CN106010637A - 一种凝析油脱硫稳定装置及工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凝析油脱硫稳定装置及工艺方法，装置包括依次连接的未稳定凝析油闪蒸罐、未稳定凝析油过滤器、一级换热器、三相分离器、二级换热器、凝析油脱硫稳定塔、塔底重沸器以及稳定凝析油输送泵。本发明的积极效果是：用燃料气作为气提气通入凝析油稳定脱硫塔底部，将未稳定含硫凝析油中所含的和部分有机硫脱除，同时采用提馏工艺将凝析油中的轻组分脱除，使产品凝析油中的硫化氢含量以及饱和蒸汽压满足国标等要求。同时本发明还按照脱硫稳定塔的进料方式不同分为直流法和分流法，处理规模≥100吨/天的凝析油处理装置采用分流法更为经济，直流法更适用于处理规模小的装置。

Description

一种凝析油脱硫稳定装置及工艺方法
技术领域
本发明涉及一种利用汽提和提馏结合的方法将凝析油中所含的轻组分、硫化氢以及部分有机硫脱除的装置及工艺方法。
背景技术
凝析油是指从凝析气田或者油田伴生天然气凝析出来的液相组分，又称天然汽油。天然气中部分较重的烃类在油层的高温、高压条件下呈气相状态，采气时由于压力和温度降低，这些较重的烃类从天然气中凝析而出，成为轻质油(称凝析油)。其主要成分是C5至C8烃类的混合物，并含有少量的大于C8的烃类以及硫化氢、噻吩类、硫醇类、硫醚类和多硫化物等杂质，它的馏分多在20℃～200℃，比重小于0.78，其重质烃类和非烃组分的含量比原油低，挥发性好。广义上来说，从气井井场及天然气处理厂气相处理设施中分离出的凝析油均属于天然气凝液，凝析油不可直接作为产品，需要进行稳定处理，脱除影响凝析油饱和蒸汽压的轻烃以控制凝析油的饱和蒸汽压。对于含硫凝析油，由于H2S腐蚀、中毒和含硫原油储罐自燃等问题出现，凝析油除了脱除轻组分外，还需要对其进行脱硫处理。
常规的含硫凝析油处理工艺分别为稳定工艺和脱硫工艺，而稳定工艺主要为降低其饱和蒸汽压，常规工艺为降压加热闪蒸和提馏工艺，用于稳定凝析油并脱除部分H2S。尽管脱除了部分的H2S，但是稳定凝析油中的H2S含量仍然不满足要求，需要进行后续的脱硫工艺。常规的脱硫工艺主要有汽提、吸附、抽提、氧化以及氧化-抽提工艺。汽提工艺是指用蒸汽作为汽提气，脱除凝析油中所含的硫化氢等成分；吸附工艺有13X分子筛吸附工艺和IRVAD工艺脱除硫组分；抽提工艺有碱液抽提技术和N一甲酰吗啉(NFM)抽提技术；氧化有次氯酸钠氧化技术和NO2氧化技术；氧化-抽提技术就是把氧化技术与抽提技术合起来的脱硫工艺，其中比较常见有液-液脱硫工艺，常规固定床脱臭工艺，低碱量Minalk固定床脱硫工艺，Merox-10催化剂固定床脱硫法以及无苛性碱Merox脱硫工艺。
稳定脱硫处理后的凝析油可直接用作燃料，并且是炼油工业的优质原料，可以分离出乙烷、丙烷、丁烷、轻油或者汽油等石油化工产品。目前全球已发现的凝析油气田超过12200多个，主要分布于美国、俄罗斯、澳大利亚、中亚及中东和亚太地区。目前国内凝析油产地主要分布在塔里木油田、中原油田、东海油田等，尤其是塔里木油田，凝析油储量占全国总储量的80％。随着全球天然气资源的大量开发，凝析油脱硫稳定工艺已成为天然气加工和处理的一个重要组成部分。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种凝析油脱硫稳定装置及工艺方法，将凝析油稳定和脱硫在一个凝析油脱硫稳定塔中实现，并且采用燃料气(主要成分为甲烷CH4)作为气提气脱除凝析油中所含的H2S和部分有机硫。本发明的处理工艺更节能、更环保，降低操作成本和投资成本。
