海洋石油工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)9-天然氣壓縮系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)-資料下載頁(yè)
2024-11-07 11:08本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】在海上，天然氣作為一次開(kāi)采（氣井）或伴生開(kāi)采（油井）被采出。天然氣可通過(guò)管線。輸送到陸上，或用作氣舉（生產(chǎn)）、注氣或作為平臺(tái)燃料。出的氣進(jìn)行壓縮，使壓力增至可用的水平。本節(jié)將討論壓縮機(jī)的類。型、它們?cè)诤Ｉ嫌蜌夤I(yè)中的應(yīng)用，以及壓縮機(jī)的工藝計(jì)算。設(shè)計(jì)人員可用這些資料選擇特。定用途的壓縮機(jī)的型式和確定壓縮機(jī)的工藝參數(shù)。設(shè)備，例如洗滌器、中間冷卻器、加熱器等設(shè)備的設(shè)計(jì)，參見(jiàn)其它相關(guān)章節(jié)。管道或設(shè)備造成故障，尤其在冬季，水結(jié)冰會(huì)阻塞管道。作燃料氣、密封氣、吹掃氣，或壓縮外輸，多余的送入火炬系統(tǒng)燒掉。塔、三甘醇再生器和換熱器組成。伴生氣來(lái)源于潿10-3油田和潿12-1油田原油處理系統(tǒng)，在。潿12-1平臺(tái)經(jīng)處理達(dá)到要求后部分供給透平機(jī)作燃料使用，大部分外輸至潿州終端。的軸向和徑向的振動(dòng)加劇而導(dǎo)致壓縮機(jī)的損壞。為了避免喘振的發(fā)生，必須使壓縮機(jī)的工作
【正文】 天然氣主要組分的爆炸極限 限量（體積） 主 要 組 分 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 H2S H2 爆炸范圍 上限， % 下限， % (2) 氣體性質(zhì)的影響。在天然氣集輸過(guò)程中，氣體組成和性質(zhì)往往會(huì)發(fā)生變化，所選機(jī)組對(duì)氣體組成應(yīng)有較大的適應(yīng)能力。一般應(yīng)給出一定的組成變化范圍，選用離心式 壓縮機(jī)時(shí)更應(yīng)注意，否則將因氣體分子量和絕熱指數(shù)等參數(shù)的顯著變化，對(duì)壓縮機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。 (3) 壓縮過(guò)程中的液化問(wèn)題。天然氣在壓縮過(guò)程中可能會(huì)有部分液化，因此應(yīng)注意凝液的分離和排除。對(duì)于往復(fù)式壓縮機(jī)，為了避免撞缸事故，壓縮機(jī)的各級(jí)氣缸余隙容積都應(yīng)略大一些，凝液多的情況下出口閥應(yīng)放在氣缸下部，防止凝液積聚。同時(shí)曲軸箱應(yīng)注意適當(dāng)?shù)拿芊?，以防液化后的氣體滲漏到曲軸箱內(nèi)，降低潤(rùn)滑油的閃點(diǎn)和粘度。 對(duì)于噴油螺桿式壓縮機(jī)，應(yīng)根據(jù)氣體組成規(guī)定最低的排氣溫度，以免有氣體液化而稀釋潤(rùn)滑油。一旦潤(rùn)滑油被稀釋，必須重新恢復(fù)潤(rùn)滑油性質(zhì) 。 選用離心式壓縮機(jī)時(shí)，軸密封油中可能漏入氣體而被稀釋，為此系統(tǒng)中應(yīng)有脫氣分離器。為提高脫氣效率，脫氣器上應(yīng)配備有電或蒸汽加熱器以及攪拌器、抽氣措施等。 (4) 排氣溫度的限制。天然氣組成主要是烷烴，為了減少油蒸氣碳化和著火的危險(xiǎn)，排氣溫度宜在 140℃ 以下；目前部分壓縮機(jī)廠家的產(chǎn)品出口溫度可達(dá) 150℃ 。 2) 壓縮機(jī)的選型原則 在選用壓縮機(jī)時(shí)，首先滿足工藝要求，主要有以下幾方面： (1) 壓縮介質(zhì)對(duì)壓縮機(jī)提出的要求，包括能否允許介質(zhì)有少量的泄漏，能否允許被潤(rùn)滑油污染以及排氣溫度限制等； 14 (2) 壓縮機(jī)的排氣量； (3) 壓縮機(jī)的出入口壓 力。 在滿足上述工藝要求的前提下，如果有幾種類型的壓縮機(jī)可供選擇，再進(jìn)一步對(duì)各種壓縮機(jī)作選型比較。選型比較時(shí)，一般可參考： (1) 高壓和超高壓壓縮時(shí)，一般采用往復(fù)式壓縮機(jī)。但是隨著工業(yè)裝置向大型化方向發(fā)展，壓縮機(jī)的排氣量越來(lái)越大，選用離心式壓縮機(jī)所具有的優(yōu)點(diǎn)會(huì)增加，應(yīng)考慮選擇大型機(jī)組。 (2) 離心式壓縮機(jī)具有輸氣量大而連續(xù)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，機(jī)組外形尺寸小，重量輕，占地面積小，設(shè)備的易損部件少，使用期限長(zhǎng)，維修工作量小，氣體不會(huì)被潤(rùn)滑油污染等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于氣量較大，且氣量波動(dòng)幅度不大，排氣壓力為中、低壓的情況宜選用離心式壓縮機(jī) 。且應(yīng)根據(jù)油田生產(chǎn)特點(diǎn)，選用專為油田生產(chǎn)用的離心式壓縮機(jī)。 (3) 由于速度型壓縮機(jī)是先使氣體得到動(dòng)能 gu22?，然后再把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，因而相對(duì)空氣密度小的氣體，要得到同樣的壓縮比，必須使氣體的速率更高才行，同時(shí)損耗又會(huì)增加，因此用離心式壓縮機(jī)壓縮低分子量的氣體是不利的。但在高壓下由于氣體的密度增加，分子量小的缺點(diǎn)得以克服。 (4) 當(dāng)流量較小時(shí)，應(yīng)選用往復(fù)式壓縮機(jī)或螺桿式壓縮機(jī)。 (5) 噴油螺桿式壓縮機(jī)由于兼有往復(fù)式和離心式壓縮機(jī)的許多優(yōu)點(diǎn)，可調(diào)范圍寬，操作平穩(wěn)，不但在制冷工業(yè)上有 很大實(shí)用價(jià)值，而且在天然氣集輸和加工工業(yè)上也逐漸得到應(yīng)用。 無(wú)油螺桿壓縮機(jī)除氣量調(diào)節(jié)、單級(jí)壓縮比低等不如噴油螺桿壓縮機(jī)外，也具有上述特點(diǎn)，而且可以處理濕氣，是很有實(shí)用價(jià)值的機(jī)組。 (6) 往復(fù)式壓縮機(jī)采用多臺(tái)安裝，一般為 3~4 臺(tái)，以便萬(wàn)一某臺(tái)機(jī)組檢修時(shí)，不致嚴(yán)重影響裝置的生產(chǎn)。離心式壓縮機(jī)一般不考慮備用機(jī)型。 3) 驅(qū)動(dòng)機(jī)的類型與選用 用來(lái)帶動(dòng)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)的有蒸汽輪機(jī)、柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、電動(dòng)機(jī)和燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)等幾種，蒸汽輪機(jī)一般是在有蒸汽的工廠中使用，柴油機(jī)主要在小型的移動(dòng)式壓縮機(jī)上使用。 (1) 電動(dòng)機(jī) 在燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī) 被廣泛應(yīng)用之前，使用電動(dòng)機(jī)較多，電動(dòng)機(jī)既可驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)，也可驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)，在容易獲得電源，且電價(jià)便宜的地方目前仍有使用。它的優(yōu)點(diǎn)明顯；如：結(jié)構(gòu)緊湊，投資?。偼顿Y只相當(dāng)于裝備燃?xì)廨啓C(jī)壓縮站的 1/2~2/3），可以選到任意大小的電動(dòng)機(jī)，操作簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，壽命長(zhǎng)（可達(dá) 150000h），安裝維修費(fèi)用低，工作可靠性高。不足是調(diào)速困難，同步電機(jī)本身不能變速，要通過(guò)一套變速裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)增速或減速，變速裝置要適應(yīng)壓縮機(jī)的負(fù)荷變化，進(jìn)行無(wú)級(jí)變速則相當(dāng)困難。 對(duì)壓縮時(shí)具有爆炸危險(xiǎn)的氣體，選用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式時(shí)應(yīng)注意電動(dòng)機(jī) 要有防爆性能。防爆電動(dòng)機(jī)的選型必須符合使用場(chǎng)地爆炸危險(xiǎn)等級(jí)要求。 (2) 燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī) 燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理與汽油機(jī)相同，只是燃料改成天然氣而已，其優(yōu)點(diǎn)是熱效率高（約35%~37%），燃料氣消耗低（ ~ h），可直接和往復(fù)式壓縮機(jī)連接而不需變速，調(diào)節(jié)方便。缺點(diǎn)是機(jī)器笨重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝和維修費(fèi)用高，輔助設(shè)備繁雜，運(yùn)行振動(dòng)大，噪音大，單機(jī)功能比燃?xì)廨啓C(jī)小，不好與離心式壓縮機(jī)相匹配，因此只宜在壓縮比要求高時(shí)用來(lái)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)。 15 (3) 燃?xì)廨啓C(jī) 燃?xì)廨啓C(jī)是由蒸汽輪機(jī)演變過(guò)來(lái)的，它們的作用原理都是 把氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，只不過(guò)蒸汽輪機(jī)的工質(zhì) —— 蒸汽由外界供給，而燃?xì)廨啓C(jī)的工質(zhì) —— 燃燒后的氣體是由燃?xì)廨啓C(jī)本身的燃燒室所產(chǎn)生。燃?xì)廨啓C(jī)能把氣體內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化成使機(jī)器旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，所以具有比其他類型的熱機(jī)更簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，更小的重量和體積。另外，氣溫較低時(shí)功率反而增大，這正和用氣需求的季節(jié)變化相適應(yīng)，由于不需要冷卻機(jī)組本身，只需少量冷卻水冷卻潤(rùn)滑油，適合缺少水源的地區(qū)使用；燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速高，可和離心式壓縮機(jī)直接連接，輔助設(shè)備較燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)少，且易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，其缺點(diǎn)是熱效率低，沒(méi)有廢熱利用的小型機(jī)一般在 26%以下 ，有廢熱利用的可達(dá) 26%~30%。 參考文獻(xiàn)： 1．《煉油設(shè)備工藝設(shè)計(jì)資料 — 壓縮機(jī)工藝計(jì)算》（石油化學(xué)工業(yè)部石油化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院組織編寫，石油化學(xué)工業(yè)出版社） 2．《海上采油工程手冊(cè)》（石油工業(yè)出版社） 3．《天然氣地面工程》（石油工業(yè)出版社） 4．《天然氣工程手冊(cè)》（石油工業(yè)出版社） 5．《油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)》（石油工業(yè)出版社） 6.《海上油氣工程設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》（海洋石油開(kāi)發(fā)工程設(shè)計(jì)公司 /渤海石油工程設(shè)計(jì)公司 /南海東部石油公司翻譯出版）（美國(guó)雪夫龍公司）
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