天然气低温分离制冷能耗分析与估算

榆林气田南区天然气净化处理采用丙烷制冷低温分离脱水脱烃处理工艺,应用比较普遍的大面积换热预冷技术,利用丙烷制冷产生的小温降先将天然气大幅度预冷,再经过丙烷制冷达到分离温度。本文通过对制冷分离前后天然气进行全组分分析,利用处理前后系统中各物质条件(温度、状态)的变化情况建立数学模型,对天然气低温分离所需制冷量进行分析估算,为丙烷制冷系统改造提供参考依据。     

丙烷压缩循环制冷低温天然气处理工艺技术在榆林气田的应用

长庆榆林气田南区采用集气站节流膨胀制冷低温分离的工艺技术,但在管输中有反凝析现象,影响了正常生产。同时考虑气田生产后期气井压力降低,大部分气井压力将不能满足天然气进集气站节流制冷达到低温分离的条件。为此选用丙烷压缩循环制冷低温天然气处理工艺技术,集中对天然气进行脱油、脱水处理,取得了满意的效果。文章介绍了在长庆榆林气田南区采用丙烷压缩循环制冷低温天然气脱油、脱水工艺技术以满足外输天然气水、烃露点的要求。     

丙烷压缩循环制冷低温天然气处理工艺技术在榆林气田的应用

长庆榆林气田南区采用集气站节流膨胀制冷低温分离的工艺技术，但在管输中有反凝析现象，影响了正常生产。同时考虑气田生产后期气井压力降低，大部分气井压力将不能满足天然气进集气站节流制冷达到低温分离的条件。为此选用丙烷压缩循环制冷低温天然气处理工艺技术，集中对天然气进行脱油、脱水处理，取得了满意的效果。文章介绍了在长庆榆林气田南区采用丙烷压缩循环制冷低温天然气脱油、脱水工艺技术以满足外输天然气水、烃露点的要求。     

小压差大温降工艺在榆林气田的应用

直接节流膨胀制冷工艺是轻烃回收用低温分离方法中最常见的一种，要求天然气必须有较大的可利用压能和压差。为了在低压气田、气井上应用直接节流膨胀制冷工艺，首先采用动态模拟方法分析了小压差产生大温降的原理，采用节流阀小压差节流制冷、大面积换热预冷，换热与节流所形成的温差差距相互推动，最终能形成稳定的低温，从而获得大的温度降。小压差大温降工艺在长庆榆林气田上古生界气藏得到了应用并获得良好效果，为低压气田采用直接膨胀制冷工艺实施轻烃回收提供了现场试验依据。     

小压差大温降工艺在天然气处理厂的应用研究

榆林天然气处理厂天然气处理单元采用丙烷压缩循环制冷、低温浅度分离配套工艺,丙烷压缩机设计选型偏大,能耗较高。探讨用节流阀形成小压差产生小温降,通过大面积冷箱产生大温降,达到低温分离条件,代替丙烷循环制冷系统,提高工艺运行经济效益,达到节能降耗的目的。     

苏里格气田天然气露点控制工艺研究与应用

根据苏里格气田采出气微含凝析油的气质特点,结合产品天然气指标要求及天然气露点控制工艺的具体应用,确定低温分离工艺。利用Unisim Design软件详细分析了冷凝温度的确定方法和过程,论述了制冷工艺和预冷换热器、低温分离器等关键设备的选择。选用丙烷制冷工艺,带低翅片换热器管的管壳式换热器回收冷量;低温分离器选用壳牌公司专利产品SMSM型高效分离元件。苏里格气田6座天然气处理厂的设计和运行表明,以丙烷为外加冷源的低温分离工艺完全适用于苏里格气田天然气露点控制。     

长庆气田天然气处理工艺研究

根据长庆上、下古气田气藏的不同地质特征,在长庆气田榆林气区采用了天然气低温分离工艺。介绍了国内外天然气处理工艺的发展历程和目前的应用情况。论述了天然气低温分离工艺的技术特点、工作原理、技术流程以及在生产中确定和控制低温分离温度的方法,同时还介绍了新创造的小压差节流制冷工艺的原理和应用情况。     

榆林南区地面工艺运行参数优化

榆林天然气处理厂建成后,采用丙烷压缩循环制冷低温分离天然气处理工艺技术,榆林南区天然气生产工艺流程变成各集气站分散节流制冷、低温浅度分离、无凝液气相输送,天然气处理厂低温集中制冷脱油脱水工艺模式,地面工艺运行参数随之发生了变化。本文介绍了根据季节对工艺运行参数进行适当调整优化的过程,以使工艺运行更经济、更合理。     

