田連雨（遼河油田公司質(zhì)量節(jié)能管理部）

某油氣田因配套低壓氣回收裝置能力不足而放空的天然氣達15×104m3/d，折合18×104t標準煤；塔里木油田東河作業(yè)區(qū)聯(lián)合站原油處理過程中產(chǎn)生的天然氣及儲存過程中大罐呼吸排氣達0.2×104m3/d。根據(jù)IPCC國家溫室氣體清單指南，每排放1t甲烷相當于向大氣中排放21t二氧化碳，因此，對低壓放空天然氣進行有效回收利用是節(jié)能減排的重要舉措。

1 存在問題

雖然低壓放空氣具有較高的利用價值，低壓放空氣的回收具有較大的節(jié)能意義，但目前我國仍存在大量的低壓氣放空，究其原因，主要是由低壓放空氣本身特性決定的[1]。

根據(jù)其氣源的不同，一般低壓放空氣多產(chǎn)生于新開采油氣井試采、原油儲罐揮發(fā)、檢維修放空操作過程中，因此總結(jié)起來，對低壓放空氣進行節(jié)能回收具有以下難題：

1）放空氣壓力低，通常氣源壓力在0.05～0.3 MPa（G）之間，不易于收集和處理，不具備較長距離輸送的可能，只能就地回收處理。

2）氣源分布零散，無法集約化生產(chǎn)，不利于集中管理，也不利于產(chǎn)品外輸。

3）氣源氣量不穩(wěn)定。根據(jù)氣源來源不同，氣量較大的每天能達到幾萬甚至幾十萬立方米，氣量較少的，每天只有幾千甚至幾百立方米，因此，新建裝置收益率不明顯，且有較大的波動性。

4）氣壓不穩(wěn)定，不利于運行控制，自動控制成本增加。

綜合以上，對放空氣回收采用常規(guī)工藝投入和產(chǎn)出不成比例，對未來收益不可預期、回收工藝困難等原因制約了低壓放空氣的回收利用，造成了能源的浪費。

2 工藝方案

針對放空氣氣源量小、分布廣、壓力低、波動范圍大等處理難點，低壓放空氣回收工藝應具有裝置便于移動、可重復使用，處理量適應能力強、裝置進氣壓力范圍大等特點。根據(jù)這些特點，結(jié)合常見天然氣回收處理工藝，提出以下橇裝移動式低壓放空氣回收工藝方案[2]。

通過放空管道收集的低壓天然氣（微正壓～0.3MPa、常溫）首先進入橇裝式分離干燥系統(tǒng)，分離出游離水和雜質(zhì)，并使用分子篩進行干燥；干燥后的天然氣進入橇裝壓縮機組進行壓縮分離，級間分離所得液烴進入輕烴罐車儲存、外運，壓縮后的天然氣進入CNG槽車儲存、外運。低壓放空氣節(jié)能回收工藝流程見圖1。

圖1 低壓放空氣節(jié)能回收工藝流程

3 主要設(shè)備選用

要使低壓放空氣回收成為可能，在實現(xiàn)社會效益的同時獲得一定的經(jīng)濟效益，首先要解決的是裝備問題。裝備的選擇直接關(guān)系到項目投資大小、工藝方案的可實施性、生產(chǎn)效率及運行成本。通過對國內(nèi)現(xiàn)有石油裝備制造技術(shù)的分析發(fā)現(xiàn)，近年來得到較快發(fā)展的橇裝化技術(shù)、渦輪壓縮機和CNG技術(shù)為低壓放空氣節(jié)能回收利用提供了契機。

設(shè)備的橇裝化是裝置的集約化布置，是將眾多工藝處理設(shè)備經(jīng)過合理布置和工藝安裝設(shè)計，安裝在3m×6m或更小的鋼結(jié)構(gòu)橇上。通過多年來引進美國、加拿大等國技術(shù)，目前國內(nèi)逐漸具備了完整先進的成橇技術(shù)。裝置橇裝化后具有以下優(yōu)勢：

