分子筛脱水装置的工艺设计及应用

分子筛脱水是目前国内外应用较广泛、技术较成熟的脱水工艺。分子筛脱水具有受进口介质的工艺参数(压力、温度、流量)影响小,适应性强,对装置的腐蚀性小,装置操作简单,占地面积小等特点,能够满足天然气深冷加工要求。本文结合工程应用实例,对天然气分子筛脱水工艺流程、工艺计算、主要工艺参数选择、分子筛脱水塔内部结构进行了讨论。     

煤层气三甘醇脱水优化设计

目前,我国煤层气脱水工艺主要参照低压气田脱水处理方法,存在工程投资大、工艺能耗高等问题。煤层气低产的开采特点决定了煤层气集输处理工艺的重点在于节省投资提高处理工艺的适应性。对现役煤层气脱水工艺存在的问题进行了分析,发现现役工艺主要存在过滤分离器、甘醇泵及缓冲罐使用效果差、贫富甘醇换热效果差等问题。针对工艺流程和工艺设备提出了改进措施,以提高脱水效率,降低工程投资,改善工艺适应性,达到节约能耗的目的。最后以山西沁水煤层气气田的气质为例,使用HYSYS软件分别对传统设计和优化设计进行了模拟比较,模拟结果显示,与传统设计相比,该煤层气三甘醇脱水优化设计可有效降低约65%的综合能耗,具有脱水效率高、适应性强、工程投资和能耗低的特点。     

改进的分子筛脱水装置在页岩气脱水中的应用

页岩气开发过程中多在集气站进行脱水处理,工艺多采用三甘醇(TEG)脱水,但边远页岩气单井的开发需脱水后再进入外输管网。针对这类单井产气量小、工况不稳定等特点,若采用三甘醇脱水工艺,存在投资和运行成本增加、装置运行不稳定等问题。通过对重庆页岩气公司足202井的特点进行分析,综合比较了分子筛与三甘醇脱水装置的优缺点,并对工艺与设备进行了集成创新,提出了利用分子筛进行井口气脱水的新思路,研制出一套处理量为12×104 m^3/d的撬装分子筛脱水装置,并在现场进行了成功应用。分析结果表明,装置满足脱水需求,节省了投资和能耗。另外,装置在针对性和适用性上有许多亮点,在自动化和信息化方面进行了有益的尝试,可为类似天然气分子筛脱水系统的设计提供参考。     

储气库三甘醇脱水装置大型化技术研究

三甘醇脱水工艺是国内外普遍使用的天然气吸收脱水技术,目前盐穴型和干气气藏型储气库均采用此技术脱除天然气中饱和水分。随着大库容储气库项目的不断建设,注采气量不断攀升,对采出气天然气脱水设备大型化的需求越来越多。为适应大型储气库的脱水需求,建设节约占地面积、降低装置能耗、增强工况适应性的大型化三甘醇脱水装置势在必行。结合目前国内外典型三甘醇脱水装置建设情况,以及对国内某储气库三甘醇脱水装置大型化设计方案的对比研究,通过工艺模拟计算、设备制造能力调研、装置能耗分析计算,确定三甘醇脱水装置大型化的最佳经济点和工况适应性;完成了工艺流程优化、生产过程的物料平衡分析,得出了大型三甘醇脱水装置的实际负荷对应关系,以及大型化合理运行最佳经济点;优化总结出三甘醇脱水装置大型化规模的选择和设计思路,确定了直燃加热方式的最佳规模。     

分子筛脱水装置节能探讨

以分子筛脱水装置实际设计数据及操作参数为例,对分子筛脱水装置在工艺方案选择、设备设计、操作参数调整等方面进行了详细节能阐述,为天然气分子筛脱水装置的设计提供参考,为分子筛脱水装置降低能耗提供思路。     

天然气净化装置用主要设备

对天然气净化厂中与天然气净化密切相关的两大装置——脱硫和脱水装置中的主要设番脱硫吸收塔、脱水吸收塔等的工艺过程、工艺作用和原理进行了较为详细的描述。对设备的结构形式、结构特点、介质对设备的腐蚀状况、设备材料的选择和检测以及设备制造中的特殊要求等作了概述。以便工程设计人员在设计中参考和借鉴。     

天然气三甘醇脱水装置节能分析

目前,国内多数三甘醇脱水装置运行状况正常,基本能达到管输天然气水露点的要求,但现有三甘醇脱水装置普遍存在甘醇贫富液换热效果差、高压甘醇富液的压力能未得到有效利用、工艺参数不够优化等问题,导致脱水装置的能耗偏高。为了有效降低脱水装置的能耗,实现脱水装置的节能运行,本文分析了国内三甘醇脱水装置用能方面存在的主要问题,提出了甘醇脱水装置的主要节能措施,并对常规的三甘醇脱水装置工艺流程进行节能改进。在流程中应用了先进的能量转换泵和高效的板式换热器,取消了甘醇泵前水冷却器、循环水系统及泵出口缓冲装置。本文对脱水工艺的应用实例进行了工艺模拟和能耗分析,分析表明：与常规三甘醇脱水装置相比,改进后的甘醇脱水工艺节能效果显著,提高了能量综合利用率,简化了工艺流程,在工艺设计和技术改造中值得推广使用。     

