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1、油气集输第六章原油稳定第1页，本讲稿共34页原原油油稳稳定定装装置置第2页，本讲稿共34页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，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与原油分离，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下原油蒸气压的过程称原油稳定原油稳定。原油稳定通常是原油矿场加工的最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后工序，经稳定后的原油成为合格的商品原油。品原油。第3页，本讲稿共34页原油稳定的必要性原油稳定的必要性 采采用用有有稳稳定
2、定装装置置的的全全密密闭闭流流程程可可使使油油气气蒸蒸发发损损耗耗由由1.52%降降低低为为0.290.5以以下下。若若流流程程不不密密闭闭，即即使使原原油油稳稳定定装装置置运运行行良良好好，油油田田油油气气损损耗耗率率仍仍可高达可高达1.3%。第4页，本讲稿共34页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第5页，本讲稿共34页原油稳定的目的原油稳定的目的1.降降低低原原油油蒸蒸气气
3、压压，满满足足原原油油储储存存、管管输输、铁铁路路、公公路和水运的安全和环境规定；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；我国把降低油气损耗作为原油稳定的主要目的我国把降低油气损耗作为原油稳定的主要目的。第6页，本讲稿共34页稳定深度和原油蒸气压稳定深度和原油蒸气压 稳稳定定过过程程中中从从原原油油中中分分出出轻轻组组分分，使使原原油油蒸蒸气气压压降降低低的程度称为的程度称为稳定深度稳定深度。可以用原油蒸气压表示原油中轻、重组分的比例，即表可以用原油蒸气压表示原油中轻、重组
4、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原油的稳示原油的组成。同样，可以用原油蒸气压来表示原油的稳定深度。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第7页，本讲稿共34页低温烃类蒸气压图低温烃类蒸气压图 1一氮；一氮；2一氧化碳；一氧化碳；3一氧；一氧；4一甲烷；一甲烷；5一乙烯；一乙烯；6一一二氧化碳；二氧化碳；7一乙烷；一乙烷；8一一丙稀；丙稀；9一丙烷；一丙烷；10一氟一氟利昂利昂12；11一氨；一氨；12一一异丁烷；异丁烷；13一正丁烷；一正丁烷；14一氟利昂一氟利昂11
5、；15一异戊烷；一异戊烷；16一正戊烷；一正戊烷；17一己烷；一己烷；18一庚烷；一庚烷；19一辛烷；一辛烷；20一壬烷。一壬烷。第8页，本讲稿共34页高温烃类蒸气压图高温烃类蒸气压图 1一二氧化碳；一二氧化碳；2一乙烷；一乙烷；3一氨；一氨；4-丙烷；丙烷；5一氟利昂；一氟利昂；6一异丁烷；一异丁烷；7一正丁烷；一正丁烷；8一氟利昂一氟利昂11；9一异戊烷；一异戊烷；10一正戊烷；一正戊烷；11一己烷；一己烷；12一庚烷；一庚烷；13一水；一水；14一一辛烷；辛烷；15一壬烷；一壬烷；16一癸一癸烷；烷；17一十一烷；一十一烷；18一十一十二烷。二烷。第9页，本讲稿共34页烃类蒸气压经验关系
6、式烃类蒸气压经验关系式第10页，本讲稿共34页原油稳定的方法原油稳定的方法 根根据据蒸蒸馏馏原原理理，可可采采用用闪闪蒸蒸法法和和分分馏馏法法脱脱除除原原油油中中的轻组分使其稳定。的轻组分使其稳定。另另外外，多多级级分分离离也也是是一一种种原原油油稳稳定定的的方方法法，多多级级分分离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。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。第11页，本讲稿共34页闪蒸稳定闪蒸稳定 利利用用平平衡衡蒸蒸馏馏（闪闪蒸蒸）原原理理使使原原油油蒸蒸气气压压降降低低，称称闪蒸稳定。闪蒸稳定。按按照照闪闪蒸蒸分分离离稳稳定定的的操操作作压压力力可可分分为为负
