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油气储运简介

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油气集输 集输工艺 集输管道 管道安装
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油气储运工程简介• 油气储运就是油和气的储存与运输。在石油工业内部,它是连接油气生产、加工、分配、销售诸环节的纽带。炼油厂和石化厂的油气储运终点分配油库(或配气站)的营销各转运枢纽的储存和装卸油气的长距离运输矿场油气集输及处理1234油气储运工程主要内容5油气储运工程的任务• 把油井、气井 产物 高效、节能地 处理 成合格的天然气、原油、水和固体排放物。• 调节 油气田的 生产 。• 把原油和天然气安全、经济地 输送 到各个炼油企业和用户。• 实现国家的战略石油 储备 。• 国家成品油和天然气 销售系统 的安全、高效运行。油气储运系统• 油气储存与销售系统• 管道输送系统• 油气集输系统• 油气集输系统 :油井 计量站 联合站合格原油合格天然气达到排放或回注标准的水或砂气井 气体处理设施 压气站 输气管道系统 用户• 管道输送系统首站 中间站 末站储存设施或用户管网• 油气储存与销售系统炼油厂各级储备与分配库加油站 汽车火车飞机轮船码头汽车火车轮船井口采油树出口原油和天然气外输油气集输1油气计量2集油、集气3油气水分离4原油脱水5原油稳定7天然气脱水10输油、输气一、油气集输工艺9液烃储存8天然气轻烃回收6 原油储存油气集输 就是油气的收集和运输。是指把各分散油井所生产的石油及其产品集中起来,经过必要的初加工处理,使之成为合格的原油和天然气,分别送往长距离输油管线的首站(或矿场原油库)或输气管线首站外输的全部工艺过程。典型的油气集输系统框图二、油田油气集输流程• 油气 收集 流程 油气 处理 流程 油气 输送 流程 流程设计的基本原则:“适用、可靠、经济、高效、注重环保”1)按转油和量油方式分 :分井计量、分井转油 :每口井都装有量油分离器,计量和油气分离在井场上进行,分离后的油气分别进入集油和集气管路输送。利用油井剩余能量输送,分离器压力必须比集油管线压力高且有相当的余量。集中计量、集中转油: 一个区的油井计量和分离工作都集中在计量转油站,由一个生产分离器担任几口井的转油工作,把几口井的产物一起分离,一起计量,另用一个单井分离器轮流计量每一口井的油气产量。分井计量、集中转油: 油井油气在井场计量后,油气再混入同一条管线混输到转油站。转油站把混和物进行油气分离。节约管线,但必须注意各井回压问题,否则油井间生产干扰特别严重。( 2)按加热保温方式分 :加热保温输送;热水(蒸汽)伴热保温输送;掺热介质输送;不加热输送 ;掺热油 ;掺热水 ;物理法 :热处理、掺水法、掺入轻质油;化学法( 3)按输送介质分:单管密闭混输流程:特点是油井产出的混和物从井口到分离器 计量 后,油气又重新 混和 ,混输到 转油 站,转油站再将油气 分离 ,分别 外输 ,即分井计量、集中转油。油气分输流程(小站流程):特点是油井产出的油气混和物从井口混输到计量站分别 计量 油气产量,经过油气 分离 分别将油气送到 转油 站和用户。( 4) 按集油管网形态 : 米字型 管网集油流程、 排状或环型 管网集油流程、 放射状管网集油流程。指整个油井串连在一条干线上 ,相当于单管密闭混输 ,单井计量、集中转油。优点 :省钢材、省设备;缺点 :适应性差;集中控制、自动化比较困难;井口复杂。相当于集中计量、集中转油的小站流程。优点 :适应性强;后期调整方便;井场设备简单,便于集中控制,实现自动化。缺点 :废钢材;投资大。实际上是排状、米状结合,相当于集中计量、集中转油。特点 与米字形管网相同。