井口气增值塔及集输站塔

井口气增值塔及集输站塔
作者：屈习生    工作单位：发明专业户     通讯居住地址：陕西省咸阳市咸兴东路7号内陕广小区   邮编：712099
我在大庆油田设计院设计一室天然气加工组工作时，组里的老技术人员有三个大约是四川人，大家时常议论四川油田只能生产天然气的消息，或多或少也与四川人多有些关系。几十年过去，估计那些老四川还是在与天然气打交道；——我在小区东侧的陕广市场购物，遇见一辆来自四川的化肥运输汽车，司机停车询问陕广厂（陕西广播电视设备厂）在那里，于是我许多天猜测从前的那些四川籍师傅，在四川建造了化肥厂。
大庆油田炼油厂的附近，建造了亿元人民币由日本引进的化肥厂。大庆化肥厂的生产原料是天然气（砂岩油气），四川油田天然气（页岩气）多，也是我猜测四川籍师傅回四川之后，建造了化肥厂的原因。
20世纪80年代前后，与大庆化肥厂同批引进的化工项目，还有当时的安达县卧里屯区附近的乙烯厂。以美国引进的那座乙烯厂，费用24亿人民币为依据，可以推测乙烯作为石油化工产品，比大庆化肥厂生产的化肥等产品更为重要。
那年，为了向乙烯厂提供生产乙烯需要的原料——轻质油，大庆油田设计院设计一室天然气加工组负责设计的，大庆油田杏十三油气集输联合站，我也参加了图纸设计工作；——我设计的部分是除油器区。从那时起我就知道了生产乙烯的原料是轻质油，也忘不了四川油田采不出油；后来我离开大庆设计院，调到咸阳工作了，还是从前一样奇怪，四川油田几十年时间，为何生产不出页岩油。
20世纪90年代前后，喜欢创新发明的我，脑海中发明构思出现，就急急忙忙绘图，小跑步一样去咸阳市区打印专利申请文件。陕广厂（陕西广播电视设备厂）的彩色电视机生产线是日本引进的，我还创作了生产线的改进文章，在陕广厂的科技杂志上发表过。我努力发明的原因是否为了赚成大款，当然不需要说的；但咸阳的来辉武发明505神功元气袋成为几十亿元的大款，我现在还属于做梦都梦不到赚钱，醒来时常白日梦的劳心劳力阶层。
毫无疑问我这个发明家是真的，座椅发动机和矩杆永动机是我可以骄傲于世界的发明，我的与石油工业有关的一些发明，也是实用价值很高的发明。21世纪20年代以来，我发明的无油口补热井和筛管补热井，都是适合用于砂岩油开采、尤其适合用于页岩油开采的发明。
常言说勤能补拙，我最近发明的“炼气塔”，也称得上举世轰动的发明吧？20世纪80年代前后，国外引进的乙烯生产装置24亿元；几十年之后，我在页岩气生产井近旁设置本文附图左下部分描述的稀炔塔，依靠高温高压的页岩气就能得到乙烯和乙炔等化工原料，怎么看也不是痴人说梦。由美国引进的乙烯生产装置用轻质油做生产原料，我发明的烯炔塔，依靠出井的高温高压页岩气或页岩油井得到制造乙烯或乙炔的原料，怎样分析也是能赚很多钱的发明。但昔日由火车上看到的乙烯厂如同炼油厂，烯炔塔是我自己发明的，不仔细分析，明确理论突破点，怎么论述也不会有人相信，用烯炔塔直接加工高温高压页岩气，能得到化工原料。
现代石油炼制技术，大部分是可以比拟成可控核裂变的技术；——砂岩油和页岩油进入炼塔，分馏提取汽油和柴油以及煤油的技术，确实是重烃组分拆解成轻烃组分的技术。使高温高压页岩气进入烯炔塔，产生乙烯和乙炔等重于甲烷和乙烷等组分的技术，或许也可以说成如同可控核聚变的技术。可以推测以高温高压状态的页岩气为原料，使其进入烯炔塔通过焦碳分子筛，理论上存在甲烷和乙烷等轻烃组分，部分转换成乙烯或乙炔之类组分的可能。
