【正文】 圖 2422 的流程中燃料氣的烴露點(diǎn)溫度為 40℃，為用。該流程中，干氣作為燃料氣的來(lái)源之一是其主要特點(diǎn)，氣滌器在這的作用也主要是緩沖和過(guò)濾。 如果烴露點(diǎn)溫度與燃料氣用戶要求的供氣溫度相當(dāng)，在圖 2420 所示的流程中就需要在過(guò)濾分離器前增加燃料氣冷卻器對(duì)天然氣先進(jìn)行冷卻，然后分離和過(guò)濾，最后再加熱到用戶要求的供氣溫度，以確保供氣溫度高于烴露點(diǎn)。 圖 2420 所示的是燃料氣處理系統(tǒng)的基本 流程：來(lái)自生產(chǎn)分離器的天然氣經(jīng)過(guò)濾分離器分離和過(guò)濾后，經(jīng)過(guò)加熱器加熱到發(fā)電機(jī)要求的供氣溫度，然后再提供給用戶。 圖 2424 是天然氣隨給定壓降下的溫降圖，可快速求得天然氣溫降的近似值。采用焦耳 —— 湯姆遜效應(yīng)對(duì)高壓濕氣進(jìn)行冷卻，然后分離，最后再加熱到需要的供氣溫度。圖 2421 就使用了部分脫水后的干氣。 (2) 脫水。這樣做雖不會(huì)降低露點(diǎn)（露點(diǎn)與燃料氣氣滌器的溫度相同），但能提高供氣溫度，這樣就提供了供氣溫度和露點(diǎn)所要求的溫差，參見圖 2420。 可采用以下幾種方法來(lái)提高供氣溫度與露點(diǎn)之間的溫差： (1) 改變供氣溫度。為了防止液體凝結(jié)，燃料氣的露點(diǎn)應(yīng)低于供氣溫度（水露點(diǎn)和烴露點(diǎn)，取一個(gè)最高值）。 5) 提高供氣溫度與露點(diǎn)之間的溫差。 天然氣在節(jié)流過(guò)程中的降壓膨脹，會(huì)造成溫度下降；壓降越大，溫降就越大，很有可能生成水合物。即計(jì)算燃料氣的水露點(diǎn)和烴露點(diǎn)，取一個(gè)最高值作為燃料氣的最高露點(diǎn)溫度。 4) 確定燃料氣的供氣壓力，計(jì)算燃料氣的最高露點(diǎn)溫度。具體辦法可參考“氣體脫硫”部分的有關(guān)章節(jié)。若閃蒸汽還需要冷卻、加熱或閃蒸氣量不夠時(shí)，也可以考慮使用脫水氣體或高壓濕氣。燃料氣處理流程的基本設(shè)計(jì)步驟如下： 1) 在燃料氣用戶表中列出用戶的類型、功率或熱負(fù)荷值，以求得燃料氣的需求總量， 2) 燃料氣的來(lái)源應(yīng)首先考慮閃蒸汽，可以從單個(gè)或多個(gè)低壓分離器中獲得足夠的閃蒸氣。表 2411 列出了幾種可燃組分的甲烷值。 奧地利的李斯特內(nèi)燃機(jī)及測(cè)試設(shè)備公司早于 60 年代 就提出了用 甲烷的抗爆能力為 100來(lái)衡量其它氣體燃料的抗爆性 ； 我國(guó) 石油工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)自 2020年 10 月成立 后， 首次承擔(dān)了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)《天然氣 —— 甲烷值的計(jì)算方法》的起草工作。表 2410 列出了燃料氣馬達(dá)法辛烷值的計(jì)算方法（來(lái)自美 國(guó)雪夫龍公司《海上油氣工程設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》）。目前發(fā)表的甲烷、乙烷等氣體燃料的即辛烷值也都是近似值。馬達(dá)法辛烷值其實(shí)一直是汽油燃料的抗爆性 指標(biāo)，即將汽油燃料中抗爆性較好的異辛烷視為 100，將抗爆性極弱的正庚烷視為 0。燃料氣抗爆性常用馬達(dá)法辛烷值表示，近年多采用甲烷值表示。 