天然氣脫水工藝及英國肖氏公司進口水露點儀測試注意事項

更新時間：2020-05-04 點擊次數：1032

特別是, 有些凝析氣田在該段距離油氣混輸, 為了保證油中的蠟不致結晶, 往往采取加熱的方式。套管換熱器適用于傳熱面積較小的場合。雖然其占地較其它管殼式換熱器所需面積大, 但由于結構簡單, 制造方便, 管程可流通高壓介質, 天然氣流通內管可以采用與集輸管線相同材質和相同直徑的管子, 因而在生產現場應用較多。天然氣脫水工藝及英國肖氏公司進口水露點儀測試注意事項一般傳熱結構采用內外管式, 內管通過需加熱的天然氣, 外管通過熱蒸汽。水套加熱爐是目前氣田集輸系統中應用較廣的天然氣加熱設備。它不象套管換熱器需要配備的蒸汽鍋爐和蒸汽管線。由于水套爐是用熱水在常壓下對管線進行加熱, 因而易于操作和控制, 也更安全。如美國OH 公司生產的水套加熱爐采用空氣自動控制調節器, 控制加熱爐過剩空氣, 剩空氣系數內加翅片狀水管, 或在煙管內設置循環水盤管, 控制排煙溫度, 并作加熱爐保溫, 熱效率可達85%以上。我國目前水套爐熱效率可達80%, 但還應在自動制、燃料氣調節、排煙溫度控制及熄火自動保護等方面配套完善, 使其小型撬裝化。 2 工藝處理降低天然氣水露點的工藝處理措施是對天然氣脫水, 通過脫除天然氣中的水蒸氣, 使其露點達到一定要求。天然氣脫水工藝及英國肖氏公司進口水露點儀測試注意事項脫水的方法有冷卻法、吸收法和吸附法。 ( 1) 低溫分離法被水飽和的天然氣在溫度降到水的露點以下時, 天然氣中的飽和水汽就會冷凝成液相水析出( 天然氣在新的條件下仍被水飽和) , 在分離走液相水的情況下, 提高溫度或降低壓力, 天然氣就會變成不被水飽和的狀態, 從而降低了它的汽相含水量, 這就是低溫脫水的原理。工藝上常見加注抑制劑的低溫分離法, 如圖1 所示。預冷后的進料氣經過節流閥時產生焦耳- 湯姆遜效應, 溫度進一步降低。在低溫分離器中, 冷干氣與富乙二醇和液烴分離后, 在氣/氣換熱器與進料氣換熱。復熱后的干氣作為商品氣進入管道向外輸送。低溫分離器一般在高壓與低溫下操作, 其操作溫度即為冷干氣在該高壓下的露點。由于此溫度遠低于干氣在管道中輸送時可能出現的*低溫度, 因此, 就可防止在輸氣管道中形成水合物。在天然氣處理工藝中, 回收凝液常常需要創造低溫的條件, 可以附帶達到脫水的目的。

( 2) 溶劑吸收脫水法溶劑吸收脫水主要用于使天然氣水露點符合管輸要求的場合, 一般建在集中處理站( 濕氣來自周圍氣井或集氣站) 、輸氣首站內或天然氣凈化廠脫硫裝置的下游。它是利用某些液體物質不與天然氣中的水分發生化學反應, 只對水有很好的溶解能力, 溶水后蒸氣壓很低且可再生和循環使用的特點, 將天然氣中水汽脫出。此外, 這些脫水吸收劑對天然氣中的水蒸氣有很強的親和能力, 熱穩定性好, 粘度小, 對天然氣和液烴的溶解度較低, 起泡和乳化傾向小, 對設備無腐蝕性, 同時價格低廉, 容易得到。工藝上常用的脫水吸收劑是甘醇類化合物( 二甘醇DEG 和三甘醇TEG) 和氯化鈣水溶液。在實際中, 由于三甘醇脫水露點降大、成本低和運行可靠, 經濟效益較好, 因此得到更廣泛的應用。三甘醇脫水工藝主要由吸收和再生兩部分組成,。含水天然氣( 濕氣) 先經過進口分離器除去氣體中攜帶的液體和固體雜質, 后進入吸收塔。在吸收塔內原料氣自下而上流經各塔板, 與自塔頂向下流的貧甘醇液逆流接觸吸收天然氣中的水汽。經脫水后的天然氣( 干氣) 自塔頂流出。吸收了水分的甘醇富液自塔底流出, 與再生后的貧甘醇液換熱, 再經閃蒸、過濾后進入再生塔再生。流程中設置的閃蒸罐可使部分溶解到富甘醇溶液中的烴類氣體在閃蒸罐中分出。富甘醇在再生塔中提濃和冷卻后, 流入儲罐內, 供循環使用。吸收塔內, 氣體和液體以逆流接觸吸收的方式實現了傳熱和傳質的過程, 保證了塔頂出口的天然氣的脫水程度, 也使甘醇貧液塔底的含水量達到*大值, 從而充分利用了甘醇的脫水能力。有文獻資料證實, 甘醇脫水裝置可將天然氣中的水含量降低到0.008g/m3。如果有貧液氣提柱, 利用氣提氣進行再生, 天然氣中的水含量甚至可降低到0.004g/m3。 ( 3) 固體吸附脫水法固體吸附脫水法是利用某些固體物質表面孔隙可以吸附大量水分子的特點來脫除天然氣中的水分。脫水后天然氣水含量可將至1mg/L, 這樣的固體物質有硅膠、活性氧化鋁、分子篩等。天然氣脫水工藝及英國肖氏公司進口水露點儀測試注意事項這些固體吸附劑被水飽和后, 易于再生, 經過熱吹脫附后可多次循環使用。特別是有些情況下不適宜采用溶劑吸收脫水, 比如天然氣是酸氣、冷凍溫度低于- 34℃的天然氣加工、同時脫水和脫烴來滿足水露點和烴露點的要求, 這時固體吸附脫水就顯示出其*性。在實際的生產中, 吸附法脫水主要用于天然氣凝液回收、天然氣液化裝置中的天然氣深度脫水, 防止天然氣在低溫系統中產生水合物堵塞設備和管道。