理论上存在页岩气和砂岩油气，进入烯炔塔变换出乙烯和乙炔等组分的可能；实际生产过程，在井场设置烯炔塔，明显使得工业用、民用天然气的生产成本增加了。理论上可行实际上不具备实用价值的技术，当然不可以说成能发现理论突破点的石油工程技术，所以有必要明确，假如原来的井口气烃，不具有乙烯和乙炔等组分，井口气烃作为产品，就是本文附图上左图部分描述的燃气烃生产技术生产出的产品；本文附图上右图部分描述的那样，为井口气烃加工设置烯炔塔，使输送到集输站的燃气烃中含有乙烯和乙炔等组分，由井口加工后外输的井口气烃，理论上就不再是燃气烃，可以划类为化工用原料了。
化工用气烃的经济价值远远超过燃气轻烃，不做深入的分析论述就能得到答案，20世纪80年代前后我国引进的乙烯厂24亿人民币，足以说明化工用气烃对于国民经济如何重要。
我此前在网络公开的博文，没有明确燃气烃与化工用气烃的区别；四川油田的页岩气井都是高产气井，没有必要论述在气烃井场设置烯炔塔是否合理的问题；但那些既生产页岩油也生产页岩气的生产井，产气量不可能很多，就必须考虑是否在井场设置具有塔顶冷凝器装置的烯炔塔的问题了。那些既能生产页岩油，也能生产一定数量的页岩气的生产井，那些页岩气产量低的气井，即使能够在井场生产出化工用气烃，也是不具备使用价值的发明。
当然那些页岩气产量低的生产井，在井场设置烯烃塔的合理性，实际上也是不容否定的；之所以如此论断，理由在于烯炔塔可以划分成两类：——本文附图左下图部分描述的烯炔塔，可以作为井场用增值烯炔塔使用，有理由不设置塔顶冷凝气等塔构件；本文附图右下部分描述的烯炔塔造价高，仅适合在页岩气集输站使用，不可以不在烯炔塔顶部，设置塔顶冷凝器等构件。
由以上论述得到的结论，显然可以作为石油工程理论的重要突破点对待了。在井场设置的轻烃塔，实际上是结构简单、造价低的烯炔塔，或者说在井场设置的烯炔塔，属于用来生产化工用气烃的页岩气增值塔。
结合实际例子论述，结论就是我国四川油田钻进建造的页岩气井，钻井深度超过3000米，页岩气生产成本高，不设置页岩气增值塔，页岩气井很可能不具有经济价值。换一个角度论述，就是烯炔塔应该具有两类，一类是井场用的增值烯炔塔，另一类是集输站用烯炔塔。
集输站用的烯炔塔造价必然高，但入塔加工的高温高压页岩气数量多，足以弥补烯炔塔造价高的问题；并且本文附图右下图部分描述的那样，在集输站设置的烯炔塔，不仅设置了塔顶冷凝器部件，还设置了烯炔液储罐等部件，有条件储集一定数量的烯炔液，通过罐车外输或通过烯炔液管道外输。
传统的石油加工工艺，都是消耗能量得到石油产品；使高温高压状态的井口页岩气或页岩油进入烯炔塔，增加页岩气或页岩油的化工原料组分，不需要消耗能量，确实是石油加工工艺的创新。如此改变传统的石油加工工艺，在进行工业实验之前，没有创新理论的支持，很难使它进入接近生产实践的工业实验阶段。一个有利于不进行工业实验，直接应用创新的石油加工工艺的条件，在于经过实验室的实验，就可以确定页岩气和页岩油进入烯炔塔加工，能否增加页岩气和页岩油的化工组分，能否增加井口页岩气和页岩油的工业价值。如此论述还有必要明确，利用烯炔塔为页岩气增值的难度，大于利用烯炔塔为页岩油增值的难度，
认为利用烯炔塔为页岩气增值的难度，大于利用烯炔塔为页岩油增值的难度，主要理由是本文附图左下部分描述的烯炔塔，——结构简单的烯炔塔，直接建造在页岩油井场区，就能实现页岩油的增值。论述至此还有必要指出，本文附图左下部分描述的烯炔塔能否实现井场区页岩气的增值，采集烯炔塔的塔顶气，进行色谱分析就能得到实验结果。
或许还有必要叙述一些题外的话，没有生活实践，与烯炔塔有关的理论创新，或许不是由我实现。大庆设计院一室是油气集输室，大庆设计院六室是工艺实验室，分析石油气组分的色谱分析，就是楼上一室楼下六室的分工。