( 5) 按油气集输系统布站级数 :油井和原油库之间集输站场级数;• 一级布站集油流程 :只有集中处理站;• 二级布站集油流程 :计量站和集中处理站;• 三级布站集油流程 :计量站、接转站(增压)和集中处理站;( 6) 集输系统密闭程度: 开式和密闭流程( 7) 按通往油井的管线数目 :单管集油流程 : 井场设有加热保温设备,油井产物在井口加热后经一条管线输到集油站。双管集油流程 : 由站向井场供蒸汽,蒸汽管线和油井的出油管线并在一起,由蒸汽管给出油管内的油井产物加温,乏汽在井口排放,井站之间也是两条管线。三管集油流程 : 由站向井场泵送热水或热油,供热载体管线往返于井站间,并与出油管线并在一起,由热载体循环给油井产物加温,井站之间有三条管线。( 8)目前通用的海上油气生产和集输系统流程 : 半海半陆式集输流程、全海式集输流程两种模式。半海半陆式集输流程:适用于离岸近的中型油田和油气产量大的大型油田。是由海上平台、海底管线和陆上终端构成等部分组成的。全海式集输流程:指油气的生产、集输、处理、储存均是在海上平台进行的,处理后的原油在海上直接装船外运,适合于远离岸边的中小型海上油田。目前适于我国某些油田的高效油气集输流程有不加热集输流程中压多级分离流程“无泵无罐”流程全密闭集输流程“一级半”流程适当提高集输压力,2)油田集油流程举例1)双管掺活性水流程2)二级布站油气集输流程3)单管环形集油流程4)单管加热集油流程和掺稀降粘流程。田集气流程• 高压( >10中压( 0、低压( <• 两级降压• 采气站:气液分离、计量、调压和脱除有害气体。( 1) 一次分离 是油气混合物的油气两相一直在保持接触的条件下逐渐降低压力 , 最后流入常压储罐 , 在罐中一次把油气分开 。(一)分离方式( 2)连续分离 是指气液混合物在管道中压力不断降低,并且不断将逸出的天然气排出,直到压力降为常压。该方法生产中无法使用。( 3)多级分离 : 压力降到一定数值把气体排出,压力再降到一定数值,在把气体排出,如此反复。一个分离器和一个储罐为二级分离;二个分离器和一个储罐为三级分离。三、油气分离(二)分离器的类型和工作要求1、分离器类型( 1) 重力分离型 :常用的为卧式和立式重力分离器。( 2) 碰撞聚结型 :丝网聚结、波纹板聚结分离器。( 3) 旋流分离型 :反向流、轴向流旋流分离器、紧凑型气液分离器。( 4) 旋转膨胀型 。2.油气分离器的基本原理(1)重力沉降原理主要靠 气液密度不同 实现分离。但它只能除去 100微米以上的液滴,保证不了分离效果,必须与其它分离方法配合。它主要适用于沉降段 。(2)离心分离原理当液体改变流向时,密度较大的液滴具有较大的惯性,就会与器壁相撞,使液滴从气流中分离出来,这就是离心分离。它主要适用于初分离段 。(3)碰撞分离原理气流遇上障碍改变流向和速度,使气体中的液滴不断在障碍面内聚集,由于液滴表面张力的作用形成油膜。气流在不断地接触,将气体中的细油滴聚集成大油滴,靠重力沉降下来。它主要适用于捕雾段 。3.油田常用的分离器(1)立式分离器立式切向进口伞状结构分离器结构见图 22。图 22 立式切向进口伞状结构分离器示意图12345678混合进口; 901112污方便,占地面积小。立式分离器油、气分离的 工作原理 :当油气混合物沿着切线方向进入分离器后,立即沿着分离器壁旋转散开, 油 的相对密度大,被甩到分离器壁上而下滑,气 的相对密度小则集中上升。部分液 滴 落在挡油帽上散开,油、气进一步分离, 油 沿挡油帽下滑, 气 上升。上升的气体经下层分离伞收集集中,从顶部开口处上升进入上层分离伞,沿上层分离伞面上升,这样一收一扩并几次改变流动方向,尤其在通过伞斜面过程中,使 初分离出来的气体中携带的小油滴 吸附在分离伞的斜面上,聚集成较大的油滴而下滑落入分离器的下部,然后经油出口排出分离器。而 经两次分离脱出的比较纯净的天然气 则从分离器顶部的气出口排出。油气分离器是在离心力作用、重力作用和油膜粘附作用三大作用下进行油气分离的,前两种力使油气分开,后一种是气体除油。( 2)卧式油、气分离器卧式分离器与立式分离器相比具有 处理量大 的特点,因此,卧式分离器 适用于高产井 。