原油从地下采到地面,虽几经油气分离和脱水,仍残留少量C1~C5轻组分烃类。这种含有C5以下轻烃、饱和蒸气压超过规范要求的原油称为未稳定原油。在原油集输和储运过程中,溶解在未稳定原油中的轻组分烃类不仅会随时挥发, 而且在其挥发过程中还将携带走相当数量的轻汽油馏分,从而造成极大的资源浪费和较大的经济损失。为了减少原油储运过程中的蒸发损耗,将原油中C5以下轻组分烃类脱除并回收的工艺过程称为原油稳定。经稳定处理后饱和蒸气压符合规范要求的原油称为稳定原油。
原油稳定的实质及意义所谓原油稳定,即是通过一定的工艺方法把轻组分(主要是C1~C5轻烃)从原油中脱除出来的过程。其实质就是降低原油的饱和蒸气压并回收因自然蒸发而损耗的那部分轻烃。原油稳定的意义在于:降低原油的蒸发损耗,减少输送和储存损失;减少输送过程中因轻组分汽化而造成的困难,改善输送泵的吸入条件,降低管线流动阻力,节约加热能量;回收可能因原油中轻组分蒸发而损失的部分轻烃,为石化和民用提供洁净原料,是合理利用油气资源和提高经济效益的有力措施。此外,原油稳定对减少环境污染,保证原油安全储运也具有重要作用。1
原油稳定的深度和蒸气压的控制原油稳定深度是指对未稳定原油中挥发性最强组分C1~C5的分离程度,C5以下轻烃组分分离出越多,原油稳定的深度越大。由于原油的饱和蒸气压主要取决于原油中易挥发组分的含量,所以通常用最高储存温度下原油的饱和蒸气压来衡量原油稳定的深度。
从降低原油在储运过程中蒸发损耗和储运安全的角度考虑,稳定原油饱和蒸气压越低越好。但追求过低的饱和蒸气压,不仅增加了投资和能耗,还使稳定原油收率降低,原油中汽油馏分含量减少。所以在确定原油稳定深度时,一般将稳定原油在最高储存温度下的饱和蒸气压控制在当地大气压的0.7倍以内。当采用铁路、水路、汽车装运时,稳定原油的饱和蒸气压可略低一些。但稳定装置对C5和C5以上更重组分的收率(质量分数)一般不宜超过未稳定原油在储运过程中的原油自然蒸发损耗率。原油蒸发损耗低于0.2% (质量分数)或C1~C5含量低于0.5% (质量分数)的原油一般不需要进行稳定处理。1
原油稳定的方法和技术发展在达到规定的原油稳定深度的前提下,采用合理的稳定方法,对提高轻烃产品收率并降低能耗、取得较高的经济效益是非常重要的。原油稳定方法一般可分为闪蒸法和分馏法两大类,其中闪蒸法包括负压脱气法、加热闪蒸法等;分馏法包括提馏稳定法、精馏稳定法和全塔分馏法等。前者大多属于单级平衡分离(平衡闪蒸)过程,只能使轻重组分达到较低程度的分离;后者为精馏过程,可以使轻重组分达到足够程度的分离。究竟采用何种方法,应根据未稳定原油的物性进行不同方法物料的平衡模拟计算,就产品收率、能量消耗、基建投资、操作费用、经济效益诸方面进行对比分析后,选择最佳方案。
一般来说,原油中轻组分C1~C5含量在2%(质量分数)以下,适合用负压闪蒸法;当C1~C5含量大于2%(质量分数)时,可采用正压闪蒸法;当有余热可以利用时,即使原油中轻组分含量小于2%(质量分数),也可采用正压闪蒸法或分馏法;对于凝析油且对组分分离要求较高时,才考虑采用分馏法。在降低油气损耗的措施中,还有一种经常使用的方法,就是大罐抽气法。它通过铺设在常压密闭储油罐顶上的抽气管线,用抽气压缩机适当地降低罐内空间的压力,从而造成原油中轻烃组分逸出,达到原油稳定的目的。大罐抽气法具有工艺简单,无需设置稳定塔,不必单独加热,能耗较低等优点,但分离效果不高,原油稳定质量较差。1
原油稳定常用的方法原油稳定常用方法有:负压闪蒸稳定、微正压闪蒸稳定等。上述工艺方法及比较分别叙述如下:
1、负压闪蒸稳定法
负压闪蒸稳定是让被稳定的矿场原油进入原油负压稳定塔,在负压条件下闪蒸脱除易挥发的轻烃,达到稳定原油的目的。负压闪蒸稳定的温度通常是原油脱水的温度。
2、微正压闪蒸稳定法
原油微正压闪蒸稳定法是指脱盐脱水后的矿场原油进入原油稳定塔,在微正压条件下进行一次闪蒸脱除易挥发的轻烃,从而达到稳定原油的目的。微正压闪蒸稳定工艺通常是在脱水温度或原油外输温度下进行稳定。2
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王宁 - 副教授 - 西南大学