一般情況下，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)要求燃料氣低熱值在 8010kcal/Sm3 ~ 12460 kcal/Sm3之間；往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)要求燃料氣的低熱值在 7120kcal/Sm3 ~ 10680kcal/Sm3；明火加熱器與發(fā)動(dòng)機(jī)相比對(duì)燃料要求不十分嚴(yán)格。天然氣的高、低熱值之差等于水的氣化潛熱。根據(jù)天然氣的組成，將每個(gè)組份的摩爾百分?jǐn)?shù)乘以該組份低熱值的總和，即可求得燃料氣的低熱值。所以，燃料氣熱值的高低將直接決定燃料氣用量的多少，熱值較高的燃料氣用量會(huì)相對(duì)減少，可減少相關(guān)設(shè)備的尺寸，這對(duì)空間和面積都較為緊張的海洋平臺(tái)尤為重要。油 田 伴生天然氣 與 氣田天然氣 相比， 甲烷含量差別相當(dāng)大 ， 氣 田天然氣中的甲烷含量多在 90%以上，而油田的伴生天然氣中的甲烷含量則為70%～ 80%， 有的甲烷含量更低，并且含有較重的烴類，如丁烷、戊烷和已烷等。 3） 明火加熱器對(duì)燃料氣的一般技術(shù)要求： 與發(fā)動(dòng)機(jī)相比，明火加熱器對(duì)燃料氣的要求并不十分嚴(yán)格，許多制造商對(duì)明火加熱器所使用的燃料氣不做要求。 2） 往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃料氣的一般技術(shù)要求： 每個(gè)往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的制造商對(duì)燃料氣的 要求都有所不同，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比、設(shè)計(jì)特性及所使用的金屬都對(duì)燃料氣的質(zhì)量有所制約，必須向制造商進(jìn)行咨詢，以獲得準(zhǔn)確的燃料用量和技術(shù)要求。實(shí)際生產(chǎn)中燃料氣的供氣溫度高于烴露點(diǎn)溫度 5℃左右較多，具體的溫度差應(yīng)與用戶進(jìn)行討論。 3. 燃料氣的質(zhì)量要求 1) 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì) 燃料氣的一般技術(shù)要求： 天然氣作為燃料首先必須滿足各燃料用戶對(duì)其的質(zhì)量要求，不同的供貨商以及同一個(gè)供貨商不同型號(hào)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃料都有不同的要求，為了合理地確定燃料的使用量和技術(shù)要求，應(yīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)廠商進(jìn)行磋商，但作為初步的設(shè)計(jì)計(jì)算，可按一般的燃料要求進(jìn)行設(shè)計(jì)： (1) 燃料氣低熱值（ LHV），在 8010kcal/Sm3 ~ 12470 kcal/Sm3之間， (2) 總的含固體量和液態(tài)烴量少于 20ppm， (3) 99%的固態(tài)顆粒直徑必須小于 10μ m，最大液態(tài)烴顆粒直徑不大于 52μ m， (4) H2S 濃度不能大于 1%（體積比）， (5) 燃料氣的含鈉量必須小于 1ppm， (6) 燃料氣不能含有任何游離水， (7) 燃料氣的露點(diǎn)應(yīng)低于供氣溫度，還要考慮環(huán)境溫度。 燃料氣中若含有水會(huì)對(duì)儲(chǔ)罐和設(shè)備造成腐蝕，水還會(huì)促使微生物的生長(zhǎng)而造成過(guò)濾器堵塞，并加速對(duì)燃料罐的腐蝕。某些可溶性金屬化合物會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫部分造成腐蝕。 