目前用于天然氣的吸附脫水裝置多為固定床吸附塔( 或稱干燥塔) 。為保證裝置連續操作, 至少需要兩個吸塔。工業上經常采用雙塔或三塔流程。在雙塔流程中, 一個塔進行脫水操作, 另一個塔進行吸劑的再生和冷卻, 兩者輪換操作。在三塔流程中, 一般是一塔脫水, 一塔再生, 另一塔冷卻。分子篩因為具有很好的選擇吸附性、高效吸附性能和高溫脫水性能, 所以常常成為優選的固體吸附劑。下面我們就以分子篩作吸附劑的雙塔流程來說明體吸附脫水的工藝原理, 圖3 是分子篩吸附脫水原理流程圖。圖3 中,原料氣自上而下流過吸附塔,吸附操作進行到一定時間后,進行吸附劑再生.再生氣可以用干氣或原料氣, 將氣體在加熱器內用蒸汽或燃料氣直接加熱到一定溫度后,進入吸附塔再生。當床層出口氣體溫度升至預定溫度時再生完畢。當床層溫度冷卻到要求溫度時又可開始下一循環的吸附。吸附操作時, 氣體從上而下流動, 使吸附劑床層穩定和氣流分布均勻。再生時, 氣體從下向上流動, 一方面使靠近進口端的被吸附的物質不流過整個床層, 還可使床層底部干燥劑得到*再生, 從而保證天然流出床層時的干燥效果。吸附法的*大優點是脫水后的干氣露點可至- 100℃, 相當于水含量為0.8mg/m3。 3 管道輸送由于種種原因, 在天然氣進入長輸管道之前, 總是含有飽和水汽。管道中有時掃線不*有游離水,或者飽和水汽在高壓低溫環境下冷凝出液態水, 誘使天然氣生成水合物。通常, 管道中的壓力是不容易降低的, 相反, 為了輸送的目的, 往往還要加壓。于是一般要求埋地輸氣管道所輸送的天然氣的水露點溫度比輸氣管道埋深處的土壤溫度低5℃左右。但即使這樣在實踐中也并不能排除水合物的生成, 于是就必須設法抑制。 ( 1) 管線加熱通過對管線加熱, 使體系溫度高于系統壓力下的水- 水合物- 氣三相平衡溫度, 水合物受熱分解,避免管線堵塞, 常見的作法是鋪設電加熱帶, 加電量由熱負荷、管線材料和管線長度決定。此種方法的難點是很難定位水合物堵塞的位置, 當找到水合物堵塞的位置開始加熱時, 必須從水合物塊的兩端向中間逐漸加熱, 以免由于水合物的分解而致使壓力、溫度急劇增加, 造成管線破裂甚至水合物的噴發。分解產生的自由水必須除去, 否則由于水中包含大量的水合物剩余結構, 水合物會很容易再次生成。另外, 電加熱中的電流變化還會引起腐蝕問題, 需要對加熱的管線進行犧牲陽極保護。 ( 2) 降低壓力前面分析了, 通過降低體系壓力來控制水合物的生成在實踐中不容易實現, 是需要以犧牲其它為條件的。降壓控制有三種極限情況: 等溫降壓, 壓力十分緩慢地降低; 等焓降壓, 壓力迅速降低, 不發生熱傳遞; 等熵降壓, 壓力通過理想膨脹機降低, 不發生熱傳遞。實際的降壓過程通常介于等溫和絕熱之間。降壓操作*好在水合物堵塞塊兩側同時進行,以維持兩側的壓力平衡。如果僅僅降低一側的壓力是非常危險的。因為此時堵塞的水合物塊會碎解成堅硬如冰的小塊, 它們在管道內高壓側壓力的推動下, 將以*的速度流向低壓側。當其撞擊到彎頭或流元件時, 就會使管子損壞, 甚至使埋地管線露出地面, 造成嚴重事故。 ( 3) 添加抑制劑通過向管線中注入熱力學抑制劑, 破壞水合物的氫鍵, 提高水合物生成壓力, 降低生成溫度, 以此來抑制水合物的生成。*普遍被使用的天然氣水合物抑制劑是甲醇和甘醇類化合物。醇的添加會影響氣體水合物晶體的形態及結晶凝聚特征。天然氣水露點儀技術對比及進口天然水氣露點分析儀品牌的選擇抑制效果取決于醇注入速率、注入時間、注入量等參數。甲醇由于沸點較低, 適宜用于較低溫度的場合, 溫度高時損失大, 其富液經蒸餾提濃后可循環使用, 但回收就不很經濟了, 而且它具有毒性。甘醇類抑制劑( 常用的主要是乙二醇和二甘醇) 無毒, 沸點較甲醇高, 蒸發損失小, 一般回收再生后重復使用, 適宜于處理氣量較大的管線。從工藝上分析水露點高的原因近年來, 隨著塔里木油田天然氣產量的增加和西氣東輸管網的運行,天然氣脫水脫烴在油田得到了廣泛的應用, 現采用的天然氣脫水脫烴方式有乙二醇加注及J- T 閥節流制冷相結合的脫水、脫烴方式和分子篩脫水、丙烷輔助制冷及膨脹機制冷相結合的方式回收輕烴, 這種脫水脫烴方式不但保證了管輸天然氣水露點的合格, 而且回收了大量的輕烴,用來生產液化氣, 產生了巨大的社會效益和經濟效益。乙二醇加注及J- T 閥節流制冷相結合的脫水、脫烴方式常用于天然氣含水較少的貧氣中, 而分子篩脫水、丙烷輔助制冷及膨脹機制冷相結合的脫烴方式制冷溫度較低( 為- 89℃) 常用于天氣含水較多的富氣中。這兩種方式成功的應用, 為塔里木油田天氣的加工工藝的選擇提供了較大余地。