本发明所采用的技术方案是：一种凝析油脱硫稳定装置，包括依次连接的未稳定凝析油闪蒸罐、未稳定凝析油过滤器、一级换热器、三相分离器、二级换热器、凝析油脱硫稳定塔和塔底重沸器；所述凝析油脱硫稳定塔塔底的稳定凝析油出口、二级换热器、一级换热器和稳定凝析油输送泵依次连接；在所述未稳定凝析油闪蒸罐的气相出口管道上设置未稳定凝析油闪蒸罐气相压力调节阀；在三相分离器的气相出口管道上设置三相分离器气相压力调节阀；在凝析油脱硫稳定塔塔顶气相出口管道上设置凝析油脱硫稳定塔顶气相压力调节阀；在凝析油脱硫稳定塔下端气提气入口管道上设置气提气流量调节阀；在塔底重沸器热媒出口管道上设置热媒流量调节阀。
本发明还提供了一种凝析油脱硫稳定工艺方法，包括如下步骤：
步骤一、未稳定凝析油进入未稳定凝析油闪蒸罐降压闪蒸后分离，未稳定凝析油闪蒸罐的压力由未稳定凝析油闪蒸罐气相压力调节阀控制为1.0MPa.g；
步骤二、经未稳定凝析油闪蒸罐分离后的液相进入未稳定凝析油过滤器，过滤后的未稳定凝析油经过一级换热器与稳定凝析油换热后，进入三相分离器进一步加热降压闪蒸分离，三相分离器的压力由三相分离器气相压力调节阀控制为0.5MPa.g；
步骤三、经三相分离器分离后的未稳定凝析油经过二级换热器与来自凝析油脱硫稳定塔塔底的稳定凝析油换热后，进入凝析油脱硫稳定塔，再经过塔底重沸器升温和气提后，再次从下部进入凝析油脱硫稳定塔进行传热传质，脱除未稳定凝析油中所含的轻组分和H2S以及部分有机硫，凝析油脱硫稳定塔的压力由凝析油脱硫稳定塔顶气相压力调节阀控制为0.1～0.3MPa.g；由气提气流量调节阀根据塔底稳定凝析油中的H2S含量进行气提气的流量控制，确保塔底产品中的H2S含量≤50ppm或者符合产品中H2S含量的要求；热媒流量调节阀将凝析油塔底的温度控制在110～140℃之间，确保塔底产品的饱和蒸汽压RVP≤68kPa；
步骤四、从凝析油脱硫稳定塔底来的稳定凝析油依次通过二级换热器、一级换热器后经过稳定凝析油输送泵外输。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
将凝析油稳定工艺中的提馏稳定工艺与脱硫工艺中的汽提工艺相结合并加以优化，设计出一种新型的脱硫稳定工艺，该工艺按照脱硫稳定塔进料方式的不同分为分流法和直流法。凝析油脱硫稳定装置由闪蒸罐、过滤器、一级换热器、三相分离器、二级换热器、凝析油脱硫稳定塔、塔底重沸器以及凝析油输送泵组成。首先采用降压加热闪蒸的工艺脱除凝析油中一部分轻组分，然后进入凝析油脱硫稳定塔，采用提馏工艺将凝析油中的轻组分脱除，同时从塔底通入气提气脱除凝析油中的H2S和部分有机硫，从而达到满足要求的稳定凝析油。本发明可以在稳定凝析油的同时脱除其中所含的H2S和部分有机硫，节能减排，降低操作成本，降低一次性投资，具体表现如下：
(1)本发明通过气提和提馏工艺，能够有效地脱除凝析油中的轻组分和H2S，可以将凝析油的饱和蒸汽压降至68kPa以下，H2S含量降至50ppm以下，从而获得满足要求的稳定凝析油。