1）對于場地地基處理要求有所降低，一般地基處理只需要一定厚度的混凝土場地即可。

2）可重復利用，在相似工藝條件的不同裝置上，僅調(diào)整橇內(nèi)的工藝進出口即可重復使用。

3）便于運輸，通過合理的橇內(nèi)工藝安裝，控制橇塊整體外形尺寸，使其可裝載于拖掛車之上，滿足轉(zhuǎn)運要求。

4）工藝裝置與拖掛車一體化成為可能。

放空氣回收的核心設(shè)備是壓縮機組，壓縮機組的選擇直接關(guān)系到工藝方案的可靠性。由于排量小，壓縮比高，選擇國內(nèi)外油氣田已經(jīng)成熟應用的往復式壓縮機。根據(jù)市場調(diào)研，COOPER CAMERON、成壓廠等國內(nèi)外壓縮機生產(chǎn)企業(yè)都可以滿足本工程需要的橇裝往復式壓縮機組及車載壓縮機組。

整套流程可通過與設(shè)備共同成橇的現(xiàn)場PLC控制系統(tǒng)進行控制，自動控制壓縮機轉(zhuǎn)速以匹配來氣處理量波動，當波動范圍超出壓縮機所能調(diào)節(jié)范圍時，可并聯(lián)兩套壓縮機組實現(xiàn)調(diào)節(jié)。當裝置附近有已建處理站時，與已建站通過R485通訊系統(tǒng)進行連接；當裝置處于野外時，通過RTU通訊系統(tǒng)傳輸至相關(guān)企業(yè)進行集中管理。

4 實施方案

根據(jù)壓縮機組性能配置不同處理量范圍的橇裝壓縮機組或車載壓縮機組，新建集合初步分離和干燥工藝設(shè)備的橇塊機組，購置CNG槽車及輕烴罐車。

公用工程僅需要考慮壓縮機組動力源、分離器排污接口和現(xiàn)場工作人員生活依托三項。壓縮機發(fā)動機組可供動力源有：柴油、電力和天然氣，根據(jù)項目實際情況進行選擇。排污可排至試采井場排污池或已建裝置排污系統(tǒng)。因裝置采用全自動化控制，僅需在現(xiàn)場配置1～2名工作人員，生活用電可與壓縮機動力源同源，生活用水采用拉水方式。

當有低壓放空氣需要回收時，僅需對現(xiàn)場進行簡單地基處理即可將橇裝裝置運輸至現(xiàn)場，通過預留的法蘭接口現(xiàn)場組裝即可投入運行。

新疆循環(huán)能源公司與中石油塔里木油田分公司合作的幾個橇裝移動式低壓放空氣回收工程試驗性裝置均取得成功，減少了其對大氣造成的污染，創(chuàng)造了一定的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。通過放空氣回收利用技術(shù)，每年可以減排廢氣5209.2×104m3；工程實施后，處理后的放空氣每天可析出凝析油1.28t；回收天然氣約360×104m3/a，年增加經(jīng)濟效益360萬元（天然氣價格按1.00元/m3計算）。

5 結(jié)論

橇裝移動式低壓放空氣節(jié)能回收工藝具有一定的可行性，項目投入實施后具有較好的節(jié)能減排效果，對有大量低壓伴生氣的氣田，該工藝技術(shù)有一定的推廣價值。

1）裝置的橇裝化（車載式）解決了裝置移動性和可重復利用問題。

2）整套流程可通過與設(shè)備共同成橇的現(xiàn)場PLC控制系統(tǒng)進行控制，自動控制壓縮機轉(zhuǎn)速以匹配來氣處理量波動，當波動范圍超出壓縮機所能調(diào)節(jié)范圍時，可并聯(lián)兩套壓縮機組實現(xiàn)調(diào)節(jié)。

3）裝置具有可觀的節(jié)能減排效果，社會效益、經(jīng)濟效益顯著。

[1]馬強.改善黃沙坨油氣田氣井生產(chǎn)效果技術(shù)研究與應用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2008,34（2）:82-84.

[2]趙志衛(wèi),趙武生,唐伏平,等.新疆油田盆5氣田放空氣回收技術(shù)應用[J].油氣田環(huán)境保護,2009,19(2):27-28.