7、负压压闪闪蒸蒸、正压闪蒸正压闪蒸两类。两类。按按容容器器形形状状，立立式式容容器器常常称称闪闪蒸蒸塔塔、卧卧式式容容器器称称闪闪蒸蒸罐罐。闪闪蒸蒸容容器器实实质质上上是是一一种种气气液液分分离离器器，但但在在结结构上侧重考虑使闪蒸尽量接近平衡汽化。构上侧重考虑使闪蒸尽量接近平衡汽化。第12页，本讲稿共34页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.采采用用负负压压闪闪蒸蒸时时，进进塔塔原原油油温温度度低低，耗耗热热少少，可利用脱水后的原油温度直接进稳定塔。可利用脱水后的原油温度直接进稳定塔。2.负负压压下下轻轻、重重组组分分的的分分离离效效果果好好于于正正压压下下轻轻、重组分的分离
8、效果。重组分的分离效果。第13页，本讲稿共34页分馏稳定分馏稳定 利用精馏原理对净化原油进行稳定处理的过利用精馏原理对净化原油进行稳定处理的过程称程称分馏稳定分馏稳定。与前几种稳定方法相比，在符合稳定。与前几种稳定方法相比，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、数量多。密度小、数量多。第14页，本讲稿共34页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第15页，本
9、讲稿共34页提馏稳定提馏稳定 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，称为部分称为提馏段，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不完全塔完全塔，使用不完全塔对原油进行稳定的方法称为，使用不完全塔对原油进行稳定的方法称为提馏法提馏法。可以使用只有提馏段，没有精馏段的塔对原油进行稳定。这种塔的可以使用只有提馏段，没有精馏段的塔对原油进行稳定。这种塔的进料温度和进料温度和 操作温度相对都较低，没有塔顶回流，因此能耗低，而且节操作温度相对都较低，没有塔顶回流，因此能耗低，而且
10、节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。障，塔底稳定原油收率比较低。提馏塔的原油进口一般设在塔高的提馏塔的原油进口一般设在塔高的23处，在进料板以上部分也可处，在进料板以上部分也可设置少数塔板和捕雾器，但没有塔顶液相回流，因而塔顶产品为进料板设置少数塔板和捕雾器，但没有塔顶液相回流，因而塔顶产品为进料板上的闪蒸气和提馏段向上流动的气体。上的闪蒸气和提馏段向上流动的气体。第16页，本讲稿共34页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
11、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C1-C4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。第17页，本讲稿共34页各种稳定方法适用条件各种稳定方法适用条件
12、我国建议，我国建议，原油中原油中C1-C4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；C1-C4的质量分数低于的质量分数低于2.5、无需加热进、无需加热进行原油稳定时，宜采用负压闪蒸；行原油稳定时，宜采用负压闪蒸；C1-C4的质量分数高于的质量分数高于2.5，可采用正压闪蒸，有废热可利用时也可采用分馏，可采用正压闪蒸，有废热可利用时也可采用分馏稳定。我国大部分原油的稳定。我国大部分原油的C1-C4的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
