超音速分离技术在塔里木油田现场探索及应用

塔里木油田牙哈凝析气处理站制冷单元在整个工艺流程中扮演着重要任务,它的运行好坏,直接关系到所生产的天然气品质以及凝液的产量。超音速分离器(Super Sonic Separator,简称3S)是基于天然气旋流在超音速喷管内绝热膨胀降温,以分离天然气中的水分和液烃(NGL)的一种新型高效设备。本论文将深入探讨超音速分离器的工作原理,结合现场应用情况,总结分析3S设备在投运后所遇到的一些实际问题和解决办法,制定出相关的行业操作标准。     

超音速分离技术在脱烃中应用

超音速分离技术是天然气处理工艺技术的一大突破,超音速分离系统具有流程简单、无需化学试剂、结构紧凑轻巧、无移动部件等特点。本文分析了超音速分离技术和J—T阀节流膨胀制冷技术脱烃效果的影响因素,同时运用HYSYS软件对某处超音速分离器的应用实例采用J—T阀节流膨胀制冷技术对天然气脱烃过程进行模拟。结果表明:超音速分离技术具有比J—T阀节流膨胀制冷技术更好的脱烃性能,对气流中的CO_2、H_2S也有一定的脱除作用。     

传统天然气脱水方法与新型气液分离器比较分析

在天然气成为商品气投入市场之前,有一项非常重要的环节就是脱水,脱除天然气中的水分主要是为了防止在输送过程中出现液态水,对管道产生腐蚀。传统的分离方法有液体吸收法,低温吸收法,固体吸收法,膜分离法。目前超音速气液分离器是一种新型的气液分离设备,与其他较为常用的分离技术相比,它的结构更为简单,而且所需空间也较小,低损耗、效率更高而且无污染,但目前国内理论研究尚不成熟,所以深入探究新型超音速气液分离器,提高其商业使用价值,对天然气矿场加工及集输具有重要意义。     

天然气超音速加工处理技术研究进展

从理论及数值模拟,实验研究及应用现状等方面阐述了天然气超音速加工处理技术在脱水、脱重烃、脱酸气以及液化等领域的研究现状及最新进展,并对未来该项技术亟待解决的关键问题和研究重点进行了展望,以期对超音速旋流分离技术在天然气处理方面的进一步工业化应用提供指导。     

天然气超音速加工处理技术研究进展

从理论及数值模拟,实验研究及应用现状等方面阐述了天然气超音速加工处理技术在脱水、脱重烃、脱酸气以及液化等领域的研究现状及最新进展,并对未来该项技术亟待解决的关键问题和研究重点进行了展望,以期对超音速旋流分离技术在天然气处理方面的进一步工业化应用提供指导。     

超音速气水分离的多相多组分相变过程模拟研究

本文采用Eular多相模型及基于汽液界面分子平衡的相变模型,发展超音速气水分离真实物理过程的数值模拟方法,相比于现有超音速分离过程的单相多组分且不考虑相变简化模型,新方法能够更好的揭示超音速气水分离过程的的优缺点。为天然气超音速分离器的设计提供理论支撑。     

天然气超音速脱水技术及其应用研究

天然气超音速脱水技术是近年来研发的一种新型脱水技术,它是基于天然气在超音速状态下的蒸汽冷凝现象进行脱水。该技术可克服传统脱水工艺的许多缺陷,为天然气净化提供了一种费用低、经济效益高、安全可靠的脱水方法。该装置可在苛刻的环境中运行,对海上气田、小型边际气田及伴生气田的开发具有很大吸引力。本文论述了超音速脱水技术的结构及技术原理、工艺流程及特点、国内外应用实例及应用现状,并对超音速脱水技术的应用前景进行了展望。     

天然气脱水新工艺新技术探讨

为了高效开发利用天然气,降低生产成本,有必要研究天然气脱水技术,指导天然气净化工艺方案制定。概述了目前国内外油气田普遍应用的5种天然气脱水技术,包括低温分离法、溶剂吸收法、固体吸附法、膜分离法、超音速分离法。总结了各种天然气脱水技术的工艺原理、应用现状及目前存在的主要问题。对比传统的天然气脱水技术,重点阐述了近年来出现的新型膜分离脱水技术和超音速脱水技术。对我国天然气脱水工艺发展的方向、重点技术进行了展望。     

