天然氣處理裝置中的超音速分離技術(shù)

塔里木油田公司

天然氣處理裝置中的超音速分離技術(shù)

鄒應(yīng)勇 趙建彬 劉百春 宋美華 許愛華塔里木油田公司

超音速分離技術(shù)是目前應(yīng)用在天然氣處理方面的新型技術(shù)，具有效率高、能耗低、工藝過程和設(shè)備簡單、檢維修方便等優(yōu)點。在牙哈氣田產(chǎn)量、壓力、溫度、組分比較確定的情況下，試驗過程中多次出現(xiàn)問題?？傮w來說，3S分離技術(shù)在天然氣處理裝置上規(guī)模應(yīng)用還不是特別成熟，還應(yīng)結(jié)合實際情況充分論證。建議借鑒儲氣庫的經(jīng)驗，3S分離器的氣相出口天然氣不與原料氣預(yù)冷器換熱直接升溫外輸，可與其他技術(shù)結(jié)合（如采用過膨脹冷凝技術(shù)），以進一步提高液烴的產(chǎn)量。

天然氣；處理；超音速分離技術(shù)；J—T閥；3S分離器

超音速分離（簡稱3S）技術(shù)與傳統(tǒng)的靠天然氣自身壓力膨脹制冷的處理方法相比，具有效率高、能耗低等優(yōu)點。塔里木牙哈凝析氣田于2011年引進了2套180×104m3/d3S分離器進行脫水脫烴試驗。

牙哈3S實驗裝置工藝流程設(shè)計如下：原料天然氣經(jīng)過空冷后，在預(yù)冷器與低溫分離器和3S出口來干氣進行換熱后，溫度降低，然后進入3S預(yù)分離器，分離后的氣體通過3S分離器噴嘴膨脹降溫并在冷凝段完成氣液分離，液相進入低溫分離器，分離出的氣體與3S分離器氣相出口氣體混合后通過預(yù)冷器升溫外輸。

牙哈3S分離器于2011年6月建成投產(chǎn)，投產(chǎn)初期雖然一些運行數(shù)據(jù)較設(shè)計有一定的差異，但基本達到了設(shè)計的要求，液烴產(chǎn)量有一定的增加，外輸氣的烴水露點滿足要求，水露點較J—T閥運行時有一定的改善，設(shè)備運行較平穩(wěn)可靠。但運行一段時間以后，3S分離器出現(xiàn)了一些問題，分析處理后再次運行試驗，分離器出現(xiàn)局部振動值超限，液烴分離效果逐漸變差，與J—T閥相比液化氣產(chǎn)量減少，且外輸氣的烴水露點逐步上升，3S分離器液相出口出現(xiàn)凍堵。通過對設(shè)備進行解體檢查，重新投用后，液化氣產(chǎn)量增加比較明顯，但幾天后開始逐漸下降，3S分離器液相出口又出現(xiàn)了凍堵，烴水露點再次升高，隨后多次出現(xiàn)類似現(xiàn)象，3S分離器基本處于間歇性運行，液烴產(chǎn)量與運行J—T閥相比基本變化不大。

2013年4月通過對存在的問題再次進行技術(shù)改造，目前3S分離器運行比較正常，液烴產(chǎn)量較J—T閥有所增加，但水露點較J—T閥運行高。

3S分離技術(shù)雖然目前已經(jīng)開展了20年左右的研究及應(yīng)用，但在天然氣處理領(lǐng)域還沒有進行大規(guī)模應(yīng)用。在牙哈氣田產(chǎn)量、壓力、溫度、組分比較確定的情況下，試驗過程中多次出現(xiàn)問題，經(jīng)過分析、再次優(yōu)化及局部改造，基本滿足了設(shè)計要求，但還存在一定的問題?？傮w來說，3S分離技術(shù)在天然氣處理裝置上規(guī)模應(yīng)用還不是特別成熟，還應(yīng)結(jié)合實際情況充分論證：①由于3S分離器設(shè)備本身的特殊性，對應(yīng)用場所要求相對比較苛刻，一般要求在已進行試采或進行較長時間生產(chǎn)，天然氣的產(chǎn)量、壓力、溫度、組分等比較準確和穩(wěn)定的氣田，否則效果變差。②目前牙哈使用3S分離器后液烴產(chǎn)量增加，但烴水露點卻比相同條件下J—T閥要高。牙哈凝析氣的J—T閥脫水脫烴裝置設(shè)計處理能力為320×104m3/d，實際處理量約為380× 104m3/d，處于超負荷運行狀態(tài)，低溫分離器分離效果較差，出現(xiàn)過凍堵現(xiàn)象。③天然氣進入3S分離器分離后，進入液相管線的氣量減少，同時由于牙哈3S分離器采用乙二醇作為水合物抑制劑，其黏稠度隨著溫度降低而增大，所以3S分離器液相流動緩慢，如果液相管線低于低溫分離器的入口，防凍效果變差，很容易出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象。④目前新建3S裝置建設(shè)時并聯(lián)J—T閥，方便投產(chǎn)和調(diào)節(jié)，待介質(zhì)條件穩(wěn)定后才能切換到3S，使其滿足其設(shè)計工況的需要。⑤在天然氣處理裝置上，目前3S分離器并沒有自身的一套完整的設(shè)計體系，一些技術(shù)參數(shù)也沒有經(jīng)過充分論證。⑥從軟件模擬和理論上說，其液烴產(chǎn)量并不能比J—T閥脫水脫烴裝置高。建議借鑒儲氣庫的經(jīng)驗，3S分離器的氣相出口天然氣不與原料氣預(yù)冷器換熱直接升溫外輸，可與其他技術(shù)結(jié)合（如采用過膨脹冷凝技術(shù)），以進一步提高液烴的產(chǎn)量。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.047