(2)针对处理规模≥100吨/天的凝析油处理装置，本发明通过采用分流进料方式对凝析油脱硫稳定塔进料，提高了传热传质的效率，提高了凝析油产品量，从而获得更多的经济效益。对于小规模的凝析油处理装置，分流法和直流法所获得的产品产量几乎相同。故对于大规模的凝析油处理装置可以采用分流法，对于小规模的凝析油处理装置则采用直流法更为经济可靠。
(3)将传统的稳定工艺和改进的脱硫工艺结合，降低了整个凝析油处理装置的一次性投资和操作费用。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为直流法的凝析油脱硫稳定工艺流程图；
图2为分流法的凝析油脱硫稳定工艺流程图。
具体实施方式
一种凝析油脱硫稳定装置，如图1和图2所示，包括：未稳定凝析油闪蒸罐1、未稳定凝析油过滤器2、一级换热器3、三相分离器4、二级换热器5、凝析油脱硫稳定塔6(图中以填料塔为例，可以采用板式塔)、塔底重沸器7、稳定凝析油输送泵8、未稳定凝析油闪蒸罐液相液位调节阀9、未稳定凝析油闪蒸罐气相压力调节阀10、三相分离器油相液位调节阀11、三相分离器水相液位调节阀12、三相分离器气相压力调节阀13、凝析油脱硫稳定塔顶气相压力调节阀14、凝析油脱硫稳定塔底液相液位调节阀15、气提气流量调节阀16、热媒流量调节阀17和凝析油稳定塔进料流量调节阀18(仅用于图2分流法工艺)等，其中：
未稳定凝析油闪蒸罐1、未稳定凝析油过滤器2、一级换热器3、三相分离器4、二级换热器5、凝析油脱硫稳定塔6和塔底重沸器7依次连接；凝析油脱硫稳定塔6塔底的稳定凝析油出口、二级换热器5、一级换热器3和稳定凝析油输送泵8依次连接；
在未稳定凝析油闪蒸罐1的液相出口管道上设置未稳定凝析油闪蒸罐液相液位调节阀9；在未稳定凝析油闪蒸罐1的气相出口管道上设置未稳定凝析油闪蒸罐气相压力调节阀10；在三相分离器4的油相出口管道上设置三相分离器油相液位调节阀11；在三相分离器4的水相出口管道上设置三相分离器水相液位调节阀12；在三相分离器4的气相出口管道上设置三相分离器气相压力调节阀13；在凝析油脱硫稳定塔6塔顶气相出口管道上设置凝析油脱硫稳定塔顶气相压力调节阀14；稳定凝析油输送泵8出口管道上设置凝析油脱硫稳定塔底液相液位调节阀15；在凝析油脱硫稳定塔6塔下端气提气入口管道上设置气提气流量调节阀16；在塔底重沸器7热媒出口管道上设置热媒流量调节阀17；
对于图1所示的直流法进料方式：经过三相分离器4分离后的油相经过二级换热器5换热后从凝析油脱硫稳定塔6上部进口进料；
对于图2所示的分流法进料方式：经过三相分离器4分离后的油相一部分经过二级换热器5换热后从凝析油脱硫稳定塔6中部进口(即入口2)进料；另一部分直接从凝析油脱硫稳定塔6上部进口(即入口1)进料，在该入口管道上设置凝析油稳定塔进料流量调节阀18。
本发明还提供了一种凝析油脱硫稳定工艺方法，包括如下步骤：
步骤一、未稳定凝析油进入未稳定凝析油闪蒸罐1降压闪蒸后分离。由未稳定凝析油闪蒸罐液相液位调节阀9将未稳定凝析油闪蒸罐1的液位控制在正常液位的范围之内；由未稳定凝析油闪蒸罐气相压力调节阀10将闪蒸罐压力控制约为1.0MPa.g。