专利技术

一种天然气超音速脱水方法公开(公告)号:CN101037629公开(公告)日:2007.09.19这种天然气超音速脱水方法的特征在于用天然气自身能量进行换热脱水、稳压沉降脱水、超音速脱水、旋流脱水、湿气分离脱水,提高天然气干度直接达到外输的目的。未脱水的天然气从气源逐序进入换热器、稳压罐、过滤器、超音速分离装置,并通过旋流装置将气液分离。分离出的"干气"直接进入外输管线,而"湿气"进入二次分离罐,沉降分离出游离水后的气体与"干气"汇合进入外输管线。稳压罐及二次分离器分离出的水和轻烃进入轻烃回收装置,实现了轻烃回收。此脱水过程不需外部能源动力,无需注入任何药剂即可脱出天然气中的水分,避免了外输过程中水合物的形成,同时又避免了环境污染。     

天然气脱水方法综述

目前,国内天然气行业正进入高速发展的历史新格局,天然气的高效开发和利用已成为未来能源发展的新课题。所以,未来天然气高效脱水技术将是一个重要的研究方向。现阶段工业上天然气脱水方法主要有:三甘醇脱水(TEG)、分子筛脱水、低温脱水。近年来膜分离和超音速这两种新型技术正日益受到人们的关注,发展迅速。这两种新技术在天然气脱水方面具有结构简单、能耗低、运行维护费用小、操作简单、污染小等特点。从根本上弥补了以往天然气脱水技术系统复杂、体积庞大、高能耗、维护费用高、污染大的特点。未来以膜、超音速脱水为代表的新技术将会有很大的发展空间。     

气体超声速凝结与旋流分离研究进展

超声速旋流分离技术是天然气加工处理领域的一大技术创新,它将膨胀降温、旋流式气/液分离、再压缩等处理过程集中在密闭紧凑装置中完成。本文总结了超声速旋流分离装置种类、原理及优缺点,并从理论分析、数值模拟、实验和现场应用等方面回顾了易凝气体低温凝结理论和超声速旋流分离技术研究现状和最新进展。大量实验及现场应用均表明超声速旋流分离装置具有结构紧凑轻巧、节能环保、安全可靠等优点,同时该技术的应用不断趋于多元化,从传统的脱水、脱重烃逐渐向脱酸气和天然气液化领域拓展,应用前景广阔,但在应用过程中也存在液滴二次蒸发与能量损失较大等问题。下一步研究工作可以从多组分混合物凝结过程的交互作用机制、凝结液滴的运动特性和碰撞聚并机理等方面入手,在此基础上探索提高凝结效率和降低能量损耗的方法,以促进超声速旋流分离技术多元化的工业应用。     

Investigation on Separation Efficiency in Supersonic Separator with Gas-Droplet Flow Based on DPM Approach

Supersonic separator is a new technology based on the adiabatic expansion of swirling gas flow, and at present it has demonstrated great application potential in separating and processing droplet liquid contained in natural gas. However, its coefficient of performance is still low and there seems to be a large gap in the method that evaluates the separation efficiency in a satisfactory manner. In order to promote the wide application of this technology in the dehydration field, it is necessary to find a new and feasible approach that can be used to predict the flow characteristic and separation performance inside a supersonic separator. In this paper, a comprehensive three-dimensional fluid numerical model to study the flow behavior and separation efficiency in a supersonic separator was established coupled with the discrete particle model (DPM). The mixture of air and water droplets was chosen as working fluid. The gas phase was modeled with compressible Navier–Stokes equations for two-phase flow and the RSM turbulence model was taken into account. The droplet phase was modeled with the discrete particle model (DPM), in which the droplets are assumed to have the same sphere shape and ignore the phase transition and nucleation process. A pilot test facility was carried out to validate the numerical model. The experimental results not only indicate that the new dehydration device can efficiently separate the liquid droplets from wet gas, but also prove that the numerical results were great agreements with the experimental results. Furthermore, based on the proposed numerical approach, the gas-droplet turbulent flow structures were predicted, the effects of different structure parameters and operation conditions on the separation efficiency were also investigated. The current works settle a foundation for further explorations on the supersonic gas–liquid separation flows inside a supersonic separator as well as the possible new applications.     

