油田輕烴分餾與精制技術研究

顧芃

摘 要：在石油行業(yè)中，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高油田生產(chǎn)能力，往往通過輕烴分餾以及精制技術來實現(xiàn)物理分離，從而降低能源消耗，保證油田行業(yè)的整體效益。本文就油田輕烴分餾與精制技術進行簡要介紹，探討輕烴分餾裝置的工藝流程，分析如何實現(xiàn)輕烴分餾控制，以推進油田行業(yè)不斷進步，僅供相關人員參考。

關鍵詞：油田；輕烴分餾；精制技術

石油行業(yè)生產(chǎn)過程中，油田優(yōu)質(zhì)輕烴作為輕烴分餾和精制控制的基本原料，通過DCS集散控制來對生產(chǎn)操作現(xiàn)場進行監(jiān)督、管理和控制，從而將殘夜分離出來，促進油田生產(chǎn)活動的有序開展。油田輕烴分餾與精制技術是油田生產(chǎn)中的重要技術手段，在實際應用過程中對輕烴分餾裝置的工藝流程以及相關控制參數(shù)都有著嚴格的要求，以下進行具體論述。

1 油田輕烴分餾與精制技術

油田輕烴主要通過原油開采后經(jīng)由原油穩(wěn)定裝置處理所獲得，也可通過天然氣淺冷與深冷裝置處理后所獲得。石油化工中，為實現(xiàn)物理分離，大多通過精餾來保證產(chǎn)品質(zhì)量與整體收率。石油煉制過程中以精餾塔作為主要設備，但相關實踐操作表明，精餾塔的耗能往往會隨著分離程度的不斷提高而加大，并且具有一定滯后性，極易受到多種因素的影響而對產(chǎn)品質(zhì)量和收率造成制約。為確保產(chǎn)品工藝參數(shù)可靠，滿足石油化工生產(chǎn)標準，工業(yè)企業(yè)通過現(xiàn)金控制系統(tǒng)來保證工藝參數(shù)可靠，提高裝置運行穩(wěn)定性，在降低能耗的同時，保證產(chǎn)品質(zhì)量，維護工業(yè)企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 輕烴分餾裝置的工藝流程

輕烴分餾裝置以工業(yè)精餾塔系組成，在后期改進過程中，通過關鍵參數(shù)控制水平的提升來保證典型物理分離裝置運行的穩(wěn)定性和可靠性，降低產(chǎn)品質(zhì)量損失率，降低能耗，促進混合物的有效分離，保證產(chǎn)品質(zhì)量合格，促進輕烴分餾生產(chǎn)過程目標的順利實現(xiàn)。

由于原料來源廣泛，組成成分穩(wěn)定性不足，這就給輕烴分餾帶來一定難度。為保證輕烴分流裝置工藝流程的規(guī)范性，可以依照不同重量原料方案設計輕烴分餾裝置，適度調(diào)整裝置操作條件，通過產(chǎn)品冷卻和原料預熱的方式來實現(xiàn)節(jié)能，利用脫戊烷塔來實現(xiàn)C5和C6以上烴分離，利用脫丁烷塔來實現(xiàn)C4以下的輕組分以及C5以上的重組分實現(xiàn)有序分離，利用液化氣分餾塔來對脫丁烷塔塔頂?shù)囊夯瘹膺M行有效分離，促進車用液化氣和丁烷的順利生成。液化氣的分餾塔能夠將其中液化氣進行更深入的分離，從而將其提煉出生產(chǎn)車用液化氣以及丁烷。除此之外，脫辛烷塔的的存在也具有一定價值，促進辛烷和C9以上烴產(chǎn)品的形成，從而滿足油田生產(chǎn)需求，保證產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性。

在細分離，考慮到節(jié)能因素，常選擇順序分離工藝。如果產(chǎn)品的純度要求不一致，雜質(zhì)含量和原料組成也不相同，可選擇前脫異戊烷的工藝。順序分離工藝是由異戊烷塔、環(huán)戊烷塔、脫丁烷塔和正戊烷塔組成，而前脫異戊工藝運用前脫異戊烷的流程。相比較而言，前脫異戊工藝的環(huán)戊烷和正戊烷損耗量較多，有著較低的產(chǎn)品純度。盡管兩者的脫丁烷塔只有0.3Mpa的操作壓力，前脫異戊烷工藝需要高壓力操作，使得塔頂產(chǎn)品用循環(huán)水冷卻，塔頂餾出物是異戊烷等更輕組分，而塔底餾出物是正戊烷等更重組分。順序分離工藝的再沸器和冷凝器熱負荷嬌小，前脫異戊烷能耗顯然偏高。兩種工藝的板數(shù)增加，塔高也有所增加。更是由于前脫戊烷塔有著較高的操作壓力，塔壁較厚，造價較高。因此，相比較而言，混合戊烷的分餾和精制應選擇順序分離工藝。