卧式分离器具体结构如图 23所示。图 23 卧式轴向进口分离器示意图1混合物进口; 2345678910液界面大;便于撬装卧式分离器的油、气分离原理是 :当 油气混合物 从进口进入分离器后,喷到隔板上散开、因扩散作用使溶于油中的 天然气 分离出来。油 靠自重下落从隔板下部弓形缺口通过, 气体 由隔板上半部的许多小孔通过进入分离器箱。携带有小油滴的天然气 在分离箱内多次改变流动方向,小油滴被凝聚下落。分离器下部油 经出油阀排出分离器,而经分离后 比较纯净的天然气 从气出口排出。波纹板型 -- )油气水三相分离器• 液相停留时间 5~ 1)初次分离部分 :使进入分离器的油气混和物大体上分为以气相为主和以液相为主的两部分。( 2)主要分离部分:依靠油滴和气体的密度差,使被气体携带的油滴从气体中沉淀出来。( 3)除雾器:气体通过除雾器时,被气体携带的更小的油滴被除雾器所吸附,并逐渐积累成大油滴,依靠重力掉入分离器盛液部分。( 4)液面、压力控制部分:盛液部分的液面控制 是依靠液面控制机构把液面控制在一定的高度上,使液相携带的气泡逸出液面进入气相空间,并造成液面出口液封,以防止出油管窜气、输油泵抽空;压力控制 是由安装在气体出口管线上的压力调节阀控制,使分离器在规定的压力下工作。分离器液面和压力必须进行有效的控制,这是保证分离器正常运行的必要条件。)从气体中分出油滴• 要求:油滴沉降至气液界面的时间小于气流把油滴带出分离器时间。• 沉降时间主要与液滴直径有关,油滴直径为 10~270µm。• 由上述原则设计出分离器尺寸。(2)从原油中分出气泡• 原油中气泡上升速度大于任一液面的下降速度。• 不起泡原油停留时间 1~3泡原油停留时间 5~20、对分离器工作质量的要求• 气液界面大、滞留时间长;油气混合物接近相平衡状态。• 具有良好的机械分离效果,气中少带液,液中少带气。• 同时满足气中除液和液中除气的要求;• 不同气液比用液位调节器进行调节;• 处理量大时多台并联工作。7、分离器总体设计要求四、 原油净化原油净化的目的• 油井产物:原油 、 天然气 、 水 、 盐 、 泥砂等 。• 原油含水的危害为 :水增大了油井采出液的体积 , 降低了设备和管道的有效利用率增大了管道输送中的动力和热力消耗引起金属管道和设备的结垢与腐蚀对炼油加工过程产生影响原油脱水效果 1 原油脱水2 降低原油含盐量3 降低原油中的机械杂质原油中的水分游离水乳化水成游离状态,在常温下用简单的沉降法短时间内就能从油中分离出来。形成油水乳状液,很难用沉降法分离。“油包水”型乳状液“水包油”型乳状液原油脱水原油的脱水过程 破乳 “油包水型乳状液 W/O”:水以极微小颗粒分散在原油中,水是分散相(内相),油是连续相(外相) 。• “水包油型乳状液 O/W”:油以极小颗粒分散在水中,油是内相、水是外相。• 形成条件为 :剧烈混合、乳化剂(天然乳化剂)存在。原油脱水方法• 脱游离水和脱乳化水,主要解决脱乳化水问题。• 乳状液的破坏称破乳。• 破乳过程:分散水滴相互靠近、碰撞、界面膜破裂、水滴合并、沉降分离。• 原油脱水方法: 注入化学破乳剂、重力沉降脱水、利用亲水表面使乳化水粗粒化脱水、电脱水等。(一)原油热化学脱水• 将含水原油加热到一定温度,并在原油中加入适量的破乳剂。• 目的: 改变油水界面张力和乳状液类型,破坏乳状液稳定性,达到油水分离的目的。• 化学破乳剂的破乳机理:( 1)破乳剂能抵消乳化剂在油水界面的作用;( 2)化学破乳剂具有更高的表面活性,能将原油中的乳化剂从油水界面顶替出来,而构成一个新的、易破裂的界面膜,这种膜在重力沉降或电场力作用下容易破裂,使油水分离;( 3)破乳剂能使沥青等胶状物分散,从而将它们从油水界面上除去;( 4)在含固体粉末的稳定乳状液内加入破乳剂后,能使固体粉末为一相(油或水)完全润湿,使其脱离油水界面进入该相内,从而破坏油水界面膜。