【正文】 環(huán)的一部分處于水合物生成范圍內(nèi) , 容易生成水合物 , 因此需要采取添加抑制劑等防止水合物生成的措施 , 以及相應(yīng)配套的抑制劑回收系統(tǒng) 。 ③ 透平膨脹機(jī)有高速運(yùn)動(dòng)部件 , 制造難度大、可靠性差。這種脫 水系統(tǒng)包括分離器、吸收塔和三甘醇再生系統(tǒng)。 ② 三甘醇溶液再生過(guò)程的能耗比較大 。 ④ 三甘醇與空氣接觸會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng) , 生成有腐蝕性的有機(jī)酸。目前國(guó)內(nèi)的橇裝三甘醇脫水系統(tǒng)多從國(guó)外引進(jìn)。如一次性投資比較大 。 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不同 。例如四川大天池天 然氣輸送干線引進(jìn)的橇裝三甘醇脫水系統(tǒng) , 1999 年 3月 25 日至 7 月 27 日試運(yùn)行過(guò)程中 , 日平均三甘醇消耗量為 1119 kg, 而且隨著裝置運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng) , 三甘醇消耗逐漸增加。 (4) 分子篩脫水 分子篩脫水屬于固體吸附法脫水 , 脫水系統(tǒng)主要包括 2 個(gè)或 3 個(gè)處于脫水、再生和冷吹狀態(tài)的干燥器 , 以及再生氣加熱系統(tǒng)。但是 , 對(duì)于 大裝置 , 設(shè)備投資和操作費(fèi)用都比較高 , 如果脫水要求的露點(diǎn)相同 , 建設(shè) 1 座處理量為 28 萬(wàn) m3/d的處理站 , 分子篩脫水的投資比三甘醇多 53%。 (5) 超音速脫水 作為新型脫水技術(shù)的超音速脫水 , 國(guó)外主要是在殼牌石油公司支持下開(kāi)展研究 , 包括計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬、實(shí)驗(yàn)室研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究。 現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)研究正在荷蘭 (1998 年 )、尼日利亞 (2020 年 )和挪威 (2020 年 ) 的天然氣氣田和海上平臺(tái)進(jìn)行 ,主要驗(yàn)證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的能力 , 并在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行不斷的改進(jìn)。目前 , 這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用狀態(tài)。 和其它膜分離一樣 , 膜天然氣脫水具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 可靠性高、 操作維修方便、 無(wú)環(huán)境污染、操作費(fèi)用及投資低的特點(diǎn) , 它將成為對(duì)傳統(tǒng)脫水法極具競(jìng)爭(zhēng)性的新工藝。圖 3—10 是三甘醇脫水工業(yè)的典型流程。干天然氣在經(jīng)過(guò)貧甘醇 /干氣換熱后，由暑氣海管輸送到陸上終端。甘醇富液在流經(jīng)一級(jí)貧 /富甘醇換熱器后進(jìn)入到甘醇閃蒸罐，除去三甘醇中溶解的也烴和天然氣。甘醇富液在再沸器中由加熱盤(pán)管加熱喝汽提，脫出水汽后提純?yōu)樨毟蚀肌＞彌_罐中的貧三甘醇由三甘醇循環(huán)泵增壓后，進(jìn)入到吸收塔底部的分液包， 塔底液體，然后到貧甘醇 /干氣換熱器。目前國(guó)內(nèi)分子篩 液相脫水技術(shù)只限于針對(duì)乙烯、丙烯及 C4 的純組分 ,而針對(duì) C+4 混合組分物料的脫水技術(shù)還沒(méi)有 ,該物料的組分比乙烯、丙烯及 C4 純組分的物性要復(fù)雜得多。 圖 2 脫水系統(tǒng)工藝流程圖 分子篩液相脫水新工藝如下 : (1) 在 110 ℃ 操作條件下 ,液烴中水的溶解度為 2 946 10 6 , 45 ℃ 時(shí)液烴中水的溶解度為 268 10 6 ,兩者相比其水含量降低了 90 %。因此氣體處理廠穩(wěn)定塔改造方案第一工段須首先將熱的高含水原料 (110 ℃ ) 通過(guò)一傳熱系數(shù)高 (達(dá)到 2 556kJ / m2) 、占地面積小的板式換熱器 ,使其與脫水后的產(chǎn)品進(jìn)行高效換熱 ,一方面將脫水后產(chǎn)品升溫至 95 ℃(因?yàn)樵撐锪线€要去脫丁烷塔進(jìn)行精餾 ,達(dá)到此溫度 ,幾乎不影響該塔的操作 ) 。液烴中的飽和水大部分形成游離水 ,先進(jìn)行重力分離 ,這樣不僅降低了脫水塔脫水層高度 ,減少了分子篩裝填量 ,而且減少了裝置投資。為了保證原料輸送泵能讓脫水塔穩(wěn)定進(jìn)料 ,在選型 時(shí)要充分考慮脫水塔造成的壓降 (49 035 Pa) 和丁烷塔操作壓力 (44 13115 Pa) ,以確 保脫水后的液烴能直接進(jìn)入脫丁烷塔。在串聯(lián)使用的第一臺(tái)吸附器出 口管道上設(shè)有在線微量水分析儀 ,連續(xù)檢測(cè)第一臺(tái)脫水吸附器出口物料的含水量 ,當(dāng)含水量大于 10 10 6 時(shí) ,微量水分析儀發(fā)出信號(hào) ,關(guān)閉 1 脫水吸附器的入口電磁閥 ,打開(kāi) 3 脫水吸附器的入口電磁 閥 ,使原來(lái)的 2 脫水吸附器變成新的 1 脫水吸附器 ,3 脫水吸附器變成 2 脫水吸附器 ,繼續(xù)進(jìn)行脫水操作。原 1 脫水吸附器被切換 出來(lái)進(jìn)行再生。可以用膜法天然氣脫水 ,脫水效果也很好 ,只是目前很少使用案例推薦各位一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) SY/T00762020，天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范。 其中，冷卻法脫水主要可以通過(guò)膨脹機(jī)、 JT 截流和外部制冷等方式。 