1 乙二醇加注及J - T 閥節流制冷這種制冷方式工藝較簡單,水露點能達到- 30℃,但在生產過程中常存在著當制冷溫度達到- 25℃烴醇分離效果差, 乙二醇損失增加, 主要是當制冷溫度達到- 25℃以下低溫時, 乙二醇水溶液的粘度逐漸變大, 起乙二醇發泡, 烴醇密度差變小, 烴醇不容易分離, 一部分氧化鋁篩乙二醇會損失到烴里面, 從而影響乙二醇的回收, 為了減少乙二醇的損失, 常采取提高制冷溫度或加消泡劑的方式來減少乙二醇的損失, 加的化學消泡劑常為長鏈烷基噻吩基酮類, 但化學消泡劑的選擇難度較大, 添加甲醇也能起到消泡的作用,但甲醇易揮發, 回收難度較大, 從運行成本考慮, 常采取升高制冷溫度和輔助加甲醇的方式。塔里木油田牙哈作業區凝析氣處理站的天然氣制冷溫度設計為- 36℃, 而現在運行的制冷溫度為- 18℃, 從而影響了水露點的進一步減低。2 分子篩脫水、丙烷輔助制冷及膨脹機制冷相結合的脫烴方式這種制冷方式工藝復雜, 經過分子篩脫水后的制冷溫度可達到- 75℃, 水露點可達到- 90 ℃, 能夠回收大量的輕烴。再生分子篩的再生氣含有大量的水, 為了回收這部分天然氣, 常采用將再生氣冷卻分離部分水后與經過分子篩脫水后的天然氣混合后作為合格氣一起外輸, 但由于再生氣冷卻脫水溫度較高( 40℃) , 與經過分子篩脫水后的天然氣混合后水露點升高, 從而影響了外輸氣的水露點。塔里木油田桑吉作業區吉拉克凝析氣處理站經過分子篩再生后的天然氣的水露點為- 70℃, 再生氣的水露點為27℃, 兩者混合后的水露點為6.7℃, 為了進一步降低外輸氣的水露點, 對再生氣工藝流程進行了改造,利用裝置余冷, 將再生氣溫度降低到- 15℃, 在降溫前先加注乙二醇, 脫水后的天然氣的水露點可達到- 30℃, 可作為合格氣滿足管輸的要求, 而乙二醇富液再生后重復使用。

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