1、破乳剂的分类和筛选• 按分子结构 :离子型和非离子型• 离子型 :溶于水时能电离形成离子• 非离子型 :在水溶液中不能电离。水溶性、油溶性和部分溶于油的混合溶性三类。• 针对性强,使用时必须进行筛选。2、热化学脱水流程• 必须有破乳剂加入地点和油水分离容器。(二)1)削弱油水界面膜的强度原油中的主要乳化剂是沥青、胶质、石蜡等。随着温度的升高,这些物质在油中的溶解度增大,使其亲油性能增加,几乎全部溶解于油中,从而脱离油水界面,达到降低水滴保护膜机械强度的目的。随着温度的升高,水滴的体积将发生膨胀,使油水界面膜受到胀力的作用,这将降低界面膜的机械强度,在水滴膨胀时,界面膜容易破裂,有利于水滴的合并。温度的提高,向系统输入了能量,使分子的布朗运动加剧,增加了水滴间的碰撞次数和碰撞力,从而加速了油水界面膜的破坏。( 2)增大油水密度差在温度为 0~50℃ 的范围内,原油和水的膨胀系数是不同的,原油的密度随温度的变化要比水变化得快,因此,加热增大了油水的密度差。( 3)降低原油粘度原油粘度随温度的升高而降低 ,特别是乳化原油的粘度随温度的变化更明显 少了水滴在沉降过程中的摩擦阻力,加快了水滴在原油中的沉降速度。降罐的 形式 可分为立式和卧式两种。目前油田所用的沉降罐大多采用具有水封装置的立式沉降罐。可自动调节油水界面,以保持沉降脱水的平衡和稳定,结构如右所示。1、电脱水机理• 适用于处理含水率小于 30%油包水型乳状液。• 将原油置于高压直流或交流电场中,由于电场对水滴的作用,削弱了水滴界面膜的强度,促进水滴的碰撞,使水滴聚结成粒径较大的水滴,在原油中沉降分离出来。• 聚结方式: 电泳聚结、偶极聚结、震荡聚结。• 交流电场中 ,偶极聚结、震荡聚结为主; 直流电场中 电泳聚结为主,偶极聚结为辅。(三)原油电脱水• 若热化学脱水达不到商品原油含水率指标时,可采用电脱水。( 1)电泳聚结• 把原油乳状液置于通电的两个平行电极中,水滴将向同自身所带电荷极性相反的电极运动,即带负电荷的水滴向正电极运动,带正电荷的水滴向负极运动,这种现象称为电泳。• 因水滴的大小不等、带电量不同,运动速度也不同,水滴会发生碰撞聚结。( 2)偶极聚结• 水滴受电场的极化和静电感应,水滴两端带上不同极性的电荷,形成诱导偶极。• 受电场作用,水滴变形,界面膜强度降低。• 多个水滴形成水链,相互吸引,碰撞合并成大水滴。( 3)振荡聚结• 交流电场中电场方向不断改变,水滴内的各种正负离子不断做周期性往复运动,使水滴两端的电荷极性发生变化,界面膜受到冲击,强度降低,水滴聚结沉降。2、油稳定原油稳定原油中含有 4的挥发性很强的轻组分 , 储存时会产生蒸发损失 , 通过一系列工艺措施 , 比较完整的将原油中挥发性强的轻组分脱出 , 降低原油蒸汽压 ,以减少挥发损耗 , 这一工艺过程称原油稳定 。•一般降到最高储存温度下饱和蒸汽压为当地大气压力的 •稳定脱出气体变成天然气 、 液化石油气和轻烃 。•原油稳定方法 :大罐抽气法 、 负压闪蒸 、 正压闪蒸和分馏 。将原油中的轻组分脱出,降低其蒸汽压,减少蒸发损耗,称为原油稳定。原油稳定的方法闪蒸法分馏法负压闪蒸正压闪蒸12采取哪种方法,应根据原油的性质、能耗、经济效益的原则确定。大罐抽气法1、 负压闪蒸原油稳定的 闪蒸压力 ( 绝对压力 ) 比当地大气压低即在负压条件下闪蒸 , 以脱除其中易挥发的轻烃组分 ,这种方法称为原油负压稳定法 , 又称为负压闪蒸法 。负压稳定的操作压力 一般比当地大气压低 作温度一般为 50~ 80℃ 。该法 适用于含轻烃较少的原油 , 当每吨原油的预测脱气量在 5 适合采用此法 。负压闪蒸原理流程图12356碳四含量小于 2%(质量比)、密度较大时,可采用负压闪蒸。2、 微正压闪蒸• 微正压稳定法又称加热闪蒸稳定法 , 这种方法的闪蒸温度一般要比负压闪蒸法高 , 需要在原油脱水温度 ( 或热处理温度 ) 的基础上 , 再进行加热( 或换热 ) 升温才能满足闪蒸温度要求 。 由于稳定原油温度较高 , 应考虑与出塔合格原油换热以回收一部分热量 。 