13、油(含含C1-C4烷烃烷烃5.5以上以上)适合采用适合采用分馏法稳定，而轻组分含量低的原油分馏法稳定，而轻组分含量低的原油(C1-C4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。第18页，本讲稿共34页稳定设备稳定设备塔器塔器 按照塔内两种物料的传质接触方式的不同，塔可以分按照塔内两种物料的传质接触方式的不同，塔可以分为两类：板式塔和填料塔。闪蒸稳定和分馏稳定所用的塔为两类：板式塔和填料塔。闪蒸稳定和分馏稳定所用的塔都是板式塔。板式塔的塔内设有若干层塔板，塔板的布置都是板式塔。板式塔的塔内设有若干层塔板，塔板的布置形式有两种：形式有两种：悬挂式和折流式悬挂式和折流式。
14、按塔板类型的不同，板。按塔板类型的不同，板式塔又分为泡罩塔、筛板塔和浮阀塔三种。式塔又分为泡罩塔、筛板塔和浮阀塔三种。常用于闪常用于闪蒸稳定的塔器为蒸稳定的塔器为筛板塔筛板塔，常用于分馏稳定的塔器为，常用于分馏稳定的塔器为浮浮阀塔阀塔。第19页，本讲稿共34页原油脱硫原油脱硫 由于由于H2S毒性很大又极具腐蚀性，必须限定商品原油内毒性很大又极具腐蚀性，必须限定商品原油内溶解的溶解的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的质量浓的质量浓度常限定在度常限定在1060 mgkg范围内。范围内。原油脱硫的方法原油脱硫的方法气提法：采用分馏塔或提馏塔，塔底气提法：采用分
15、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蒸气，对原注入冷天然气、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。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流动的气提法脱硫的原理：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，由于气相内原油在塔板上逆流接触，由于气相内H2S的分压很低、液的分压很低、液相内相内H2S含量高，产生浓度差促使含量高，产生浓度差促使H2S进入气相，从而降进入气相，从而降低原油内溶解的低原油内溶解的H2S含量。含量。第20页，本讲稿共34页储罐烃蒸气回收原理流程储罐烃蒸气回收原理流程 1一放空回压阀；一放空回压阀；2一控
16、制发讯器；一控制发讯器；3一抽气管线；一抽气管线；4一原油罐；一原油罐；5一涤气器；一涤气器；6一压缩机；一压缩机；7一卸一卸载阀；载阀；8一销售气计量管线；一销售气计量管线；9一凝析液回收一凝析液回收管线管线 当罐内气体压力约当罐内气体压力约0.45 kPa时，控制器发出信号启时，控制器发出信号启动压缩机，从储罐内抽出油动压缩机，从储罐内抽出油蒸气经压缩后进入气体管网；蒸气经压缩后进入气体管网；约约0.11 kPa时，关闭压缩时，关闭压缩机。机。为防止储罐压力超高，设为防止储罐压力超高，设置放空回压阀。置放空回压阀。储罐压力过低时应能从气储罐压力过低时应能从气网向储罐补气。网向储罐补气。第2
17、1页，本讲稿共34页第22页，本讲稿共34页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 第23页，本讲稿共34页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、温度和汽化率。负压稳定塔的关键参数是操作压力、温度和汽化率。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)与进料流量之比，与进料流量之比，也称气相产品收率或稳定装置的拔出率。汽化率的大小也称气相产品收率或稳定装
18、置的拔出率。汽化率的大小取决于原油内溶解的取决于原油内溶解的C1C4的含量和要求的原油蒸气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下，原油的压的高低。一定的操作压力和温度条件下，原油的汽化率是一定的。汽化率是一定的。第24页，本讲稿共34页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，操作温度和压由图可见，操作温度和压力对汽化率的影响十分显著。力对汽化率的影响十分显著。温度愈高、真空度愈大，汽化温度愈高、真空度愈大，汽化率愈大。率愈大。从另一个角度来看，要从另一个角度来看，要达到规定的原油蒸气压，需达到规定的原油蒸气压，需要的操作压力与闪蒸温度有要的操
