韓 玲,李 莉

（勝利石油管理局樁西采油廠,山東 東營 257237）

1 選題背景

勝利油田樁西采油廠輕烴站自1995年10月投產(chǎn)至今，一直采用的是丙烷制冷工藝這一成熟可靠的技術(shù)作為淺冷冷源，進(jìn)站初期考慮到將來原料氣變貧的可能性，在設(shè)計(jì)方案中為將來可能增設(shè)膨脹機(jī)預(yù)留了場(chǎng)地。隨著時(shí)間的推移，氣量逐漸減少，來氣組分中C3+ 含量變貧，淺冷裝置回收的干氣C3+ 含量較高，輕烴收率較低，影響產(chǎn)品產(chǎn)量。

為了提高輕烴收率，增加輕烴產(chǎn)量，2010年下半年，勝利油田銷售事業(yè)部、科技處以及相關(guān)人員趕赴大連理工大學(xué)，對(duì)膜分離實(shí)施輕烴產(chǎn)品收益等相關(guān)問題進(jìn)行了討論，討論中就現(xiàn)場(chǎng)來氣量，來氣壓力，溫度在換季變化時(shí)的波動(dòng)較大進(jìn)行了分析，（確定氣量變化在3-7萬m3/日。壓力變化在0.-0.06MPa之間，溫度在0-35℃之間）。輕烴裝置的經(jīng)濟(jì)效益重點(diǎn)放在了夏季生產(chǎn)過程中，氣量按7萬方左右判斷，同時(shí)考慮到膜分離裝置安裝后，系統(tǒng)負(fù)荷增加，專家組提出設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加裝膨脹機(jī)補(bǔ)充制冷冷量。

2 膜分離技術(shù)簡介

氣體膜分離技術(shù)是最近幾十年才興起的一門新分離技術(shù)，其原理是在壓力驅(qū)動(dòng)下，借助氣體中各組分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜內(nèi)溶解－擴(kuò)散上的差異，即滲透速率差來進(jìn)行分離的。在輕烴回收裝置中，由于輕烴分子與某些高分子聚合物具有特殊的相互作用能力，以這些材料涂膜制備的氣體膜分離設(shè)備能有效地提濃冷凝尾氣中的輕烴，再返回作為壓縮冷凝的原料，以此達(dá)到較高的輕烴回收率及較高的能源效率。氣體膜分離技術(shù)是膜分離科學(xué)與技術(shù)的重要組成部分，經(jīng)過20多年的應(yīng)用發(fā)展，以其“經(jīng)濟(jì)、便捷、高效、潔凈”的技術(shù)特點(diǎn)，成為膜分離技術(shù)中應(yīng)用發(fā)展速度最快的獨(dú)立技術(shù)分支。

樁西輕烴站膜法回收項(xiàng)目采用了大連理工大學(xué)的有機(jī)蒸汽回收膜研究技術(shù)成果，應(yīng)用江蘇賽瑞有限公司生產(chǎn)的膜組件及其附屬設(shè)備，制成撬裝設(shè)備，由集興公司輕烴檢修中心安裝施工完成。中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司針對(duì)樁西輕烴站的外輸干氣組份狀況和全年的氣量等實(shí)際情況，通過現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的多次采集和膜分離理論的多次論證，結(jié)合大連理工大學(xué)膜分離設(shè)備的研究狀況，首次將國內(nèi)先進(jìn)的膜法分離輕烴的科技技術(shù)應(yīng)用到樁西輕烴站的干氣外輸流程中，開啟了膜法處理油田氣的先例。

3 完成方案規(guī)劃

本項(xiàng)目采用膜分離技術(shù)，富集和回收輕烴站外輸干氣中的C3+輕烴組分，解決油田外輸干氣不干的問題，提高了C3+收率和油田經(jīng)濟(jì)效益。

（1）利用C3+組分與甲烷通過高分子膜的速率不同，C3+等大分子滲透率高于甲烷。如果將外輸干氣通過膜分離器，可達(dá)到把C3+從混合氣體中分離脫除的目的。采用膜分離過程可以高效、低能耗回收外輸干氣中未回收完全C3+的組分，提高油田經(jīng)濟(jì)效益和裝置操作穩(wěn)定性。