正压闪蒸稳定的操作压力 一般在 , 操作温度则根据操作压力和未稳定原油的性质确定 , 一般为 80~ 120℃ , 特殊情况在 130℃ 以上 。正压闪蒸原理流程图2346 即使碳一 ~碳四含量少时 , 也可考虑用加热闪蒸和分馏稳定工艺 。3、分馏法稳定分馏法稳定 , 就是根据精馏原理脱除原油中的易挥发组分 。 精馏是将由挥发度不同的组分所组成的混合液 , 在精馏塔中同时多次地进行部分气化和部分冷凝 ,使其分离成几乎纯组分的过程 。 根据操作压力不同 , 分馏法可分为常压分馏和压力分馏 。 前者的操作压力为常压~ 50表压 ) , 需设塔顶气压缩机和塔底泵 , 适用于密度较大的原油 。 压力分馏的操作压力在 50~100表压 ) 之间 , 一般可以不设塔顶气压缩机和塔底泵 , 适用于密度较小的原油 。 根据精馏塔的结构和回流方式的不同 , 分馏法又可分为提馏稳定法 、 精馏稳定法和全塔分馏稳定法等三种 。 工程上常见提馏稳定法和全塔分馏稳定法两种 。( 1)提馏稳定法提馏稳定法工艺流程如下页图所示。该稳定塔内 只设提馏段 。原油从稳定塔的 顶部进塔 后随即在塔顶闪蒸。闪蒸后的原油在沿着各层塔板流向塔底的过程中,通过与上升油气的多次接触,进行相间传质传热,使其中易挥发组分不断转入气相,将油气中的重组分不断冷凝下来,最后从塔底获得稳定原油。此法用于稳定原油质量要求高、对拔出气体纯度没有要求的原油稳定。提馏法原油稳定流程示意图1— 换热器; 2— 稳定塔; 3— 压缩机; 4— 冷凝器; 5— 三相分离器; 6— 轻油泵; 7— 塔底油泵; 8— 重沸油泵; 9— 加热炉 ( 器 )设备多,流程复杂,操作要求高,是国外应用最广泛的原油稳定方法。( 2) 全塔分馏稳定法全塔分馏法工艺流程如下图所示 。 该稳定塔内 既有精馏段 , 亦有提馏段 , 塔顶有回流 , 塔底有再沸系统 , 亦称为完全精馏塔 。 原油经换热和加热后进入 稳定塔中部 , 闪蒸出来的油气穿过精馏段的各层塔板从塔顶逸出 , 闪蒸后的原油沿着提馏段的各层塔板流到塔底 。 出塔油气和塔底原油的走向 , 分别与精馏法和提馏法相同 。 这种工艺虽然复杂 , 能耗高 , 但 分离效率最高 , 稳定后的原油质量最好 。 全塔分馏法 适用于含轻烃较多的原油 , 特别是凝析油 , 当每吨原油预测脱气量在 10 宜采用此法 。全塔分馏法原油稳定流程1— 换热器; 2— 热介质换热器; 3— 稳定塔; 4— 压缩机; 5— 冷凝器; 6— 分离器; 7— 轻油泵; 8— 塔底油泵; 9— 重沸油泵;10— 重沸加热炉 ( 器 )4、稳定方法选择原油中 , 若含 , 则适合于分馏稳定法 ,而轻组分含量低的原油 ( 的原油 ) , 宜采用闪蒸分离 。 我国大部分原油的 2% ,因此多采用闪蒸分离稳定 。5、原油稳定的其它方法• 多级分离稳定油井流体高压气 中压气 低压气稳定原油去储罐高压分离器 中压分离器 低压分离器大罐抽气大气温度和罐内液位的不断变化等都会引起罐内液面上的油气混和物从油罐中排出,造成油品的蒸发损耗。为了回收油罐顶部气体,同时保证大罐不被损坏,目前原油处理站上采用了对油罐进行常压密闭抽气,来回收油罐顶部气体,,以降低油气损耗,这种方法称为大罐抽气法。大罐抽气法是利用原油处理站内的沉降脱水油罐,在罐顶装上抽气管线,利用真空泵(或压缩机)对沉降罐进行常压密闭抽气,把抽出来的油蒸气送往压气站,实现原油的密闭集输。五、 天然气处理与轻烃回收1、天然气来源与分类按矿藏特点的不同可将天然气分为 气井气( 、 凝析井气 ( 和 油田气 ( 。 前两者合称 非伴生气 ( , 后者也称为 油田伴生气 ( 。天然气来源与分类气井气 :即纯气田天然气 , 气藏中的天然气以气相存在 , 通过气井开采出来 , 其中甲烷含量高 。凝析井气 :即凝析气田天然气 , 气藏中以气体状态存在 , 是具有高含量可回收烃液的气田气 , 其凝析液主要为凝析油 , 其次可能还有部分被凝析的水 , 这类气田的井口流出物除含有甲烷 、 乙烷外 , 还含有一定量的丙烷 、 丁烷及 上的烃类 。