辽河油田天然气轻烃回收装置优化设计

辽河油田天然气轻烃回收装置优化设计

0轻烃回收装置辽河油田200万3m天然气轻烃回收装置始于1987年，于1989年7月正式建成。主要设备由史密斯公司制成，是当时中国最大的冷杉回收装置。目前装置已连续运行18年,超过服役年限,存在装置设计规模与实际处理量不匹配、现有装置能力过大、能耗过高、操作费用高、经济效益降低等问题。现根据天然气减量情况,拟新建处理规模为100万m3/d的轻烃回收装置一套。如何建立新的天然气轻烃回收装置总平面设计模式,实现合理的布局、顺畅的物流、最佳的能耗、经济的投资、良好的效益,使之成为竞争力强、高效节能、安全环保、技术先进的经济实体,整个装置的总平面布置起着举足轻重的作用。1优化站点站点选择1.1回收站盘锦市第5号中国石油辽河油田油气集输公司100万m3/d天然气轻烃回收站在盘锦市市区外,位于坨子里首站北,两棵树村西,南侧围墙距扩建后的坨子里首站约75m,与两棵树村距离300m以上,距东侧高压线40m。站址处为稻田,地势平坦。1.1.1装置区、储罐区、火炬区、60/6kv变位于两棵树村西,总平面布置分为厂前区、辅助生产区、装置区、储罐区、汽车装卸区、火炬区、60/6kV变电所。优点:进站管道短捷,工艺流程顺畅,辅助生产区到储罐区和工艺装置区都较近,联系紧密,占地面积小。1.1.2根管道方案此方案利用原处理厂储运设施,包括储运、装车、液化气充装站,增建到原处理厂的丙烷管道、丁烷管道、轻油管道。位于两棵树村西,总平面布置分为厂前区、辅助生产区、装置区、中间储罐区、火炬区、60/6kV变电所。此方案占地面积为35520m2,占地面积最小,需要新建长15km的D168mm×5mm丙烷管道,长15km的D108mm×4mm丁烷管道,长15km的D108mm×4mm轻油管道。此3根管道沿原坨渤线管道规划带敷至油气公司附近,然后3根管道共用DN600mm套管穿越道路、沟渠,需要增加定向钻穿越3处,共916km,增加顶管穿越12处,共572m。油气公司附近管道进站需要动迁42户,需增加房屋拆迁补偿费、安置费777万元。但由于产品储运区的减小,导致装置的消防设施规模减小,装置占地面积减小,征地面积减小,投资降低。优点:装置区占地面积最小,占用耕地少。缺点:罐区和厂区距离较远,管理不方便;此外储罐区仍位于市中心,安全隐患仍然存在。1.2工业或河流公务站站址位于盘石公路南侧、油田专用公路兴五支东侧交汇处(长城加油站南),盘锦市市区外。站址距盘石公路40m,距兴五支30m,站址周围均为稻田,地势平坦,没有民用、公共建筑物。该站址所需的公用设施全部新建,集输气管道较长。位于长城加油站南,总平面布置分为厂前区、辅助生产区、装置区、储罐区、汽车装车区、液化气充装站、60/6kV变电所、火炬区。优点:进站管道短捷,工艺流程顺畅。1.3产品储存方案比选站址选择的原则:靠近集气干线;公共设施依托条件好;地质条件好;符合当地规划。根据上述方案描述可以看到,在两棵树村西建站产品储运系统新建方案投资最少(28172.03万元),且符合当地规划要求,便于油田统一管理,部分公用设施如已建水源井可以利用,工艺管道、电力线和光缆较短;在两棵树村西建站产品储运系统利旧方案投资较高(28661.87万元),而且不便于统一管理,此外液化气等产品储运区仍建在市区内,安全隐患仍然存在;长城加油站南建站方案投资最多(28740.65万元),投资较两棵树村西建站的产品储运系统新建方案多568.62万元,虽可以利用公用设施消防站,但其他设施均需新建,工艺管道、电力线和光缆较长。综合分析,推荐采用两棵树村西建站产品储运系统新建方案,见图1。2总平面配置的优化设计2.1储罐容积及罐区布局优化(1)丙烷产量为2.557万t/a,采用汽车槽车运输外销。在满足储存要求的前提下将650m3球罐2座改为400m3球罐2座,储存时间由6.5d改为4.3d。(2)丁烷产量为2.260万t/a,采用汽车槽车运输外销。在满足储存要求的前提下将650m3球罐2座改为400m3球罐2座,储存时间由8d改为5.8d。(3)轻烃产量为1.529万t/a,采用汽车槽车运输外销。在满足储存要求的前提下将650m3球罐2座改为200m3卧罐2座,储存时间由13.5d改为4.9d。(4)不合格液化气回炼由650m3球罐1座改为100m3卧罐2座,满足卸车和回炼要求。通过上述储罐容积及储罐类型的调整,减小了储罐间距,优化了罐区布局,从而达到了减小占地面积和减少投资的目的。具体储运区平面布置详见图2。2.2回收装置及节能潜力(1)采用丙烷辅助制冷系统,增强装置对组分波动的适应性,同时避免目前氨系统装置的腐蚀和占地面积较大问题。(2)再生气取自分子筛干燥器出口并返回压缩机三级入口,利用原料气压缩机三级增压,增加装置运行的平稳性,同时取消再生气分离器,减少占地面积和投资。(3)采用了膨胀制冷与辅助外冷相结合的同轴前增压工艺。