容器中氫含量超過(guò) 4%（體積），就要考慮材料對(duì)氫脆裂度的要求；如果氫含量在 4% ~ 9%之間或一氧化碳含量在 % ~ 18%之間，就必須使用特殊的啟動(dòng)、洗滌系統(tǒng)；氫含量大于9%或一氧化碳含量大于 18%時(shí)，必須使用標(biāo)準(zhǔn)燃料來(lái)啟動(dòng)和加速，之后才能轉(zhuǎn)換到使用含氫或一氧化碳的燃料；如果氫含量在 40%以上或一氧化碳含量在 %以上時(shí)，必須提供特殊的安全保護(hù)。因此，必須分別測(cè)出燃料氣中鈉和鉀的含量，并對(duì)它們加以限制，可大大降低燃料中硫的影響。 鈉和鉀可與其它化合物結(jié)合，如硫、釩等，這樣就產(chǎn)生了腐蝕性極強(qiáng)的酸。渤海的埕北油田和南海西部的潿 103 油田就采用的雙燃料往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)組，雙燃料往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)組和普通的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)組在結(jié)構(gòu)上有很大的差別。 2) 雙燃料往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī) 雙燃料往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)也有近似的功能，它是以柴油做燃料或用柴油和燃料氣的混合燃料來(lái)工作。雙燃料發(fā)電機(jī)組分為雙燃料渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和雙燃料往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。 海上平臺(tái)發(fā)電機(jī)組是燃料氣系統(tǒng)的重點(diǎn)用戶。一般來(lái)講，燃料氣的用量對(duì)平臺(tái)產(chǎn)氣量來(lái)說(shuō)僅占很小的一部分。 一、燃料氣系統(tǒng) 海上平臺(tái)因?yàn)榫嚓懮陷^遠(yuǎn)，一般不便于利用陸上已有的電源或熱源設(shè)施，通常都采用在平臺(tái)上自發(fā)電或供熱，以自給自足。 一般情況下，這些燃料主要是天然氣（或伴生氣），而將 使用費(fèi)用較高的 柴油作為輔助燃料。 對(duì)于井口平臺(tái)而言，其可能的最大排放源來(lái)自原油的測(cè)試計(jì)量系統(tǒng)或原油加熱系統(tǒng)，排放量相對(duì)不大，因而井口平臺(tái)閉式排放罐的容積多在 6m3 ~ 15m3。 (5) 閉式排放罐兼做火炬分液罐或者冷放空分液罐時(shí)，閉式排放罐就成為一個(gè)具有閉式排放功能的氣液兩相分離器，其設(shè)計(jì)方法和選型可參考兩相分離器的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)還要 兼顧閉式排放的功能。 (4) 反向預(yù)熱海底管線有時(shí)會(huì)要求 閉式排放罐能夠接收和處理 來(lái)自 海底管線的含油污水 ，要求閉式排放罐有較大的容積，這種情況可以采取增設(shè)含油污水處理設(shè)備（如水力旋流器等）對(duì) 來(lái)自 海底管線內(nèi)的含油污水先進(jìn)行處理，只將處理后的污油排放閉式排放罐；或在 反向預(yù)熱作業(yè)時(shí)將這部分含油污水排放到支持船的污水艙內(nèi)，以縮小 閉式排放罐的容積。 人工泄放一個(gè)最大容器的排放量是制約閉式排放罐容積的主要因素，在海上油氣綜合處理設(shè)施中會(huì)有一些容積式設(shè)備（容器），需要考慮當(dāng)某個(gè)容器發(fā)生 故障需要 將其排空以便于檢查和檢修作業(yè)的工況 。 