天然气来源与分类油田气: 即油田伴生气 , 它是伴随原油共生 , 是在油藏中与原油呈相平衡接触的气体 , 包括游离气 ( 气层气 ) 和溶解在原油中的溶解气 , 从组成上亦认为属于湿气 。 在油井开采情况中 , 借助气层气来保持井压 , 而溶解气则伴随原油采出 。油田气采出的特点是 :组成和气油比 ( 一般为 20~ 500 因产层和开采条件不同而异 , 不能人为地控制 , 一般富含丁烷以上组分 。 与此同时 , 为了降低原油的饱和蒸气压 , 防止原油在储运过程中的挥发耗损 , 油田上往往采用各种原油稳定工艺回收原油中 回收回来的气体 , 称为原油稳定气 , 简称原稳气 。2、天然气处理与加工的范畴天然气是在岩石圈中生成的 , 必须通过油气井开采出来 。 所谓天然气处理与加工 就是指从井口到输气管网的全部过程 。一般经过采气管线 、 井场分离 、 集气管线 、净化处理 、 轻烃回收 、 输气管网等过程 。处理水饱和的 、 未加工的 、 酸性的富气的步骤可以用下图大概表示出来 。天然气处理框图3、商品天然气技术指标•热值 ( :是指单位体积或质量天然气的高发热量或低发热量 。 为使天然气用户能恰当地确定其加热设备 , 确定热值是必要的 。 天然气质量的一个重要指标就是沃泊数 ( , 它是天然气最高热值与相对密度的平方根的比值 。•含硫量 ( :常以 含量来表示 。 为了控制天然气的腐蚀性和出于对人类自身健康和安全的考虑 , 一般而言 , ~ 24mg/油田气由于往往不含硫 , 故一般不进行脱硫处理 。商品天然气技术指标•烃露点 ( :即在一定压力下从天然气中开始凝结出第一滴液烃时的温度 , 它与天然气的压力和组成有关 , 微量重烃的影响比常量轻组分的影响更突出 。 为防止天然气在输配管线中有液烃凝结并在管道低洼处积液 , 影响正常输气甚至堵塞管线 , 目前许多国家都对商品天然气规定了脱油除尘的要求 ,规定了一定压力条件下天然气的最高允许烃露点 。商品天然气技术指标•水露点 ( 与水蒸气含量 :在地层温度和压力条件下 , 水在天然气中通常以饱和水蒸气的形式存在 , 水蒸气的存在往往给天然气的集输和加工带来一系列的危害 , 因此 , 规定天然气的水蒸气含量是十分重要的 。 天然气的含水量 以单位体积天然气中所含水蒸气量的多少来表示 , 有时也用天然气的水露点来表示 。 水露点 指在一定压力条件下 , 天然气与液态水平衡时 ( 此时 , 天然气的含水量为最大含水量 ,即饱和含水量 ) 所对应的温度 。•一般要求天然气水露点比输气管线可能达到的最低温度还低 5~ 6℃ 。天然气气质标准4、天然气净化内容• 伴生气内除烃类外 , 一般还含有水蒸气及相当数量的 • 所谓天然气净化 就是脱出水蒸气 、 硫化氢和二氧化碳等有害气体 。(一 )天然气脱水方法• 冷冻法• 固体吸收法• 液体吸收法( 1)冷冻法• 将含水天然气降温.使气中所含水分凝析出来排出。常用的降温手段为:• 1)氨制冷 :液氨气化时要吸收大量的热量,利用氨气化吸取天然气热量,使其温度下降到 0ºC 。• 2)节流膨胀: 天然气经节流阀节流降压后,管内天然气在近似绝热条件下膨胀,致使天然气自身温度降低。• 3)加压后冷却 :天然气在温度不变的条件下,含水量随压力的增高而减少,因而可以先对天然气加压然后冷却除去水分。( 2)液体吸收法• 采用吸湿性较强的液体与天然气接触,气中含水被吸收,吸收了水分的液体经处理再生后重复使用。• 吸湿液主要是甘醇( 三甘醇、二甘醇 ),使用较多的为三甘醇。• 三甘醇优点 :再生效果好;分解温度高,蒸发损耗小;再生设备简单;操作费用和投资低于二甘醇。( 3)固体吸收法• 采用内部孔隙很多、内部比面积很大的固体物质与含水天然气接触.气中的水被吸附于固体物质的空隙中。被水饱和了的固体物质经加热再生后重复使用。• 常用固体吸附物有: 硅胶、分子筛、活性铁矾土、活性氧化铝 等。