丙烷压缩产生两个等级制冷温度,-l8℃用作脱乙烷塔顶冷却介质;-38℃用于给冷箱补充冷量以冷却原料气。对于冷量的利用采用了按品质高低逐级交换使用,设置了3个冷箱,使脱甲烷塔底冷量都得到了充分利用,同时省掉了塔底重沸器,减少占地面积和投资,冷量利用率较高,单位综合能耗为18120MJ/万m3,低于国内能耗水平(41410MJ/万m3)和国际能耗水平(30190MJ/万m3)。(4)轻轻回收主要设备均采用高效节能设备。低温换热板翅式换热器、重沸器采用T型翅片管型式;液化气塔顶冷却器采用空冷器;分馏塔采用条形浮阀塔盘,效率高,减小了换热设备、塔径及占地面积。通过采用上述方法,有效地减小了工艺装置区的占地面积和能耗,使工艺设备布置紧凑、流程合理、顺畅和美观。2.3供配电道路的布置将汽车装卸区布置在站场的西南侧,汽车装卸区南侧设单独的出入口,并在出入口南侧设停车场地,可供来往大型车辆使用;将办公楼布置在站场东南侧,距装置区较远,减小压缩机噪声对办公环境的影响;办公楼南侧为停车场地,由于本工程储运、装卸产品为液化气和轻质油品,车辆在办公楼前通行会产生噪声污染和安全隐患,因此将通往汽车装卸区的道路与通往办公楼的道路分开布置,道路之间的三角地设适当宽度的绿化带,既美化了环境,又减小了车辆通行产生的噪声,且减小了安全隐患;将变电所布置在站场的东南角,东侧设单独出入口,单独管理,外部电缆直接从东侧接入,减少了电缆的长度;将辅助生产区布置在装置区南侧,靠近生产区大门;将储罐区布置在站场的西北侧,将工艺装置区布置在站场的北侧,储罐区与工艺装置区均设环形消防道路以满足消防;站场主要出入口设置在站场东南侧,另一出入口设置在储罐区南侧与外部道路相接,方便消防;将火炬区布置在最小风频的上风侧,即厂区西120m处。场区内管道布置以走向合理、架空管道不影响外观和建筑采光为原则,能够共架的管道尽量共架布置,以减少占地。2.4优化总体布置,实现排放布置至中心拟建站址距离坨子里首站较近,坨子里首站现有3000m3消防水池1座和消防泵房1座,经验算能够满足本工程的消防要求,故取消原设计的消防泵房和消防水罐。100万m3/d天然气轻烃回收装置工程与坨子里首站共用消防泵房和消防水池。此外,由于两棵树村西站址距原200万m3/d轻烃厂约10km,距坨子里首站约75m,与两棵树村距离300m以上,故取消原维修间与备品备件库,充分利用就近工程的相应设施。为了进一步优化总平面布置,将原中控室、低压配电间与原办公楼合并,设于办公楼的第一层,同时将空压机房、热水循环泵房、循环水泵房和污水提升站根据结构统一尺寸联合化布置,既满足规范要求又减少了占地。由于生活污水处理装置和化粪池主要是为综合办公楼服务的,故将生活污水处理装置和化粪池临近的综合办公楼集中布置,使平面布置紧凑、管道顺畅和短捷。为了统一管理和减小占地,将储运区的轻油装车泵棚(6m×6m)与液化气装车泵棚(6m×18m)合建为一座泵棚(6m×24m)。2.5设置塔器附属设备在保证天然气轻烃回收工艺流程合理和满足正常安装间距的前提下,合理布置各设备之间、设备与建筑物之间的间距,将脱甲烷塔与脱乙烷塔、脱丙烷塔与脱丁烷塔联合布置,设计联合操作平台,并将塔器附属设备如再沸器、回流罐、空冷器和回流泵等布置在靠近其所服务的塔器附近,以减小占地面积。除此以外,根据GB50183-2004《石油天然气工程设计防火规范》的规定:压缩机与其直接相关的附属设备的防火间距、泵与密封漏油回收容器的防火间距可不受装置内部的防火间距的限制,故现将原料气压缩机一级入口分离器(2台)、二级入口分离器(1台)、三级入口分离器(1台)和压缩机出口分离器(1台)放置在压缩机房前,既有利于流程的顺畅,减小了管道长度,又使设备分别布置在主管廊的两侧,减小了总占地面积。2.6火炬总管布置本工程主框架采用三层结构,通过脱甲烷塔与脱乙烷塔、脱丙烷塔与脱丁烷塔之间的联合布置和将辅助设备就近布置在主设备附近的方法,减小了框架尺寸。将再生气加热器、再生气换热器和乙烷—天然气换热器布置在天然气水冷却器和热工换热器的上部二层框架上来减小设备所占面积。此外,将管道综合布置与总平面布置统一考虑,尽量布置成管带,并力求各类线路最短。管带沿道路和建筑物平行布置,主管廊带分三层结构,将气体管道、热管道、公用工程管道、仪表和电气电缆槽架布置在第二层;将一般工艺管道、低温管道布置在下层;将气体放空管道放在第三层;给水管道、消防水管道、污水管道、供热管道、通信电缆等采用直埋布置,并根据整体装置的远期和近期的实际生产情况,管廊留有15%的裕量,且尽量减小管架的宽度,达到节约用地的目的。2.7场区周边绿地场址占用田地,绿化布置要以与现有环境相协调为原则进行布置。场区内在不影响消防和操作的前提下,在办公楼北侧场地、中控室及低压配电间和备品备件库间场地集中绿化,并适当种植乔木、灌木,站内其他位置适当种植草坪进行绿