1） 閉式排放罐操作條件的確定 閉式排放罐通常為微正壓操作， 操作壓力應(yīng)低于所有閉式排放源的壓力，但不能低于火炬分液罐（或冷放空分液罐）的操作壓力，這是因?yàn)樵陂]式排放罐內(nèi)分離出來(lái)的氣體還要通過(guò)火炬分液罐進(jìn)入火炬系統(tǒng)，故閉式排放罐的操作壓力一般與火炬分液罐的操作壓力相等，或高出火炬分液罐操作壓力 10kPa 左右，約在 120 ~ 150kPa，很少有超過(guò) 400kPa 的。 圖 2418 秦皇島 326 油田井口平臺(tái)閉式排放系統(tǒng)流程圖 2. 工藝參數(shù)的確定 閉式排放系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是閉式排放罐，該罐可臥可立，應(yīng)根據(jù)平臺(tái)空間和生產(chǎn)具體情況確定，對(duì)氣田可考慮采用立式，參見圖 2419。 閉式排放系統(tǒng)是間歇操作系統(tǒng)，有時(shí)閉式排放罐也可兼作冷放空分液罐，這種情況比較適合于平臺(tái)上設(shè)備較少，平臺(tái)排放的氣體或液體量較少的場(chǎng)合，比如對(duì)氣田或 GOR 較低的油田井口平臺(tái)。各處排放的帶壓流體經(jīng) 8 的管匯匯集 后從罐頂進(jìn)入罐體，罐頂部設(shè)有氣體排放管口，將分離出來(lái)的氣體排放到火炬系統(tǒng)，而分離出來(lái)的液體則從罐底部的出口管線進(jìn)入閉式排放泵再打回原油處理流程。 閉式排放系統(tǒng)主要由閉式排放罐和閉式排放泵組成，罐內(nèi)設(shè)有液位控制開關(guān)，液位的高低可控制閉式排放泵的啟停，其基本流程參見圖 2417。 閉式排放系統(tǒng)所收集的污油、污水主要來(lái)自以下設(shè)備： 1) 生產(chǎn)管匯、測(cè)試管匯； 2) 測(cè)試加熱器和生產(chǎn)加熱器； 3) 測(cè)試分離器和生產(chǎn)分離器； 4) 原油電脫水器； 5) 原油緩沖罐、外輸泵； 6) 海底管線的清管器發(fā)送、接收裝置，火炬分液罐以及開式排放泵等。 圖 2416 潿州 114PUQ 平臺(tái)開式排放罐的示意圖 二、 閉式排放系統(tǒng) 閉式排放系統(tǒng)的作用是將生產(chǎn)和公用系統(tǒng)中帶壓排放的氣液混合物進(jìn)行收集和處理，分離出的含水污油通過(guò)閉式排放泵返回原油處理流程，分離出的氣體去火炬系統(tǒng)燒掉或放空。 圖 2416 是潿州 114PUQ 平臺(tái)開式排放罐的示意圖，尺寸為 4026mm 1439mm 2440mm，操作條件 ℃ ，加熱負(fù)荷 ~ kW。 一般來(lái)講，開式排放罐是一個(gè)常壓兩相分離器，海上平臺(tái)開式排放罐的容積一般為5m3~20m3。 ，故暴露在雨水中的中層或下層甲板的總面積可以用 45176。 開式排放罐的容積取決于各路含油污水源的排放速度和排放時(shí)間，通常情況下，開式排放罐的容量取決于該地區(qū)的瞬間最大降雨量和排放面積等因素。 開式排放罐的液位和 溫度一般都是兩種控制方式：自動(dòng)和手動(dòng)。撇油排水筒不能在冬季環(huán)境溫度較低的地方使用，因其不便加保溫和加熱設(shè)施，故撇油排水筒一般用在原油粘度和凝固點(diǎn)較低、油水較易分離，冬季比較溫暖的場(chǎng)合。 圖 2413 是較常見的開式排放系統(tǒng)，開式排放罐一般都是方罐布置在甲板面上，離心泵作為開式排放泵；圖 2414 中的開式排放罐懸吊在平臺(tái)最下層甲板下，開式排放泵的形式為軸流泵，圖 2415 所示的開式排放系統(tǒng)采用的是撇油排水筒形式。 開式排放罐內(nèi)安裝有斜板、油水隔板和導(dǎo)油管等，這些設(shè)施都能提高油水分離效率。