（2）本技術(shù)的膜分離過程是針對(duì)有機(jī)烴類蒸氣組分分離與回收設(shè)計(jì)的。其中有機(jī)烴回收膜是由多孔支撐底膜和選擇層復(fù)合而成的，在資源充分利用和環(huán)境保護(hù)方面顯示出巨大的潛力，技術(shù)上又具有領(lǐng)先性和創(chuàng)新性，對(duì)解決當(dāng)前石油化工行業(yè)中的有機(jī)烴分離、回收與利用、降低生產(chǎn)成本等非常有效。此回收裝置是完全橇裝式的，大大減少了安裝費(fèi)用。

（3）考慮到使用膜分離技術(shù)后，富集的組分重新回到壓縮機(jī)進(jìn)口循環(huán)利用，系統(tǒng)負(fù)荷增加，同時(shí)提出設(shè)計(jì)時(shí)加裝膨脹機(jī)補(bǔ)充冷量。經(jīng)過前期調(diào)研和學(xué)習(xí)，咨詢油田兄弟單位和膨脹機(jī)廠家相關(guān)的資料，最終決定選擇由四川泰博有限公司生產(chǎn)的油制動(dòng)膨脹機(jī)（2個(gè)接口），處理量5×104/d的天然氣透平膨脹機(jī)，因膜分離有單獨(dú)的控制系統(tǒng)，膨脹機(jī)的參數(shù)根據(jù)實(shí)際需要引進(jìn)DCS系統(tǒng)，在現(xiàn)有儀表控制柜上對(duì)DCS系統(tǒng)擴(kuò)容。

（4）在原有流程基礎(chǔ)上，由輕烴科負(fù)責(zé)、樁西廠、集輸大隊(duì)、輕烴站、集興檢修中心等多家單位的領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員經(jīng)過多次開會(huì)討論制訂出膜分離及膨脹機(jī)的流程走向、現(xiàn)場(chǎng)施工方案及DCS系統(tǒng)改造等有關(guān)事項(xiàng)。

改造后的創(chuàng)新點(diǎn)如下：針對(duì)有機(jī)烴類蒸氣組分分離與回收，膜分離器采用了橡膠態(tài)膜組件。膜分離工藝采用具有“反向”選擇性的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)聚合物超薄膜，其分離原理主要根據(jù)在一定滲透推動(dòng)力（壓差）的作用下，利用C3+組分與甲烷通過高分子膜的速率不同，C3+等大分子滲透率高于甲烷。如果將外輸干氣通過膜分離器，可達(dá)到把C3+ 從混合氣體中分離脫除的目的。采用膜分離過程可以高效、低能耗回收外輸干氣中未回收完全C3+的組分，提高油田經(jīng)濟(jì)效益和裝置操作穩(wěn)定性。

本技術(shù)的膜分離器采用橡膠態(tài)膜組件，是針對(duì)有機(jī)烴類蒸氣組分分離與回收設(shè)計(jì)的，其中有機(jī)烴回收膜是由多孔支撐底膜和選擇層復(fù)合而成的。通過對(duì)膜和膜組件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，研制生產(chǎn)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的膜法輕烴回收裝置。

4 樁西輕烴站現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效益評(píng)價(jià)

（1）經(jīng)濟(jì)效益：每天平均增加產(chǎn)量1.2噸，每噸輕烴按照6500元計(jì)算，一年按照260天計(jì)算，年產(chǎn)生效益2028000元，膜分離設(shè)備共投資200萬元，一年可以收回投資成本。

一年凈效益為：2028000-103262.4=1924737.6元。

（2）社會(huì)效益：經(jīng)過加工外輸?shù)臍怏w為干氣，增加了管輸能力，節(jié)約了能源。

5 對(duì)該技術(shù)的幾點(diǎn)建議

（1）膨脹機(jī)機(jī)組運(yùn)行油溫高，油箱溫度在75～80℃，供油溫度56℃，后軸承溫度在70℃左右。本站建議增加油冷器或者調(diào)節(jié)軸承間隙更好的降低油溫。

（2）膜分離設(shè)備的兩組過濾器排污系統(tǒng)更換為一組一套，三塊流量計(jì)定期進(jìn)行調(diào)試。

（3）經(jīng)過一個(gè)月的運(yùn)行，膜和膨脹機(jī)串聯(lián)使用時(shí)，由于出膜進(jìn)膨脹機(jī)的干氣溫度較高（20～25℃），所以出口溫度在-20℃左右，導(dǎo)致制冷效果較差，效益增長點(diǎn)不很明顯。下一步主要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對(duì)流程工藝進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn)，提高輕烴收率。