双进料双电场电脱盐系统的应用

中国石油化工股份有限公司齐鲁分公司胜利炼油厂第Ⅳ套常减压蒸馏装置加工高硫高酸-中间基原油,常压塔上部腐蚀严重,常减压蒸馏装置常顶循环和常一线系统出现了多处管线腐蚀穿孔。为提高装置电脱盐系统脱盐、脱水效果,减轻常压塔的腐蚀,增上了第三级电脱盐罐,采用某公司的双进油双电场电脱盐脱水设备。该双进油双电场电脱盐设备具有体积小,占地少,有效地提高了处理量的特点,针对原油性质的变化,调节手段灵活,对不同的原油性质双进油双电场电脱盐具有很好的适应性。通过对电脱盐罐参数的优化,有效地提高了原油脱盐、脱水效率,降低了电脱盐罐的电耗,脱后原油水的质量分数降至0.2%、盐的质量浓度降至3 mg/L,效果理想。     

一种特殊气质分子筛脱水方案设计

本文以哈萨克斯坦让纳若尔油田湿气回注工程的实际设计数据为例,对含硫天然气中同时含部分氧气的特殊气质的分子筛脱水工艺方案,从其主要工艺特点、设备选择、材料选择、平面布置、主要节能措施、能耗等方面进行了阐述,为含氧及硫化氢天然气分子筛脱水装置的设计提供了参考。     

液化气回收装置的国产化技术改造探索

大港油田天然气公司于1994年引进的LPG回收装置采用IFPexol工艺进行天然气脱水,装置投产后出现了冷箱冻堵、甲醇含量超标以及酸性组分腐蚀管道等问题.介绍了增加精脱硫系统与除油器以及冷箱改造的工艺情况以及再次对回收装置进行分子筛脱水工艺改造的情况.采用分子筛脱水工艺改造后,LPG回收装置的运行状况得到了明显的改善,减少了非正常停车时间,延长了回收装置的使用寿命,提高了产品的质量和产量.     

含BTEX三甘醇再生废气的回收利用

三甘醇脱水工艺是天然气工业中应用最早也最为普遍的一种方法。通常,采用气提再生对三甘醇贫液进行提浓,使得外输干气水露点达到环境要求。目前,由于三甘醇脱水工艺中再生废气采用直接排放的方式,当天然气中含有BTEX组分时,对环境与生产人员造成极大的危害。通过HYSYS模拟,论证了三甘醇脱水典型工艺流程,再生废气经过冷凝后回收用作气提气的改进工艺与DRIZO脱水工艺。分析得出,DRIZO脱水工艺脱水效果好,能耗低且能显著降低BTEX的排放,有效解决了再生废气的污染及三甘醇损失等问题,具有较高的推广价值。     

长庆气田脱水橇闪蒸气的利用改造

长庆气田引进国外脱水设备，实行小站脱水、干气输送的工艺。在该工艺中，脱水橇三甘醇脱水剂在循环中携带的闪蒸气最终被完全排入大气，既污染环境，又不经济，为此我们进行了闪蒸气利用改造。将闪蒸气作为脱水橇重沸器的主燃料，取得了良好的社会、经济效益。     

英买力凝析气田分子筛脱水工艺的优化

英买力凝析气田采用分子筛脱水工艺对天然气进行脱水，并首次在国内使用高压、高温湿气对分子筛进行再生，在投产过程中出现了分子筛脱水和再生效果不好、填料漏失、床层垮塌、过滤器堵塞等问题。针对这些问题，对影响分子筛脱水的各个因素进行理论分析，并结合投产时的实际情况提出了修改控制程序、提高再生温度、控制再生气升温速度、减小环境影响、锥形过滤器增加滤网等一系列的措施，最终使分子筛达到理想的脱水效果，为西气东输提供了合格的天然气，为以后相似条件下采用分子筛脱水工艺的操作提供了经验。     

