【文章內(nèi)容簡介】 水系統(tǒng)，因此在相同處理能力下，其體積較??； ② 天然氣超音速脫水系統(tǒng)沒有大的轉(zhuǎn)動(dòng)部件和化學(xué)處理系統(tǒng)，其可靠性很高，日常維護(hù)很少，允許在最苛刻環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)，易實(shí)現(xiàn)無人職守； ③ 天然氣超音速脫水技術(shù)利用天然氣本身的壓力工作，能夠在瞬間啟動(dòng)和停止工作，并且不需要大量的外部能源供應(yīng)； ④ 工藝工程中不添加化學(xué)藥劑，避免了化學(xué)藥品對環(huán)境的危害； ⑤ 天然氣超音速脫水系統(tǒng)投資少，操作方便，可靠性高，不需外加動(dòng)力，故其運(yùn)行費(fèi)用低。我知道一種 VORTEX TUBE 技術(shù)，利用壓縮空氣通過特制的旋流管達(dá)到超音速后出現(xiàn)冷熱空氣分離的現(xiàn)象。這種技術(shù)我們常用來作為高溫地區(qū)正壓通風(fēng)儀表盤的降溫設(shè)備，也是近年來新開發(fā)的技術(shù)。不過是否可以用到天然氣脫水還有待考證。 天然氣超音速脫水技術(shù)屬于天然氣脫水方法中的低溫冷凝法。核心部件為超音速分離器，其基本原理是利用拉瓦爾噴管，使天然氣在自身壓力作用下加速到超音速， 這時(shí)天然氣的溫度和壓力會急劇下降，使天然氣中的水蒸氣冷凝成小液滴，然后在超音速下產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣流旋轉(zhuǎn)將小液滴分離出來，并對干氣進(jìn)行再壓縮。 1. 旋流分離器 超音速旋流分離器是天然氣超音速脫水系統(tǒng)的核心設(shè)備。其結(jié)構(gòu)見附圖所示。（ 1–拉瓦爾噴管； 2–分離葉片； 3–氣 –液分離器； 4–擴(kuò)壓器）它是由拉瓦爾噴管、分離葉片、氣 液分離器、擴(kuò)壓器組成。主要工作原理如下： ① 拉伐爾噴管將天然氣絕熱膨脹至超聲速，同時(shí)形成低溫低壓； ② 低溫使天然氣中的重?zé)N和水蒸氣達(dá)到過飽和狀態(tài)開始凝結(jié)，發(fā)生成核現(xiàn)象，并且液滴開始生長，形成氣液混 合物； ③ 氣液混合物貼著尾翼流過直管，形成高強(qiáng)度的旋流場，液滴受到離心力作用被拋至管壁； ④ 由于同軸旋流，液體在管壁流動(dòng)而干氣居于主流中心，分離器實(shí)現(xiàn)氣體和凝析液分離； ⑤ 經(jīng)過一道微弱沖擊波，生成的干氣接著進(jìn)入擴(kuò)壓管，速度轉(zhuǎn)化為壓力，氣流壓力恢復(fù)到進(jìn)口壓力的 70%~80%。分離出的凝析液經(jīng)過一個(gè)液體除氣裝置除去帶出的部分氣體，并將這部分氣體與干氣流匯合。 天然氣超音速脫水系統(tǒng)如附圖所示。其中： ① 進(jìn)口冷卻器的作用是降低進(jìn)入分離器的天然氣溫度，在相同的條件下可以達(dá)到更低的露點(diǎn)，有利于提高脫水的深度； ② 氣 –氣換熱器的作 用是使進(jìn)口天然氣與輸出的低溫干氣進(jìn)行換熱，可以進(jìn)一步降低進(jìn)口天然氣的溫度，并且提高輸出干氣的溫度； ③ 進(jìn)口分離器的作用是分出天然氣中包含的細(xì)小固體顆粒和小液滴，減小超音速分離器的載荷和磨損； ④ 氣液分離器的作用是從分離后的液體中進(jìn)一步分離出氣體，并將氣體輸入干氣系統(tǒng)。 一種采用全新工藝技術(shù)的天然氣三甘醇脫水裝置在長慶石油勘探局科技工程有限責(zé)任公司研制成功，并投入新疆油田和吐哈油田天然氣生產(chǎn)。該產(chǎn)品的研制成功進(jìn)一步提升了國內(nèi)天然氣脫水工藝水平，填補(bǔ)了國產(chǎn)撬裝天然氣三甘醇脫水裝置在新疆天然氣市場應(yīng)用的空白。 隨著我 國天然氣工業(yè)的迅猛發(fā)展，三甘醇脫水撬裝裝置在天然氣田的需求量也越來越大。由于國內(nèi)三甘醇脫水撬裝裝置的工藝技術(shù)發(fā)展相對滯后，長期以來，市場一直被美國、加拿大等國外公司壟斷。 2020 年以來，長慶科技工程有限責(zé)任公司針對我國天然氣田開發(fā)的特點(diǎn)，在借鑒世界先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，立足自主創(chuàng)新，加大三甘醇脫水撬裝裝置的國產(chǎn)化研制力度。 