝置的經(jīng)濟性愈好；③穩(wěn)定單元上下游工藝條件和要求；④市場因素，市場對各種產(chǎn)品需求的預(yù)測和價格走向等。

因而，穩(wěn)定方法的選擇是綜合尋優(yōu)問題。

穩(wěn)定方法選擇穩(wěn)定方法的選擇原則是：在滿足商品原油質(zhì)29各種穩(wěn)定方法適用條件

我國建議，①原油中C1～C4質(zhì)量分數(shù)低于0.5％時，一般不需進行穩(wěn)定處理；②C1～C4的質(zhì)量分數(shù)低于2.5％、無需加熱進行原油穩(wěn)定時，宜采用負壓閃蒸；③C1～C4的質(zhì)量分數(shù)高于2.5％，可采用正壓閃蒸，有廢熱可利用時也可采用分餾穩(wěn)定。我國大部分原油的C1～C4的質(zhì)量分數(shù)在0.8％～2.0％范圍內(nèi)，因而負壓閃蒸法在我國得到廣泛使用。前蘇聯(lián)則推薦，輕質(zhì)原油(含C1～C4烷烴5.5％以上)適合采用分餾法穩(wěn)定，而輕組分含量低的原油(C1～C4的質(zhì)量分數(shù)2.24％以下)宜采用閃蒸分離。各種穩(wěn)定方法適用條件我國建議，①原油中C1～C4質(zhì)30進料原油的含水要求

為減少穩(wěn)定設(shè)備的腐蝕和污染，穩(wěn)定裝置對進料原油的水含量和鹽含量應(yīng)加控制。美國霍金斯油田原油在進塔前要求將含水脫至0.1%以下，而鹽的質(zhì)量濃度要求低于285mg/L。前蘇聯(lián)一般要求脫水至0.3～0.5%，脫鹽至30mg/L以下。我國原油水的質(zhì)量濃度一般在0.5%以下，鹽質(zhì)量濃度小于50mg/L，鹽質(zhì)量濃度非強制性指標。

進料原油的含水要求為減少穩(wěn)定設(shè)備的腐蝕和污染，穩(wěn)定裝置對進31操作參數(shù)

項目大慶喇一聯(lián)大慶杏ⅴ-1吐哈鄯善大慶薩中處理廠大港板橋穩(wěn)定方法負壓閃蒸負壓閃蒸正壓閃蒸分餾分餾處理量/(t·d-1)70009000151515000520塔壓/kPa5330360150200塔頂溫度/℃60656065－3565外輸氣量/(kg·h-1)30826009522800400m3/d輕烴回收量/(kg·h-1)625216019566900342燃氣耗量/(m3·h-1)3874203651030－耗電量/kW2875452603800－原料C1~C5的質(zhì)量分數(shù)/(%)1.032.095.461.72－塔頂質(zhì)量收率/(%)0.321.264.61.552.2單位能耗*/(103MJ·t-1)18.94.694.247.16－注：單位能耗按塔頂產(chǎn)品計。操作參數(shù)項目大慶喇一聯(lián)大慶杏ⅴ-1吐哈鄯善大慶薩中處理廠大32氣油比與集輸流程的關(guān)系

井流氣油比能間接反映井口壓力，油氣組成和原油密度等信息。根據(jù)氣油比可大致確定所需油氣分離級數(shù)和原油處理設(shè)備。氣油比與集輸流程的關(guān)系井流氣油比能間接反映井口壓力，油氣組33原油穩(wěn)定塔原油穩(wěn)定塔34原油脫硫

由于H2S毒性很大又極具腐蝕性，必須限定商品原油內(nèi)溶解的H2S的質(zhì)量濃度，根據(jù)各國的國情不同H2S的質(zhì)量濃度常限定在10～60mg／kg范圍內(nèi)。

原油脫硫的方法—氣提法：采用分餾塔或提餾塔，塔底注入冷天然氣、熱天然氣或經(jīng)再沸爐加熱的原油蒸氣，對原油進行脫硫的方法。氣提法脫硫的原理：氣體向上流動過程中與向下流動的原油在塔板上逆流接觸，由于氣相內(nèi)H2S的分壓很低、液相內(nèi)H2S含量高，產(chǎn)生濃度差促使H2S進入氣相，從而降低原油內(nèi)溶解的H2S含量。原油脫硫由于H2S毒性很大又極具腐蝕性，35Moins(1980)曾對相對密度0.887、含H2S的質(zhì)量濃度由50mg/kg變化至5000mg/kg的原油進行各種穩(wěn)定和脫H2S工藝模擬計算。要求穩(wěn)定原油雷特蒸氣壓小于0.069MPa，H2S質(zhì)量濃度小于60mg/kg。模擬結(jié)果表明，原油H2S的質(zhì)量濃度1000mg/kg，達到要求原油蒸氣壓和H2S含量時，各種穩(wěn)定工藝的穩(wěn)定原油收率見圖

1—多級分離；2—冷汽提；3—熱汽提；4—經(jīng)多級分離與回收輕烴；5—二級精餾Moins(1980)曾對相對密度0.887、含H2S的質(zhì)量36H2S含量與投資、能耗的關(guān)系1—冷汽提；2—多級分離；3—熱汽提；4—氣體增壓熱汽提；5—多級分離與輕烴回收；6—二級精餾H2S含量與投資、能耗的關(guān)系1—冷汽提；2—多級分離；3—37舉例：塔河油田12區(qū)

原油為高粘度、高含蠟、高含硫的超重質(zhì)原油。其物理性質(zhì)：密度為0.9950～1.0337g/cm3

，平均為1.0259g/cm3；流動性能較差，凝固點為30～60℃，平均在49℃；平均硫含量2.99％，平均蠟含量為4.33％；鹽含量為747．9～31902.3mg/L，平均為20123.2mg/L。已發(fā)生原油在運輸途中揮發(fā)出高濃度H2S氣體，導(dǎo)致鐵路部門中斷塔河原油運輸?shù)那闆r，影響了油田的正常生產(chǎn)。

舉例：塔河油田12區(qū)原油為高粘度、高含蠟、高含硫的超重質(zhì)原38舉例：塔河油田12區(qū)

共有l(wèi)0口井的原油伴生氣進行了H2S檢測，結(jié)論是12區(qū)西部硫化氫濃度較高，東部濃度較低。按照產(chǎn)能權(quán)重進行加權(quán)平均，12區(qū)原油的H2S平均含量為564