19、作压力与闪蒸温度有关。闪蒸压力的确定除了要关。闪蒸压力的确定除了要考虑温度以外，还受压缩机考虑温度以外，还受压缩机入口所能达到的真空度的制入口所能达到的真空度的制约。约。第25页，本讲稿共34页某些油田负压闪蒸稳定装置的操作参数某些油田负压闪蒸稳定装置的操作参数 装置名称 生产能力(104ta-1)温度 绝对压力MPa 压缩机型号 大庆杏三联 350 5060 0.050.06 3MX-6(美)大庆喇一联 350 60 0.05 200H165(美)中原文一联 150 60 0.066 LG25-30(上海)河南江河 210 70 0.07 H204(英)江苏真武 60 60 0.07 ZG-
20、I5(蚌埠)辽河欢二联 100 6570 0.07 P-5(北一通)第26页，本讲稿共34页正压闪蒸原理流程正压闪蒸原理流程1一进料换热器；一进料换热器；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。第27页，本讲稿共34页悬挂式悬挂式 折流式折流式1-捕雾器；捕雾器；2-环形挡板；环形挡板；3-进油管；进油管；4-升气孔；升气孔；5、6-气体通道
21、；气体通道；7-塔板；塔板；8-出油管。出油管。塔板的布置形式塔板的布置形式第28页，本讲稿共34页筛板塔筛板塔 在塔板上钻有许多小直径筛孔，具有这种塔板的塔在塔板上钻有许多小直径筛孔，具有这种塔板的塔器称器称筛板塔筛板塔。工作时，气体以较高速度通过小孔，。工作时，气体以较高速度通过小孔，与流经塔板的液体相接触。筛板塔是应用最广的板与流经塔板的液体相接触。筛板塔是应用最广的板式塔之一。式塔之一。塔板上的筛孔以一定排列方式布置，直径约塔板上的筛孔以一定排列方式布置，直径约38 mm，板厚为孔径的，板厚为孔径的0.40.8倍。筛板塔具有结构简单，倍。筛板塔具有结构简单，造价低，生产能力造价低，生产
22、能力(塔单位横截面积的气、液通过量塔单位横截面积的气、液通过量)大，大，塔板效率高，压降小的特点。塔板效率高，压降小的特点。第29页，本讲稿共34页浮阀塔浮阀塔 浮阀塔也是应用最广板式塔之一。浮阀塔也是应用最广板式塔之一。塔板上开有正三角形排列的孔，孔的上方安置有可上下浮动的阀片。塔板上开有正三角形排列的孔，孔的上方安置有可上下浮动的阀片。阀片可随上升气量的变化而自动调节开启度。在低气量时，开度小；气阀片可随上升气量的变化而自动调节开启度。在低气量时，开度小；气量大时，阀片自动上升，开度增大。因此，气量变化时，通过阀片周边量大时，阀片自动上升，开度增大。因此，气量变化时，通过阀片周边流道进入液
23、体层的气速较稳定，气体水平进入液层也强化了气液接触传流道进入液体层的气速较稳定，气体水平进入液层也强化了气液接触传质。质。阀有轻、重之分，重阀的质量为阀有轻、重之分，重阀的质量为33 g，轻阀，轻阀25 g。重阀需要较。重阀需要较高的气体压力才能打开，关闭迅速，阀的泄漏少、效率高。为增加塔的高的气体压力才能打开，关闭迅速，阀的泄漏少、效率高。为增加塔的操作弹性，同一层塔板上可布置质量不同的浮阀。操作弹性，同一层塔板上可布置质量不同的浮阀。浮阀塔是处于泡罩塔和筛板塔之间的一种塔型。价格比泡罩浮阀塔是处于泡罩塔和筛板塔之间的一种塔型。价格比泡罩塔低，生产能力比泡罩塔大。浮阀塔有一个最大的缺点塔低，
24、生产能力比泡罩塔大。浮阀塔有一个最大的缺点阀是活阀是活动部件，使用中容易松脱和卡住，从而造成工作失常。动部件，使用中容易松脱和卡住，从而造成工作失常。第30页，本讲稿共34页浮阀的布置形式浮阀的布置形式 塔板上的浮阀有顺排和叉排两种布置方式，建议采塔板上的浮阀有顺排和叉排两种布置方式，建议采用叉排。叉排时相邻浮阀吹出的气体使液层搅拌和鼓泡用叉排。叉排时相邻浮阀吹出的气体使液层搅拌和鼓泡均匀，有利于传质传热，同时气体夹带雾沫量也较小。均匀，有利于传质传热，同时气体夹带雾沫量也较小。顺排顺排 叉排叉排第31页，本讲稿共34页浮阀塔板浮阀塔板第32页，本讲稿共34页F1型浮阀型浮阀第33页，本讲稿共34页十字架型浮阀十字架型浮阀第34页，本讲稿共34页