國產(chǎn)天然氣三甘醇脫水撬裝裝置在工藝流程、自動(dòng)化控制、燃燒方式等關(guān)鍵環(huán)節(jié)突破了國外產(chǎn)品模式，脫水能力、三甘醇損耗率、撬裝化水平、安全可靠性和節(jié)能環(huán)保等部分關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于或超過國外產(chǎn)品，成 套裝置和生產(chǎn)成本大幅度降低，完全滿足了我國天然氣開發(fā)建設(shè)的需要，并為今后參與國際市場競爭奠定了基礎(chǔ)。 目前，三甘醇脫水撬裝裝置已經(jīng)形成 3 大類 13 個(gè)品種。 新疆油氣田天然氣主要采用三甘醇和 J—T 閥低溫脫水技術(shù)。重點(diǎn)闡述了，近幾年國內(nèi)外天然氣脫水新技術(shù)一超音速脫水技術(shù)工作原理和發(fā)展及應(yīng)用狀況。該項(xiàng)技術(shù)是利用天然氣自身壓力能，通過拉瓦爾噴管加速到超音速，使天然氣溫度和壓力急劇下降，在超音速下產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣流旋轉(zhuǎn)將液滴分離出來，并對干氣進(jìn)行再壓縮，達(dá)到脫水效果。該項(xiàng)脫水技術(shù)相比傳統(tǒng)使用的三甘醇和和 J—T 閥低溫脫水技術(shù) ，具有組橇方便靈活、縮短建設(shè)周期、降低工程投資和運(yùn)行費(fèi)用的優(yōu)勢，該技術(shù)在新疆油氣田的沙漠邊緣氣田應(yīng)用前景廣闊。 天然氣進(jìn)入輸送管路前進(jìn)行集中處理的重要的環(huán)節(jié)。通過脫除天然氣中的水分 ,可以有效防止水合物的生成 ,避免堵塞 管道閥門 ,減小管路壓降 ,從而保證安全 生產(chǎn) 。透平膨脹機(jī)制冷脫水技術(shù) 和 J T 閥脫水技術(shù)是油氣田生產(chǎn)過程中常用的兩種方法 ,它們可充分利用天然氣自身 壓力 進(jìn)行膨脹制冷 ,有效脫出天然氣中的水分 ,降低天然氣的水露點(diǎn) ,但是這些技術(shù)也存在著許多缺點(diǎn) ,如 設(shè)備 龐大、投資高、能耗大、需要加注 化學(xué) 藥劑等 ,還會造成一 定的環(huán)境污染。天然氣超音速脫水是一種新型的脫水技術(shù) ,該 工藝 技術(shù)許多優(yōu)點(diǎn)。 超音速分離技術(shù)是荷蘭的 Twister 公司于 2020年推出的一種全新的天然氣處理技術(shù)。2020 年 11 月 ,位于尼日利亞的試驗(yàn) 裝置 開始運(yùn)轉(zhuǎn) ,成功地將 815 105m3 /d 的天然氣脫水到管線 要求的標(biāo)準(zhǔn)。 Twister 公司為馬來西亞的 Sarawak 氣田 設(shè)計(jì) 一套超音速分離天然氣處理裝置 ,該 項(xiàng)目 已于 2020 年 2 月投入生產(chǎn)。 國內(nèi)對超音速分離脫水技術(shù)的 研究 已取得了一些成果 ,申請了部分專利。江漢機(jī)械研究所與有關(guān)單位進(jìn)行了 基礎(chǔ) 理論研究以及計(jì)算機(jī)數(shù)值 模擬 研究工作 ,取得了一系列成果 ,推出了幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前 ,該技術(shù)已在長慶油田采氣二廠進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)。超音速分離器 應(yīng)用 了熱力學(xué)第一定律的 原理 ,通過增加進(jìn)口氣流速度 ,將氣流壓力能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能來獲得溫降。超音速分離的基本原理是利用拉瓦爾噴管 ,使天然氣在自身壓力作用下加速到超音速 ,這時(shí)天然氣的 溫度 和壓力會急劇下降 ,使天然氣中的水冷凝成小液滴 ,然后在強(qiáng)烈氣流旋轉(zhuǎn)的作用下將小液滴分離出來 ,并對干氣進(jìn)行再壓縮。 