天然气脱水技术

天然气脱水技术内容摘要：

水系统，因此在相同处理能力下，其体积较小； ② 天然气超音速脱水系统没有大的转动部件和化学处理系统，其可靠性很高，日常维护很少，允许在最苛刻环境中运转，易实现无人职守； ③ 天然气超音速脱水技术利用天然气本身的压力工作，能够在瞬间启动和停止工作，并且不需要大量的外部能源供应； ④ 工艺工程中不添加化学药剂，避免了化学药品对环境的危害； ⑤ 天然气超音速脱水系统投资少，操作方便，可靠性高，不需外加动力，故其运行费用低。 我知道一种 VORTEX TUBE 技术，利用压缩空气通过特制的旋流管达到超音速后出现冷热空气分离的现象。 这种技术我们常用来作为高温地区正压通风仪表盘的降温设备，也是近年来新开发的技术。 不过是否可以用到天然气脱水还有待考证。 天然气超音速脱水技术属于天然气脱水方法中的低温冷凝法。 核心部件为超音速分离器，其基本原理是利用拉瓦尔喷管，使天然气在自身压力作用下加速到超音速， 这时天然气的温度和压力会急剧下降，使天然气中的水蒸气冷凝成小液滴，然后在超音速下产生强烈的气流旋转将小液滴分离出来，并对干气进行再压缩。 1. 旋流分离器 超音速旋流分离器是天然气超音速脱水系统的核心设备。 其结构见附图所示。 （ 1–拉瓦尔喷管； 2–分离叶片； 3–气 –液分离器； 4–扩压器）它是由拉瓦尔喷管、分离叶片、气 液分离器、扩压器组成。 主要工作原理如下： ① 拉伐尔喷管将天然气绝热膨胀至超声速，同时形成低温低压； ② 低温使天然气中的重烃和水蒸气达到过饱和状态开始凝结，发生成核现象，并且液滴开始生长，形成气液混 合物； ③ 气液混合物贴着尾翼流过直管，形成高强度的旋流场，液滴受到离心力作用被抛至管壁； ④ 由于同轴旋流，液体在管壁流动而干气居于主流中心，分离器实现气体和凝析液分离； ⑤ 经过一道微弱冲击波，生成的干气接着进入扩压管，速度转化为压力，气流压力恢复到进口压力的 70%~80%。 分离出的凝析液经过一个液体除气装置除去带出的部分气体，并将这部分气体与干气流汇合。 天然气超音速脱水系统如附图所示。 其中： ① 进口冷却器的作用是降低进入分离器的天然气温度，在相同的条件下可以达到更低的露点，有利于提高脱水的深度； ② 气 –气换热器的作 用是使进口天然气与输出的低温干气进行换热，可以进一步降低进口天然气的温度，并且提高输出干气的温度； ③ 进口分离器的作用是分出天然气中包含的细小固体颗粒和小液滴，减小超音速分离器的载荷和磨损； ④ 气液分离器的作用是从分离后的液体中进一步分离出气体，并将气体输入干气系统。 一种采用全新工艺技术的天然气三甘醇脱水装置在长庆石油勘探局科技工程有限责任公司研制成功，并投入新疆油田和吐哈油田天然气生产。 该产品的研制成功进一步提升了国内天然气脱水工艺水平，填补了国产撬装天然气三甘醇脱水装置在新疆天然气市场应用的空白。 随着我 国天然气工业的迅猛发展，三甘醇脱水撬装装置在天然气田的需求量也越来越大。 由于国内三甘醇脱水撬装装置的工艺技术发展相对滞后，长期以来，市场一直被美国、加拿大等国外公司垄断。 2020 年以来，长庆科技工程有限责任公司针对我国天然气田开发的特点，在借鉴世界先进技术基础上，立足自主创新，加大三甘醇脱水撬装装置的国产化研制力度。 国产天然气三甘醇脱水撬装装置在工艺流程、自动化控制、燃烧方式等关键环节突破了国外产品模式，脱水能力、三甘醇损耗率、撬装化水平、安全可靠性和节能环保等部分关键技术指标优于或超过国外产品，成 套装置和生产成本大幅度降低，完全满足了我国天然气开发建设的需要，并为今后参与国际市场竞争奠定了基础。 目前，三甘醇脱水撬装装置已经形成 3 大类 13 个品种。 新疆油气田天然气主要采用三甘醇和 J—T 阀低温脱水技术。 重点阐述了，近几年国内外天然气脱水新技术一超音速脱水技术工作原理和发展及应用状况。 该项技术是利用天然气自身压力能，通过拉瓦尔喷管加速到超音速，使天然气温度和压力急剧下降，在超音速下产生强烈的气流旋转将液滴分离出来，并对干气进行再压缩，达到脱水效果。 该项脱水技术相比传统使用的三甘醇和和 J—T 阀低温脱水技术 ，具有组橇方便灵活、缩短建设周期、降低工程投资和运行费用的优势，该技术在新疆油气田的沙漠边缘气田应用前景广阔。 天然气进入输送管路前进行集中处理的重要的环节。 通过脱除天然气中的水分 ,可以有效防止水合物的生成 ,避免堵塞 管道阀门 ,减小管路压降 ,从而保证安全 生产。 