四川油田开发了几十年，很多油田的页岩油矿区建造了开发示范站，不可能缺少页岩油矿开发需要的实验室设备；与烯炔塔有关的石油工艺创新，能够很快得到来自石油系统的响应，我有100个理由乐观。作为座椅发动机的发明家，作为矩杆永动机的发明家，我没有实现过一次成功的技术转让，不具有进行工业实验需要的经济条件，影响了我进行创新发明的深度和广度……。
本文附图左下部分，描述了烯炔塔（页岩气塔）的机械原理结构简图。烯炔塔（页岩气塔）的机械原理结构简图上，00标示塔身；01标示烯炔液口甲；02标示可以用炼油塔焦碳制作的烯炔分子筛；03标示烯炔液口乙；04标示塔身顶部设置的页岩气出口；05标示用途是更换分子筛的手孔；06标示用金属栅条或金属网制作的分子筛架；07标示用途是支撑加固塔身的塔裙；08标示乙烯塔的塔基础；09标示用途是将来自页岩油井的井口气，输送到或加压输送到乙烯塔的井口气进口。
建造本文附图左下部分描述的烯炔塔，并进行必要的设计实验和工业实验，不存在任何技术难度。
理所当然，不是任何页岩油井都是四川油田的页岩气井那样，有条件大量生产页岩气；并且从理论方面说，以往的油气加工工艺，大部分是井口油气集输到集输站的油气加工工艺，产量低的页岩气井，也应该将井口页岩气，输送到集输站加工后外输。以此油气加工工艺为论述基础，页岩气增值烯炔塔应该是本文附图右下部分描述的烯炔塔。
本文附图右下部分，描述了适合集输站使用的烯炔塔（页岩气塔）的机械原理结构简图。适合集输站使用的烯炔塔（页岩气塔），基本结构与本文附图左下部分描述的、适合井口区使用的烯炔塔没有区别；但是我的本博客论文之前的博文，对烯炔塔的塔顶冷凝器的作用，没有做较为具体的描述。
传统的炼油厂使用的石油炼制塔，一般情况下不是使用加热装置的塔，就是使用冷凝器装置的塔；适合集输站使用的炼气塔——烯炔塔（页岩气塔），加工原料是高温高压天然气，自然而然应该属于使用冷凝器装置的塔。并且如同本文附图右下部分描述的那样，适合集输站使用的炼气塔——烯炔塔（页岩气塔），还应该某些炼油塔一样，设置塔顶气的气液冷凝分离器等构件。
根据本文附图右下部分的描述，由页岩气井口来的页岩气，汇集成集输站页岩气或集输站增值气，进入烯炔塔之后，与炼油焦碳分子筛的碳原子和碳分子产生化学反应，相当部分能变换成乙烯和乙炔以及丙烯之类非烃分子，变换成烯炔塔塔顶气。烯炔塔塔顶气进入塔顶冷凝分离器之后，分离出的甲烷气等等，去甲烷气集输装置；分离出的乙烯液和乙炔液等等，将作为回流液回流到烯炔塔中的回流液装置。也就是说，由烯炔塔的烯炔液出口，汇集到外输储罐的烯炔液的形成过程，烯炔液塔顶气形成的烯炔液回流程序不可缺少……。
论述至此可以结束了，设置井口区烯炔塔的目的，设置集输站烯炔塔的目的，都是为页岩气的增值，得到富烯炔气与得到烯炔液一样都是增值目的实现了.另外一方面，虽然烯炔液进一步分离才能成为乙烯或乙炔之类化工产品，设置烯炔塔的页岩油井口区和集输区都不是炼油厂或乙烯厂和乙炔厂那样，必须生产出烃类产品或化工产品。
依靠3000米深的页岩油井生产页岩油和页岩气，遇到生产成本过高的情况，或许只有认为油田开发失败了。
总而言之，就是集输站建造烯炔塔，理论创新点主要在于，为气烃类（包括轻烃液）加工提供炼气塔。并且井场建造烯炔塔的理论创新点，在于通过井场设置的烯炔塔，能够实现出井气烃的增值。
任何化学产品生产过程，理论上都是消耗能量的过程；假如在页岩油井口区建造本文附图左下部分描述的增值烯炔塔，使页岩油井产出的高温高压状态的页岩气具有的能量，能够间接用于烯炔液提取，整个世界的乙烯工业，有可能产生巨大的变化。
轻质油属于液烃类，页岩气和石油伴生气（天然气）属于气烃类，假如使用烯炔塔，以气烃为原料合成乙烯，如同炼油塔变成炼气塔了。