在暴雨季節(jié)，短時(shí)間內(nèi)可能會(huì)有較大流量的甲板水流入開式排放罐，若開式排放罐排放不及時(shí)，會(huì)造成液位超高甚至冒頂現(xiàn)象，為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，開式排放罐溢流管的管徑必須足夠大 。在較大的綜合平臺(tái)上，一般會(huì)要求對(duì)不同危險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域的開式排放管線進(jìn)行分區(qū)設(shè)置。 來(lái)自各個(gè)設(shè)備開式排放的液體由于是依靠自身重力自流進(jìn)入開式排放處理設(shè)施的，故要求該系統(tǒng)的配管上必須設(shè)有水封以防互串。 2） 含油污水 含油污水來(lái)自生產(chǎn)、公用系統(tǒng)中的含油污水，經(jīng)收集后在開式排放罐進(jìn)行和初步的分離，然后將收集的污油打入原油生產(chǎn)系統(tǒng)或閉式排放罐內(nèi)，對(duì)收集來(lái)的污水經(jīng)沉降處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排海。該種污水可不采用任何處理設(shè)備，只需用管子將各排放口連接，最后匯集到一根總管直接排入大海。 1. 排放源 進(jìn)入開式排放系統(tǒng)的排放源包括非含油污水和含油污水。 一、開式排放 開式排放系統(tǒng)主要是收集平臺(tái)各處與大氣相通的水、污水和污油，例如，收集和處理從甲板地漏或橇塊底座排出的液體，或是從設(shè)備低點(diǎn)排空閥排出的液體。 第三節(jié) 開式排放和閉式排放系統(tǒng) 排放系統(tǒng)是保障海上油氣平臺(tái)安全生產(chǎn)必不可缺的系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)主要是收集和處理來(lái)自生產(chǎn)設(shè)備正常和非 正常狀態(tài)下排放的流體，也收集和處理甲板面上的雨水和含油污水。乙二醇溶液的再生系統(tǒng)主要由再生塔和重沸器組成，再生塔常安裝在重沸器之上 。再生原理是利用蒸餾法，與三甘醇的回收再生系統(tǒng)基本類似，作為防凍劑的乙二醇（或二甘醇）再生后的溶液濃度一般不超過(guò) 90%（重量），因此溶液可以在較低溫度下再生，也不需要汽提。 4) 要根據(jù)油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的變化，如產(chǎn)氣量、含水量的變化，溫度、壓力條件的變化，冬天環(huán)境氣溫的變化等情況，及時(shí)調(diào)整注入量及注入濃度。 2) 乙二醇溶液的 PH 值應(yīng)在 7 ~ 范圍內(nèi)，若 PH,乙二醇將自動(dòng)氧化而生成過(guò)氧化物、醛及有機(jī)酸；若 PH ，堿性太強(qiáng)會(huì)使乙二醇起泡和乳 化，并產(chǎn)生懸浮的黑色污泥沉淀 。 5. 乙二醇注入系統(tǒng)需要注意的幾點(diǎn) 1) 由于在低溫或高壓下會(huì)增加乙二醇損耗，使一部分乙二醇進(jìn)入凝析油處理系統(tǒng)產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，因此乙二醇混合物在三相分離器內(nèi)的停留時(shí)間應(yīng)不低于 7 ~ 14min，以減少乙二醇的損耗。 乙二醇無(wú)毒，較甲醇沸點(diǎn)高（ 1atm， ℃ ），蒸發(fā)損失少，一般都回收重復(fù)利用，適用于氣量較大的井站和管線。甲醇比較適于處理氣量較小、含水量較低的井場(chǎng)節(jié)流設(shè)備或管線。但與普通的化學(xué)藥劑系統(tǒng)相比，防凍劑注入系統(tǒng)應(yīng)注意流程的密閉性，以減少蒸發(fā)損失，尤其是甲醇作為防凍劑時(shí)更要注意采取一些相應(yīng)的安全措施，以免造成人員中毒 。 貧防凍劑溶液濃度的經(jīng)