超音速分離脫水技術(shù)用于 石油 天然氣脫水工藝中 ,具有很高的運(yùn)轉(zhuǎn)安全性和可靠性 ,并 能獲得很好的經(jīng)濟(jì)收益 ,并可很好解決天然氣輸送的水露點(diǎn)控制問題。 國內(nèi)的氣田多使用多井集氣工藝 ,天然氣采氣管線的壓力一般在 10MPa 以上 ,經(jīng)過 J T閥節(jié)流降壓至 4～ 8MPa 后進(jìn)入集氣管線。油田伴生氣和凝析氣田氣通常采用透平膨脹機(jī)制冷脫水技術(shù)。在這些技術(shù)中為防止輸送和節(jié)流過程中生成水合物 ,常采取加熱、注醇和 低溫分離等措施。天然氣超音速分離技術(shù)容易形成體積小、 質(zhì)量 輕、成本低、可靠性高的脫水橇 ,并可以充分利用天然氣的壓力能 ,非常適合氣田天然氣脫水及油田伴生氣和凝析氣田氣脫水 ,取代加熱、注醇、低溫分離和三甘醇 脫水等 系統(tǒng) 。同時(shí)當(dāng)進(jìn)氣壓力大于 7 MPa 時(shí) ,超音速分離技術(shù)相對于 J T 閥節(jié)流制冷脫水技術(shù)和透平膨脹機(jī)制冷脫水技術(shù)具有很大的經(jīng)濟(jì)及技術(shù)優(yōu)勢。而且超音速分離脫水裝置可有效脫除氣流中的 CO H2 S 等 氣體 和汞等雜質(zhì) ,避免了這些物質(zhì)對天然氣處理工藝的影響。 對于長距離管線和天然氣處理廠 ,這項(xiàng)技術(shù)可能的用途包括 2 個(gè)方面。對于氣溫比較高的地區(qū) (如四川 ) ,經(jīng)過天然氣超音速分離系統(tǒng)處理后 ,天然氣的水露點(diǎn)可滿足外輸?shù)囊?,因此可以替代傳統(tǒng)的脫水系統(tǒng) 。對于氣溫比較低的地區(qū) ,替代的方式有 2 種 :在氣溫較高的季節(jié)(春、夏 、秋 )可以完全替代傳統(tǒng)的脫水系統(tǒng) ,在低溫季節(jié) ,作為傳統(tǒng)脫水系統(tǒng)的預(yù)脫水系統(tǒng) ,可以大大減小傳統(tǒng)脫水系統(tǒng)的載荷 ,從而減少投資和 運(yùn)行 費(fèi)用。 我也一直在關(guān)注超音速分離技術(shù)。 俄羅斯也介紹過起 3G技術(shù)，準(zhǔn)備在塔里木油田應(yīng)用。 請問樓上，長慶二廠應(yīng)用的效果如何，我非常想了解，長慶這個(gè)項(xiàng)目超音速分離器的處理量，進(jìn)入分離器前后的溫度和壓力，進(jìn)入超音速之前需要做哪些預(yù)處理。進(jìn)口流量和壓力變化，該分離器的適應(yīng)性。與其它脫水方法比較，天然氣超音速脫水技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)： ① 天然氣超音速脫水系統(tǒng)比較簡單，需要的設(shè)備少，易形成橇裝系 統(tǒng)。由于天然氣高速通過脫水系統(tǒng)，因此在相同處理能力下，其體積較小； ② 天然氣超音速脫水系統(tǒng)沒有大的轉(zhuǎn)動(dòng)部件和化學(xué)處理系統(tǒng)，其可靠性很高，日常維護(hù)很少，允許在最苛刻環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)，易實(shí)現(xiàn)無人職守； ③ 天然氣超音速脫水技術(shù)利用天然氣本身的壓力工作，能夠在瞬間啟動(dòng)和停止工作，并且不需要大量的外部能源供應(yīng)； ④ 工藝工程中不添加化學(xué)藥劑，避免了化學(xué)藥品對環(huán)境的危害； ⑤ 天然氣超音速脫水系統(tǒng)投資少，操作方便，可靠性高，不需外加動(dòng)力，故其運(yùn)行費(fèi)用低。 油氣田天然氣脫水、脫烴技術(shù)的重大突破 北京金都源泉科技發(fā)展有限公司從 俄羅斯獨(dú)家引進(jìn)了一種有效的分離和加工天然氣的新技術(shù) 3S 超音速分離技術(shù)。該技術(shù)及裝備已在國外石油天然氣行業(yè)被成功應(yīng)用。 超音速分離器 (Super Sonic Separator 簡稱 3S)，是俄羅斯專家團(tuán)將航天技術(shù)的空氣動(dòng)力學(xué)成果應(yīng)用于油氣田天然氣處理、加工領(lǐng)域而研發(fā)的新型、高效分離設(shè)備。天然氣超音速脫水、脫烴技術(shù)屬于低溫冷凝法 ,利用拉瓦爾