透平膨胀机制冷脱水技术 和 J T 阀脱水技术是油气田生产过程中常用的两种方法 ,它们可充分利用天然气自身 压力 进行膨胀制冷 ,有效脱出天然气中的水分 ,降低天然气的水露点 ,但是这些技术也存在着许多缺点 ,如 设备 庞大、投资高、能耗大、需要加注 化学 药剂等 ,还会造成一 定的环境污染。 天然气超音速脱水是一种新型的脱水技术 ,该 工艺 技术许多优点。 超音速分离技术是荷兰的 Twister 公司于 2020年推出的一种全新的天然气处理技术。 2020 年 11 月 ,位于尼日利亚的试验 装置 开始运转 ,成功地将 815 105m3 /d 的天然气脱水到管线 要求的标准。 Twister 公司为马来西亚的 Sarawak 气田 设计 一套超音速分离天然气处理装置 ,该 项目 已于 2020 年 2 月投入生产。 国内对超音速分离脱水技术的 研究 已取得了一些成果 ,申请了部分专利。 江汉机械研究所与有关单位进行了 基础 理论研究以及计算机数值 模拟 研究工作 ,取得了一系列成果 ,推出了几项关键技术。 目前 ,该技术已在长庆油田采气二厂进行了现场试验。 超音速分离器 应用 了热力学第一定律的 原理 ,通过增加进口气流速度 ,将气流压力能转化为动能来获得温降。 超音速分离的基本原理是利用拉瓦尔喷管 ,使天然气在自身压力作用下加速到超音速 ,这时天然气的 温度 和压力会急剧下降 ,使天然气中的水冷凝成小液滴 ,然后在强烈气流旋转的作用下将小液滴分离出来 ,并对干气进行再压缩。 超音速分离脱水技术用于 石油 天然气脱水工艺中 ,具有很高的运转安全性和可靠性 ,并 能获得很好的经济收益 ,并可很好解决天然气输送的水露点控制问题。 国内的气田多使用多井集气工艺 ,天然气采气管线的压力一般在 10MPa 以上 ,经过 J T阀节流降压至 4～ 8MPa 后进入集气管线。 油田伴生气和凝析气田气通常采用透平膨胀机制冷脱水技术。 在这些技术中为防止输送和节流过程中生成水合物 ,常采取加热、注醇和 低温分离等措施。 天然气超音速分离技术容易形成体积小、 质量 轻、成本低、可靠性高的脱水橇 ,并可以充分利用天然气的压力能 ,非常适合气田天然气脱水及油田伴生气和凝析气田气脱水 ,取代加热、注醇、低温分离和三甘醇 脱水等 系统。 同时当进气压力大于 7 MPa 时 ,超音速分离技术相对于 J T 阀节流制冷脱水技术和透平膨胀机制冷脱水技术具有很大的经济及技术优势。 而且超音速分离脱水装置可有效脱除气流中的 CO H2 S 等 气体 和汞等杂质 ,避免了这些物质对天然气处理工艺的影响。 对于长距离管线和天然气处理厂 ,这项技术可能的用途包括 2 个方面。 对于气温比较高的地区 (如四川 ) ,经过天然气超音速分离系统处理后 ,天然气的水露点可满足外输的要求 ,因此可以替代传统的脱水系统。 对于气温比较低的地区 ,替代的方式有 2 种 :在气温较高的季节(春、夏 、秋 )可以完全替代传统的脱水系统 ,在低温季节 ,作为传统脱水系统的预脱水系统 ,可以大大减小传统脱水系统的载荷 ,从而减少投资和 运行 费用。 我也一直在关注超音速分离技术。 俄罗斯也介绍过起 3G技术，准备在塔里木油田应用。 请问楼上，长庆二厂应用的效果如何，我非常想了解，长庆这个项目超音速分离器的处理量，进入分离器前后的温度和压力，进入超音速之前需要做哪些预处理。 进口流量和压力变化，该分离器的适应性。 与其它脱水方法比较，天然气超音速脱水技术具有以下优点： ① 天然气超音速脱水系统比较简单，需要的设备少，易形成橇装系 统。 由于天然气高速通过脱水系统，因此在相同处理能力下，其体积较小； ② 天然气超音速脱水系统没有大的转动部件和化学处理系统，其可靠性很高，日常维护很少，允许在最苛刻环境中运转，易实现无人职守； ③ 天然气超音速脱水技术利用天然气本身的压力工作，能够在瞬间启动和停止工作，并且不需要大量的外部能源供应； ④ 工艺工程中不添加化学药剂，避免了化学药品对环境的危害； ⑤ 天然气超音速脱水系统投资少，操作方便，可靠性高，不需外加动力，故其运行费用低。 油气田天然气脱水、脱烃技术的重大突破 北京金都源泉科技发展有限公司从 俄罗斯独家引进了一种有效的分离和加工天然气的新技术 3S 超音速分离技术。 该技术及装备已在国外石油天然气行业被成功应用。 超音速分离器 (Super Sonic Separator 简称 3S)，是俄罗斯专家团将航天技术的空气动力学成果应用于油气田天然气处理、加工领域而研发的新型、高效分离设备。 天然气超音速脱水、脱烃技术属于低温冷凝法 ,利用拉瓦尔。