榆林南区地面工艺运行参数优化

榆林天然气处理厂建成后，采用丙烷压缩循环制冷低温分离天然气处理工艺技术，榆林南区天然气生产工艺流程变成各集气站分散节流制冷、低温浅度分离、无凝液气相输送，天然气处理厂低温集中制冷脱油脱水工艺模式，地面工艺运行参数随之发生了变化。本文介绍了根据季节对工艺运行参数进行适当调整优化的过程，以使工艺运行更经济、更合理。     

国外某油田放空天然气轻烃回收工艺研究

由于国外某油田伴生气全部用于放空,为了提高资源利用率,保护生态环境,对该放空天然气进行C3+组成回收,生产液化石油气(LPG)和凝析油。为此,开展了丙烷制冷+膨胀机制冷+DHX工艺回收轻烃方案设计研究,采用天然气两级预冷的丙烷制冷+膨胀机制冷+DHX工艺,并进行工艺参数优化。研究结果表明:设计的三种轻烃回收方案均能满足产品天然气中组成指标要求,DHX塔操作压力增加导致脱乙烷塔顶气抽出量明显增加,在满足产品天然气指标条件下,脱乙烷塔顶气抽出量范围逐渐变窄; DHX塔操作压力一定时,随着脱乙烷塔顶气抽出量增加,产品天然气中丙烷含量先减小后增加。较优的工艺参数是原料天然气一级预冷温度5℃,二级预冷温度-35℃,DHX塔操作压力1.60 MPa,脱乙烷塔操作压力3.05 MPa,脱乙烷塔顶气抽出量585 kmol/h。放空天然气能够回收LPG和凝析油47.97 t/d,生产天然气280×10~4m~3/d,经济效益显著。该研究成果对国内外油气田开展放空天然气回收利用具有参考意义。     

高温水源热泵在天然气处理中的应用

回收利用天然气处理装置中的余热来解决装置的生产伴热和房屋采暖可实现节能降耗。根据中国石油大港油田天然气公司天然气处理装置的特点建立的高温水源热泵技术，是一套服务于生产排污管线伴热和房屋采暖的实用技术。它与分子筛脱水技术相结合，形成了独特的高温水源热泵技术，成功地将天然气处理装置中压缩机出口天然气的热量加以回收，产生60～70 ℃的高温水，达到为装置的排污管线伴热和房屋采暖的目的，为天然气处理系统应用高温水源热泵提供了经验。     

榆林南区低温分离工艺运行分析

榆林气田南区从2001年建成投产以来，目前已有20×10⁸m³/a的生产规模。榆林南区为产少量凝析油的低渗透气藏，其开发难度较大。为了高效合理地进行开发生产，在总结榆林气田南区低温分离工艺技术和实际应用效果的基础上，结合气田采用的高压集气、集中注醇、多井加热、节流制冷等配套工艺技术，研究了榆林南区低温分离工艺的运行特征、运行效果，并进行了评价，为下步优化该区低温分离工艺提供了可靠的依据。     

榆林气田新旧低温分离工艺的对比分析

榆林气田天然气中含有微量凝析油，在管输中有液态烃析出，不能满足下游用户的要求。为彻底解决该问题，先后在榆总站建设了两套大面积换热、节流、低温分离工艺装置，并在现场进行了工业性试验。试验从换热效果、装置所用的甲醇量、外输的烃露点等方面进行，取得了技术上的成功。为此，对新旧低温分离工艺运行参数以及换热器的性能等进行了对比分析，在相同的压差下，管翅式换热器比板翅式换热器的换热效果更好，且运行费用低，操作难度降低。同时，在节流后一定的温度条件下，需要的节流阀前后的压差较小，说明低温分离工艺不仅能合理利用天然气自身的能量，而且对微含凝析油气田的地面工艺具有借鉴意义。     