3 輕烴分餾控制

當前科學技術條件以及社會發(fā)展形勢下輕烴分餾主要通過內(nèi)回流控制、前饋控制、基于分析儀的控制、多變量控制以及能量優(yōu)化控制等多項策略來實現(xiàn)先進控制，以保證油田生產(chǎn)的穩(wěn)定性與可靠性。比較典型的DCS系統(tǒng)控制，此種方式與常規(guī)控制存在高度一致性，但其單變量、單回路控制等功能在實際中尚未得到有效發(fā)揮。

輕烴分流裝置中的生產(chǎn)負荷、加熱和冷卻系統(tǒng)以及外界環(huán)境條件變化等因素往往會對輕烴分餾造成一定干擾，從而影響精餾塔系在操作過程中的穩(wěn)定性，與此同時，精餾裝置在操作與控制上與單變量系統(tǒng)相比存在一定難度。

輕烴分餾裝置的工業(yè)精餾塔系是多塔串聯(lián)形式的，上游精餾塔工況如果不平穩(wěn)，將直接影響到下游精餾塔的操作，這種擾動傳播發(fā)生在裝置內(nèi)，因此需要人工調(diào)整許多重要的工藝參數(shù)。由于操作人員的責任心、經(jīng)驗和判斷力的不同，加上自身生理、心理和外來社會等諸多因素的影響。

人為控制具有操作的差異性、穩(wěn)定性和等方面的問題。在傳統(tǒng)的單回路控制內(nèi)由于存在這些控制問題，先進控制采用以多變量預測控制技術為核心，能夠有效地解決這些問題。輕烴分餾過程中應用了這一新的控制理論與技術，主要生產(chǎn)流程的先進控制與過程優(yōu)化，將為其取得穩(wěn)定性高產(chǎn)率、優(yōu)品質(zhì)、低能耗以及經(jīng)濟效益創(chuàng)造了有利條件。我們通過預測產(chǎn)品質(zhì)量和操作情況的波動幅度大小，再結合輕烴分餾過程的工藝特點，采用以滾動優(yōu)化的計算方式，充分考慮各個變量間的聯(lián)系，得出基本控制回路的給定值，從而減小主要工藝參數(shù)的平均穩(wěn)態(tài)偏差，使得裝置的的分離效果得到進一步提高，高價值產(chǎn)品的收率進而增加，能耗進一步減少，同時使得操作工況的所有約束得到滿足，最終大大帶動了經(jīng)濟效益的提高。

通過對輕烴分餾的特點以及技術進行分析，我們發(fā)現(xiàn)可以利用滾動優(yōu)化的計算方式，對各個變量逐漸的關系進行思考，來得出相應的控制回路的給定值，以此來計算并且選擇更為合適的參數(shù)，提升裝置的分餾效果，降低能耗。在輕烴分餾過程中運用先進控制技術和優(yōu)化過程時，我們應當關注以下幾個關鍵點：首先深入了解與調(diào)研工藝的進行過程，以全面掌握和確定工藝設備特性、千擾因素和控制條件的優(yōu)化，然后以實現(xiàn)優(yōu)化控制為目標調(diào)整各種先進控制策略，指導控制系統(tǒng)，選擇不同條件下的最佳工藝條件，設定工藝控制技術參數(shù)，實現(xiàn)控制優(yōu)化性。而且還要通過全面綜合的信息分析手段和軟測量技術，盡可能全面和細致檢測方法。

結束語

總而言之，油田行業(yè)具有一定特殊性和復雜性，為兼顧經(jīng)濟效益與社會效益，在降低能耗的同時保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善產(chǎn)品收率，應當準確把握輕烴分餾與精制技術應用過程中的關鍵工藝參數(shù)，爭取做到統(tǒng)籌兼顧與優(yōu)化控制，實現(xiàn)油田輕烴分餾與精制技術裝置中的先進控制，促進油田行業(yè)各項目標的順利實現(xiàn)，從整體上推進社會的發(fā)展進步。

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