步骤二、经未稳定凝析油闪蒸罐1分离后的液相进入未稳定凝析油过滤器2，过滤后的未稳定凝析油经过一级换热器3与稳定凝析油换热后，进入三相分离器4进一步加热降压闪蒸分离。由三相分离器油相液位调节阀11将三相分离器4的油相腔的液位控制在正常液位的范围之内；由三相分离器水相液位调节阀12将三相分离器4的水相腔的液位控制在正常液位的范围之内；由三相分离器气相压力调节阀13将三相分离器压力控制约为0.5MPa.g。
步骤三、经三相分离器4分离后的未稳定凝析油经过二级换热器5与来自凝析油脱硫稳定塔6塔底的稳定凝析油换热后，进入凝析油脱硫稳定塔6，未稳定凝析油经过塔底重沸器7升温和气提后，再次从下部进入凝析油脱硫稳定塔6在塔内进行传热传质过程，以脱除未稳定凝析油中所含的轻组分和H2S以及部分有机硫。由凝析油脱硫稳定塔底液相液位调节阀15将凝析油脱硫稳定塔6的液位控制在正常液位的范围之内；由凝析油脱硫稳定塔顶气相压力调节阀14将凝析油脱硫稳定塔压力控制约0.1～0.3MPa.g；由气提气流量调节阀16根据塔底稳定凝析油中的H2S含量进行气提气的流量控制，确保塔底产品中的H2S含量≤50ppm(或者产品中H2S含量的要求)；热媒流量调节阀17将凝析油塔底的温度控制在110～140℃之间，确保塔底产品的饱和蒸汽压RVP≤68kPa。
对于分流进料法，由凝析油稳定塔进料流量调节阀18将塔顶进料控制在总进料的20％～30％(w％)之间。
步骤四、从凝析油脱硫稳定塔底来的稳定凝析油依次通过二级换热器5、一级换热器3后经过稳定凝析油输送泵8外输。
本发明的工作原理是：本发明主要包括两个部分，第一部分是传统的降压闪蒸分离，第二部分是提馏稳定和闪蒸气气提脱硫部分。未稳定凝析油首先在未稳定凝析油闪蒸罐1中进行第一级的降压闪蒸分离，分离出的液相经过过滤加热降压后进入三相分离器4中进行第二级加热降压闪蒸分离。经过两级闪蒸分离后，大部分的轻组分和部分H2S从凝析油中分离出来成为闪蒸气至其它处理设施处理，这是第一部分的传统凝析油稳定工艺原理。
从三相分离器中油相储液段出来的凝析油进入凝析油脱硫稳定塔，经过重沸器加热以及凝析油塔内的传热传质，根据不同组分沸点不同的性质，将凝析油中的轻组分完全脱除；同时在塔下部通入气提气，由燃料气系统提供的燃料气作为气提气。气提脱硫的原理如下：气提脱硫是一种物理过程，主要当甲烷进入凝析油稳定塔后，其破坏了原稳定塔中凝析油的气液两相平衡，使两相的分压均降低，那么凝析油中的气液均向气提气中扩散，但是由于H2S和轻相的有机硫与气提气中的组成更为接近，所以大量的H2S和轻相有机硫组成向气相中扩散，以建立一个新的气液平衡关系，从而达到分离H2S和轻相有机硫的目的。故当气提气从下至上通过脱硫稳定塔，几乎所有的H2S和大部分的有机硫被气提气带走，从而达到脱除H2S的要求。
本发明是将传统稳定工艺与传统的脱硫工艺相结合并加以改进，不仅可以降低生产能耗，增加产品收率，还可以降低设备一次性投资，降低污染物排放量，使凝析油稳定处理工艺朝着精准、绿色的方向发展。

Claims (9)

1.一种凝析油脱硫稳定装置，其特征在于：包括依次连接的未稳定凝析油闪蒸罐、未稳定凝析油过滤器、一级换热器、三相分离器、二级换热器、凝析油脱硫稳定塔和塔底重沸器；所述凝析油脱硫稳定塔塔底的稳定凝析油出口、二级换热器、一级换热器和稳定凝析油输送泵依次连接；