吸附法脫水主要應(yīng)用為深度脫水行業(yè)，當(dāng)然現(xiàn)在也應(yīng)用在脫水深度不高，天然氣組分復(fù)雜、高含硫等場(chǎng)合。現(xiàn)在的一些技術(shù)和工藝改造后能耗也不高。重慶氣礦引進(jìn)了一大批國(guó)外的三甘醇脫水撬。 超音速脫水目前是一門(mén)新型技術(shù)，該種方法同樣要求有一定的壓力富裕，不消耗任何能量，能同時(shí)脫出水和烴類(lèi)，具有巨大的市場(chǎng)潛力。天然氣脫水的方法有低溫法、溶劑吸收法、固體吸附法、化學(xué)反應(yīng)法和膜分離法等。目前，常用的天然氣脫水方法有冷卻法、吸收法、吸附法、膜分離法和超音速脫水法等。用膜分離技術(shù)凈化天然氣，可脫出其中的 COamp。H2S 和水分。 膜分離法在天然氣脫水應(yīng)用中有其內(nèi)在的優(yōu)點(diǎn)，潛力非常大，但是從目前應(yīng)用角度來(lái)看，至今在工業(yè)上尚未被廣泛采用，膜法天然氣脫水的應(yīng)用范圍還較窄，而且規(guī)模不大。 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(jiǎn)單，需要的設(shè)備少，易形成橇裝系統(tǒng)。我知道一種 VORTEX TUBE 技術(shù)，利用壓縮空氣通過(guò)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。不過(guò)是否可以用到天然氣脫水還有待考證。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(huì)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(lái)，并對(duì)干氣進(jìn)行再壓縮。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖所示。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(guò)飽和狀態(tài)開(kāi)始凝結(jié)，發(fā)生成核現(xiàn)象，并且液滴開(kāi)始生長(zhǎng)，形成氣液混 合物； ③ 氣液混合物貼著尾翼流過(guò)直管，形成高強(qiáng)度的旋流場(chǎng)，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(guò)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%。 天然氣超音速脫水系統(tǒng)如附圖所示。 一種采用全新工藝技術(shù)的天然氣三甘醇脫水裝置在長(zhǎng)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)。 隨著我 國(guó)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(lái)越大。 2020 年以來(lái)，長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司針對(duì)我國(guó)天然氣田開(kāi)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(guó)產(chǎn)化研制力度。 目前，三甘醇脫水撬裝裝置已經(jīng)形成 3 大類(lèi) 13 個(gè)品種。重點(diǎn)闡述了，近幾年國(guó)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)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(shì)，該技術(shù)在新疆油氣田的沙漠邊緣氣田應(yīng)用前景廣闊。通過(guò)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(mén) ,減小管路壓降 ,從而保證安全 生產(chǎn) 。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)。2020 年 11 月 ,位于尼日利亞的試驗(yàn) 裝置 開(kāi)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)。 國(guó)內(nèi)對(duì)超音速分離脫水技術(shù)的 研究 已取得了一些成果 ,申請(qǐng)了部分專(zhuān)利。目前 ,該技術(shù)已在長(zhǎng)慶油田采氣二廠進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。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(huì)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(lái) ,并對(duì)干氣進(jìn)行再壓縮。 國(guó)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(guò) J T閥節(jié)流降壓至 4～ 8MPa 后進(jìn)入集氣管線。在這些技術(shù)中為防止輸送和節(jié)流過(guò)程中生成水合物 ,常采取加熱、注醇和 低溫分離等措施。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(duì)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(shì)。 對(duì)于長(zhǎng)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(duì)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。 俄羅斯也介紹過(guò)起 3G技術(shù)，準(zhǔn)備在塔里木油田應(yīng)用。進(jìn)口流量和壓力變化，該分離器的適應(yīng)性。由于天然氣高速通過(guò)脫水系統(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(méi)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(wú)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)；