天然气脱水工艺( 1)甘醇脱水( 2)硅胶脱水( 3)固体吸附法脱水的工艺流程各种固体吸附法脱水的吸附和再生的设备及工艺流程基本是相同的。处理量较小的可用两个脱水器切换吸附和再生;处理量较大的可用三个或四个脱水器。该装置使用时的两个操作,一个是再生,一个是冷却。 例如,在一次运转中,脱水器 3,4用于吸附,此时脱水器 5冷却,脱水器 6再生。湿天然气经过压力调节阀减压后进入脱水器 上而下地通过脱水器,水蒸气被吸附剂吸附,出脱水器后的天然气即可满足管输要求。从压力调节阀前引出作再生用的湿气,先进入再生好的脱水器 5作冷却气,被初步加热后再进加热炉 2进一步加热,达到再生温度后进脱水器 6对吸附剂进行再生 ;热的再生气被水饱和后 去空气冷却器 7冷却,使水蒸气凝析出来,再进闪蒸分离器 1分离,除去污水后的再生气重新与湿天然气混合。 当脱水器3,4吸附饱和后,脱水器 5,6已再生完毕 ;再用脱水器 5,6进行吸附脱水,而对脱水器 3,4进行再生, 如此重复、循环,连续操作。(二 )天然气脱硫• 目的:脱除天然气中硫化氢、二氧化碳和有机硫化物。• 常用方法:应用醇氨溶液的 化学吸收法和环丁砜脱硫法。( 1)化学吸收法• 化学吸收法是以 可逆反应为基础 .采用循环使用的吸收剂吸收硫化氢。而当压力、温度和吸收剂的浓度变化时,硫化氢又可从吸收剂中分出,即常讲的吸收和解吸过程。• 化学吸收常用乙醇胺法、苏打法及碳酸钾法等。 目前广泛采用乙醇胺法。乙醇胺法优点• 适用范围广;• 溶液吸收能力强、脱硫程度高;• 溶液反应性强,酸性负荷最大,易于再生;• 溶解稳定性强,不易变质;• 易于实现自动化控制,降低工人劳动强度。乙醇胺法缺点• 溶液易起泡,影响正常操作;• 单位体积吸收过多酸气后易于腐蚀设备;• 不能脱除有机硫,当天然气中含羟基硫时将增大乙醇胺消耗量;• 水、电、汽耗量大,硫磺回收需另增设一套装置。化学反应式• 25大于 105 ° 2)环丁砜脱硫法• 环丁砜脱硫法是 60年代发展起来的新方法。它 适用于含有机硫和凝析油较多的高含硫天然气的净化 ,其工艺流程与设备与乙醇胺法相同。• 砜 :硫酰基与烃基结合而成的有机化合物。(英文 丁砜脱硫法优点• 在高硫化氢分压下,溶液允许负荷较胺液高一倍。• 水、电、蒸汽耗量少 1/2左右;• 能脱除有机硫,而溶液不会变质;• 不易起泡,对设备腐蚀小;• 环丁砜蒸气压低,故损耗少,冬天不易冻结。缺点 :环丁砜价格较贵,来源困难。1)原理• 轻烃回收工艺主要有三类 :油吸收法;吸附法;冷凝分离法 。 当前 , 普遍采用冷凝分离法 实现轻烃回收 。• 利用原料气中各组分沸点不同 , 冷凝温度不同的特点 , 在逐步降温过程中 , 将沸点较高的烃类冷凝分离出来 。 该法的特点是需要提供足够的冷量使气体降温 。 冷量有用冷剂制冷的 , 有用气体膨胀制冷的 , 或者联合应用两种制冷工艺的 。• 根据所提供冷量的级位可将其分为 浅冷和深冷 。冷量可有两种冷源产生 , 即 外加冷源和膨胀机自身制冷 。( 2)冷源• 外加冷源: 一般采用氨制冷循环 , 丙烷制冷循环或氟里昂制冷循环 , 若单独采用外冷源时 一般为浅冷工艺 。• 膨胀机制冷: 采用膨胀机制冷的装置 , 靠膨胀机出口低温气体作为主要冷源 , 一般用于深冷工艺 。• 膨胀机制冷与外加冷源相结合: 以补充膨胀机冷量供给不足 , 降低高压气体的冷凝温度 。( 3)工艺流程的七个环节• 原料气预处理 离水和泥砂;• 原料气增压• 净化• 冷凝分离• 制冷• 凝液的稳定与切割• 产品储罐( 4)浅冷轻油回收工艺• 目的:降低气体露点( 5)膨胀机制冷深冷轻油回收( 6)固体吸附法回收轻烃固体吸附法回收轻烃和固体吸附脱水的原理是相同的,只是因目的不同而采用了不同的吸附剂。工业上常用于回收轻烃的吸附剂有活性炭、硅胶、硅藻土等。 1 06吸附能力很强。因此,活性炭成为工业上回收轻烃的重要吸附剂。活性炭吸附剂对气体混合物各组分的吸附具有选择性,只是对 就是用吸附法能从天然气中回收轻烃的主要依据。