在所述未稳定凝析油闪蒸罐的气相出口管道上设置未稳定凝析油闪蒸罐气相压力调节阀；在三相分离器的气相出口管道上设置三相分离器气相压力调节阀；在凝析油脱硫稳定塔塔顶气相出口管道上设置凝析油脱硫稳定塔顶气相压力调节阀；在凝析油脱硫稳定塔下端气提气入口管道上设置气提气流量调节阀；在塔底重沸器热媒出口管道上设置热媒流量调节阀。
2.根据权利要求1所述的一种凝析油脱硫稳定装置，其特征在于：经过三相分离器分离后的油相经过二级换热器换热后从凝析油脱硫稳定塔上部进口进料。
3.根据权利要求1所述的一种凝析油脱硫稳定装置，其特征在于：经过三相分离器分离后的油相一部分经过二级换热器换热后从凝析油脱硫稳定塔中部进口进料；另一部分直接从凝析油脱硫稳定塔上部进口进料。
4.根据权利要求3所述的一种凝析油脱硫稳定装置，其特征在于：在凝析油脱硫稳定塔上部进口管道上设置凝析油稳定塔进料流量调节阀。
5.根据权利要求1所述的一种凝析油脱硫稳定装置，其特征在于：在未稳定凝析油闪蒸罐的液相出口管道上设置未稳定凝析油闪蒸罐液相液位调节阀；在三相分离器的油相出口管道上设置三相分离器油相液位调节阀；在三相分离器的水相出口管道上设置三相分离器水相液位调节阀；稳定凝析油输送泵出口管道上设置凝析油脱硫稳定塔底液相液位调节阀。
6.根据权利要求1所述的一种凝析油脱硫稳定装置，其特征在于：所述凝析油脱硫稳定塔为填料塔或板式塔。
7.一种凝析油脱硫稳定工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、未稳定凝析油进入未稳定凝析油闪蒸罐降压闪蒸后分离，未稳定凝析油闪蒸罐的压力由未稳定凝析油闪蒸罐气相压力调节阀控制为1.0MPa.g；
步骤二、经未稳定凝析油闪蒸罐分离后的液相进入未稳定凝析油过滤器，过滤后的未稳定凝析油经过一级换热器与稳定凝析油换热后，进入三相分离器进一步加热降压闪蒸分离，三相分离器的压力由三相分离器气相压力调节阀控制为0.5MPa.g；
步骤三、经三相分离器分离后的未稳定凝析油经过二级换热器与来自凝析油脱硫稳定塔塔底的稳定凝析油换热后，进入凝析油脱硫稳定塔，再经过塔底重沸器升温和气提后，再次从下部进入凝析油脱硫稳定塔进行传热传质，脱除未稳定凝析油中所含的轻组分和H2S以及部分有机硫，凝析油脱硫稳定塔的压力由凝析油脱硫稳定塔顶气相压力调节阀控制为0.1～0.3MPa.g；由气提气流量调节阀根据塔底稳定凝析油中的H2S含量进行气提气的流量控制，确保塔底产品中的H2S含量≤50ppm或者符合产品中H2S含量的要求；热媒流量调节阀将凝析油塔底的温度控制在110～140℃之间，确保塔底产品的饱和蒸汽压RVP≤68kPa；
步骤四、从凝析油脱硫稳定塔底来的稳定凝析油依次通过二级换热器、一级换热器后经过稳定凝析油输送泵外输。
8.根据权利要求7所述的一种凝析油脱硫稳定工艺方法，其特征在于：若处理规模≥100吨/天，则经过三相分离器分离后的油相一部分经过二级换热器换热后从凝析油脱硫稳定塔中部进口进料；另一部分直接从凝析油脱硫稳定塔上部进口进料。
9.根据权利要求8所述的一种凝析油脱硫稳定工艺方法，其特征在于：通过在凝析油脱硫稳定塔上部进口管道上设置的凝析油稳定塔进料流量调节阀将塔顶进料控制在总进料重量的20％～30％。
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