顺北二区高含硫天然气脱水工艺技术研究

目的通过天然气脱水有效降低H₂S对高含硫天然气矿场集输系统的腐蚀危害。 方法在国内外高含硫天然气脱水技术研究的基础上,优选确定了三甘醇溶剂吸收法作为顺北二区高含硫天然气的脱水处理工艺,并在传统三甘醇脱水工艺流程的基础上充分考虑了顺北二区高含硫天然气的特点,局部优化改进了传统三甘醇脱水工艺流程,增加了原料气进吸附塔前的分离处理工艺和闪蒸气回收处理工艺;同时,基于富甘醇预热位置、再生纯度以及H₂S的影响,开发了两级贫/富液换热预热、LNG气化气提的富甘醇再生工艺流程。 结果改造后,脱水工艺通过增压回收处理实现了脱水系统含硫尾气零排放,通过LNG气化气提实现了三甘醇高效脱硫和提纯相结合,解决了酸性环境下再生装置的腐蚀及检修难题。 结论该脱水工艺有利于顺北二区总体开发规划的实现,形成了适用于顺北二区高含硫天然气的高压集输脱水流程,为后续顺北天然气区块的进一步开发提供了技术支撑。      

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v根据文献数据，分析了天然气采输过程中形成水合物的热力学和动力学条件。研究结果认为，加注水合物抑制剂是防止水合物形成的重要措施，近期国外开发成功的动力学天然气水合物抑制剂，如N 乙稀基吡咯烷酮的聚合物（NVP）、NVP的均聚物（PVP）是一个重要的发展方向，应引起充分地重视。此类抑制剂是在水合物形成晶核和生长的初期吸附在其表面，从而延缓了水合物晶体达到临界尺寸的生长速度。此类抑制剂虽价格较贵，但用量一般不超过3%，且药剂对环境的影响很小。同时指出，对高含硫天然气的采输而言，原料气脱水是防止水合物形成最有效的措施，而脱水工艺则以冷冻法为首选。     

H_2S对天然气处理设备的腐蚀及相应对策

天然气处理设备,如矿场集输中的过滤分离器、气液分离器、脱水吸收塔、固体脱硫塔,天然气净化厂中的原料气过滤器、原料气分离器、脱硫吸收塔、再生塔、酸气分离器、活性炭过滤器等,所接触的介质基本上都含有水和硫化氢,这种介质环境对设备会产生电化学腐蚀、硫化物应力开裂(SSC)和氢诱发裂纹(HIC)。针对硫化氢对设备的不同腐蚀情况,在设备设计时应采取相应的对策和措施来防止腐蚀,以确保设备的安全运行和使用寿命。     

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天然气膜法脱水工艺技术是近年来发展起来的高新技术，该技术使膜分离技术和固体催化转化技术相结合，既克服了传统工艺脱水的不足，又使集成工艺的优势得以充分发挥。其中天然气膜法脱水工艺技术是天然气“净化”的重要核心内容之一。它利用气体不同组分通过薄膜时的速率分异现象将天然气中的饱和水蒸气除去，从而降低天然气水露点，以达到天然气管输要求。并介绍了天然气膜法脱水的工艺流程，该工艺通过在长庆气田的工业性试验，取得了技术上的成功，与常规的三甘醇脱水工艺相比，具有明显的优越性。     

Experimental investigations on the phase behavior of the aromatic mixtures regarding the performance enhancement of natural gas dehydration processes in petroleum industry

The phase behavior of ternary systems in three-phase separator including benzene-heptane-water and toluene-heptane-water are investigated at 298.15 K and 308.15 K. It is shown that the water solubility in hydrocarbon phase and the benzene and toluene solubilities in aqueous phase decrease considerably with increasing n-heptane concentration. Moreover, the discarded water phase from three-phase separator to the environment in azeotropic regeneration process is less contaminated by aromatic compounds (BTEX) in comparison with the one in the traditional dehydration process. It is shown that the n-heptane can be used as a stripping medium in the azeotropic regeneration process to achieve less than 1% water in the TEG solvent employed for natural gas dehydration process of gas refining plants.     

我国南海天然气开发前景展望

截止到2007年底,我国南海探明天然气地质储量已达到3 235×10⁸ m³,天然气年产量为60×10⁸ m³,占我国海上天然气总产量的88%。在该区的勘探开发实践证实：①我国南海具有丰富的天然气资源;②南海是我国海上最重要天然气生产基地;③深水天然气勘探所获得的重大突破,使得南海天然气勘探开发具备了进一步发展的广阔前景。但是,南海天然气开发也面临着许多挑战：自然环境条件恶劣,勘探开发投资大、成本高,深水勘探开发经验不足,存在海域争端等。对此,应采取以下措施：①继续坚持自营与合作并举,加快南海天然气勘探开发步伐;②以开发荔湾3-1气田为突破口,全面掌握深水勘探开发技术;③建立自己的深水研发和装备队伍;④努力推动南海争议区的共同开发工作进程。结论认为：南中国海蕴藏着丰富的油气资源,有望建成大型天然气生产基地,如果战略目标明确、规划落实、勘探开发资金到位,2020年前后南海有望形成400×10⁸～500×10⁸ m³的天然气年产能力。