活性炭吸附过程大致可分四步进行 :1)用活性炭从气体混合物中吸附某些组分 ;2)进行解吸,将吸附质以气体逐出后,进行冷凝回收 ;3)活性炭干燥 ;4)活性炭冷却。重新重复以上过程,连续生产。活性炭吸附法回收轻烃的过程一般为间歇式周期性作业 (用较多的吸附器也可连续作业 )。当原料气在吸附器 时在吸附器 I I 中进行解吸、干燥和冷却的再生过程。六、含油污水处理• 油田含油污水处理 主要是指解决从油层中采出的油水混合物在初加工过程中,经脱水设备脱出的含油污水的处理间题。• 由于这种水中的主要污染物为原油,故称为油田含油污水。• 方法: 机械除油、混凝除油、气浮分离、1)平流式隔油池平流式隔油池如图所示,是油田含油污水处理时最常用的一种构筑物。含油污水在隔油池内的运动过程中,不溶于水的质点同时受着自身重力和浮力的两种力的作用,二力的合力决定了质点的运动速度和方向。 油珠的密度小于水的密度 ,上浮于水面 ;固体颗粒的密度大于水的密度 ,下沉到池底。所以隔油池同时也是沉淀池。(2)斜板、斜管沉淀池在斜板、斜管中,水流从平行板或斜管的一端流到另一端。每两块斜板相当于一个很浅的沉淀池,每根方截面管也相当于一个小沉淀池。斜板、斜管沉淀池具有占地面积小、投资省、效率高、沉降时间短等优点。(3)粗粒化除油罐• 粗粒化除油罐是 20世纪 70年代发展起来的除油技术。• 根据斯托克斯定律,在污水含油率、油水密度一定的条件下,污水中油珠直径越大,上浮的速度就越快。为了提高除油设备的除油效率,就要增大油珠的直径,粗粒化除油就能达到这个目的。当含油污水流经由亲油疏水性材料填充的滤床时,污水中微小的乳化油珠就被润湿勃附在填充材料表面,并不断地附聚扩大成为大的油珠 ;在重力和水力冲击下,油珠从填充材料表面上脱落下来上浮,从而达到加快油水分离的目的。• 粗粒化除油法与其它方法相比,具有处理效果好和管理方便等优点。此法适用于处理乳化程度较高的乳化油,可以除去直径为 5 粗粒化材料 除应具有良好的亲油疏水性能外,还应具有良好的耐油性,不会被油所溶胀或溶解,同时,还应具有一定的机械强度和耐腐蚀性能。它一般可制成粒状,也可制成纤维状 ;有天然材料,也有人工合成的材料。陶粒、石英砂和无烟煤等是天然的颗粒状粗粒化材料 ;用聚醋、聚丙烯、聚氯乙烯等制成的颗粒或纤维状材料则是良好的人工合成材料。粗粒化除油罐的结构如图 10一 24所示。• 含油污水由进水口经配水系统进人罐内,自下而上地流经粒化材料。在这个过程中,污水的细小油珠在粗化材料上吸附、聚结而由小变大,并在水流的冲击下与粗粒化材料分离,从出水口排出罐外,到除油罐进行油水分离。阻力圈的作用是防止粗粒化材料与罐体之间的间隙产生短路,使粗粒化材料不起作用。罐底部的填料的作用是用来填充配水系统以下的无效空间。二、混凝除油• 混凝除油是在含油污水中加入一定浓度的混凝剂后,污水进入混凝除油罐进行油水分离。• 混凝剂在水中水解后,形成带正电的胶体物质,与带负电的油珠中和,并发生凝聚作用,可使油珠变大,加快上浮速度,从而达到除油的目的。三、气浮分离• 靠自然沉降难以除去的污水中的乳化油和密度接近于水的细小悬浮杂质,可以用气浮分离的方法来除去。• 气浮分离就是把气体通入污水中,并以微小气泡的形式从水中析出成为载体,使污水中的乳化油珠或小的悬浮颗粒戮附在气泡上,随气泡一起上浮到水面,形成泡沫 —气、水、固体 (或油 )三相混合物。这样既回收了污水中的有用物质 (原油 ),也排除了污水中的杂质,净化了污水。四、过滤• 过滤是通过滤料床的物理和化学作用来除去含油污水中的微小悬浮物和油珠的方法。含油污水经过隔油池除油、气浮分离、混凝沉降后,再经砂滤进一步处理,可达到污水排入或回注油层的标准。• 过滤一方面通过滤料的机械筛滤作用,把悬浮固体和油珠转到滤料颗粒的固体表面或先前被截留在滤料
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