天然气处理厂丙烷制冷系统节能改造

针对中国石油长庆油田公司榆林天然气处理厂丙烷压缩循环制冷系统高能耗、低能效的运行现状,为有效提高运行效率、降低能耗,在确保不影响压缩机性能和天然气处理量的前提下,利用HYSYS软件对处理天然气所需的制冷量进行了模拟核算,确定了压缩机的实际制冷功率,通过降低转速提高电机负载率来实施节能改造。节能改造实施后,对制冷系统的能效、工艺运行参数及节能情况等进行了综合分析评价,结果显示：①COP值增大,压缩机平均效率提升35%～40%,工艺运行参数完全满足生产要求,整个丙烷制冷系统运行更加协调,制冷系统年可节电约200×10⁴ kW·h;②稳定负荷状态下,由于压缩机的转速降低,其运行噪声明显降低,工作环境明显改善;③由于电机启动条件改善,压缩机转速降低,轴承振动、磨损减小,保养间隔将适当延长。     

绕管式换热器在天然气处理中的应用浅析

绕管式换热器应用于天然气处理工艺时效果不稳定,频繁出现冻堵且换热效率大幅度下降。通过分析绕管式换热器结构及除垢工艺,掌握其换热和运行、维护的特点,并以克拉美丽天然气处理厂的原料气预冷器为例,找出冻堵和换热效率低的原因,结合绕管式换热器和天然气处理工艺特点提出了关于绕管式换热器应用的建议:根据气质条件确定换热器物流安排;严格控制原料气杂质含量;均匀注入防冻剂,为绕管式换热器在天然气处理工艺中的安全平稳运行及节能提供了解决方案。     

克拉美丽气田天然气烃水露点控制工艺改造

克拉美丽气田天然气处理站烃水露点控制工艺采用J-T阀节流制冷,注乙二醇防冻的低温分离工艺,但其外输天然气烃水露点出现不稳定、不合格现象。应用HYSYS软件根据天然气处理流程的物料及能量平衡评价烃水露点控制工艺,结果为:高压节流注醇工艺选择合理;通过对其核心设备包括低温分离器和气-气换热器结构及工作性能分析,找出烃水露点不合格的主要原因是低温分离器和气-气换热器选型不合理。根据克拉美丽天然气处理站烃水露点不合格原因提出了改造方案:沿用高压节流注醇工艺,其关键设备选型采用两台管壳式换热器(固定管板式)串联+SMMSM高效分离器的组合方案,将外输天然气烃水露点计算值控制在-13℃左右,考虑低温分离器与烃水露点的实际温差,可控制外输气烃水露点能达到小于-5℃的要求。     

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长庆榆林气田在开始建设时采用了常温分离的技术工艺，但在生产中发现集气、输气管道中有凝析油析出。影响了正常生产。为此，首先在榆—9集气站改用低温分离的集输工艺，经过工业模拟试验，目前已在该气田其他集气站逐步推广。章介绍了在长庆榆林气田南区上古生界气藏开采中，充分利用气藏地层压力，采用节流制冷脱油、脱水的低温分离工艺，以满足外输天然气水、烃露点的要求。     

“膨胀机＋重接触塔”天然气凝液回收工艺的优化

为了实现对新建渤西油气处理厂的“膨胀机＋重接触塔（DHX）”天然气凝液回收工艺的优化,筛选出了影响丙烷收率和装置能耗的关键参数（低温分离器的冷凝分离温度和压力、膨胀机的膨胀比、重接触塔顶温度和脱乙烷塔底温度）,通过比选,确定了干气外输压缩机进口压力（1 000 kPa）、膨胀机的膨胀比和主要设备的操作压力。根据Hysys工艺模拟计算结果,对各主要设备的操作温度对丙烷收率和能耗的影响规律进行了分析,结果发现：①低温分离器入口温度越低,丙烷收率越高,但是温度过低会导致脱乙烷塔底热负荷大大增加,即能耗增加;②脱乙烷塔顶气相经冷箱Ⅱ换热冷凝后进入重接触塔顶的温度越低,丙烷收率越高,脱乙烷塔底热负荷基本不变,但存在一个温度极限值,当进入重接触塔顶的温度低于-92 ℃时,塔底热负荷呈直线趋势急剧增加;③采用重接触塔工艺方案时,脱乙烷塔底温度越高,丙烷收率越高,塔底的热负荷也越高。当塔底温度高于56 ℃（极限值）时,塔底热负荷呈直线趋势急剧增加,丙烷收率出现陡降。经综合考虑,确定了该工艺的最佳操作温度（低温分离器入口温度为-39 ℃,脱乙烷塔顶气相经冷箱Ⅱ换热冷凝后进入重接触塔顶的温度为-86 ℃,脱乙烷塔底温度为52 ℃）,实现了丙烷收率和能耗之间的平衡和收益最大化。