超声波清洗技术在制造业中的应用

介绍了采用绿色清洗技术的必要性,论述了超声波清洗的机理、特点、工艺参数及工艺过程,阐述了超声波清洗技术在机械制造业中的应用,分析了超声波清洗其它领域的应用及其发展趋势。     

天然气水化物防治

天然气脱水是管道安全输送或进行轻烃回收前必不可少的环节。只有将天然气中的水汽含量控制在工艺流程要求的范围内,才能保证气体输送或冷凝分离法轻烃回收工艺的实施。本文详细介绍了天然气脱水工艺,并对比各种脱水工艺优劣与使用条件。     

膜法脱除天然气中二氧化碳的工艺技术发展现状

综述了目前膜法脱除天然气中二氧化碳的工艺技术发展现状。首先对比了天然气脱除二氧化碳多种工艺技术特点及应用场合情况,膜分离法相比于其他分离方法,具有投资较少、占地小、耗能少等优势。介绍了膜法分离原理、膜材料、膜组件发展现状和膜法脱除天然气中二氧化碳工艺技术单元情况。而工艺技术单元又分为预处理单元和膜分离单元：预处理单元根据采出原料气成分选择不同脱除方法进行组合;原料气经预处理单元后进入膜分离单元,根据实际工况,综合考虑烃类回收率、占地、能耗、投资等因素合理地设计膜法脱碳分离工艺。然后又对国内外膜法脱除天然气中二氧化碳应用案例进行介绍,目前国外膜法脱除天然气中二氧化碳应用案例较多,而国内应用案例较少,因此需加大国内膜法脱除天然气中二氧化碳的工业应用。最后对天然气膜法脱除二氧化碳技术发展方向进行了展望,指出研发具有自主知识产权并且在实际复杂工况条件下能保持高性能、长周期稳定性的膜材料是未来膜分离技术发展的重点,同时将两种或两种以上的单一脱除二氧化碳技术相结合的耦合集成组合工艺,如膜法分离+化学吸收法、膜法分离+变温吸附法等,这种耦合集成组合工艺为未来脱碳工艺技术发展提供了新方向。     

榆林气田低温分离工艺技术的应用

榆林气田上古气藏具有井口压力高、凝析油含量低的特点。采用常温分离、三甘醇脱水工艺流程时,在天然气集输过程中,有液态烃析出,影响了管输能力和三甘醇脱水效果。同时,凝析油在下游北京增压站析出,影响压缩机的平稳运行和正常外贸交接,为降低这些影响,选用低温分离工艺流程。     

新型超音速旋流分离器流场分析与性能评估

为了解决实际开采过程中高压天然气的含水问题,结合气体动力学和流体热力学原理,设计了一套前置式超音速旋流脱水装置,围绕新装置进行了流场模拟和性能分析两方面研究。首先根据几何尺寸建立了三维数值计算模型,并结合RNG k-ε湍流模型对超音速分离器内部流场进行了模拟,得出了装置轴心线上天然气压力、温度、马赫数等特性参数的分布规律,同时对不同截面上参数的径向变化进行了分析;最后根据露点降和分离效率评估了超音速旋流分离器的工作性能,结果表明：在喷管出口处马赫数为1.51,膨胀最低温度可达140K,切向旋流速度为160m/s,可以实现水蒸气的充分凝结和分离;当压损比达到70%时,可以得到32℃的露点降,而且装置对于变压力、变温度工况具有很好的适应性,完全可以满足生产实际要求。     

膜分离技术用于气体脱湿的研究现状

随着膜科学的发展,气体膜分离技术由于具有选择性高、能耗低、费用低、耐用性等优点,优于吸附等传统分离方法,广泛应用于石油、化工、电力、能源和环保等行业,该方法在气体除湿领域表现尤为突出,受到广泛关注。作者详细论述了气体膜分离技术的研究和发展现状,并介绍了分子模拟方法应用于该领域的研究。最后指出,随着膜材料及其制备工艺的发展和新型研究技术的应用与开发等,膜法脱湿将得到更大的发展。     

超音速气流粉碎技术应用研究新进展

超音速气流粉碎技术作为一种新型的材料深加工技术,具有无污染、耐热敏性、精度高等工艺特点,这使得其应用研究领域不断拓宽。为此综述了超音速气流粉碎技术应用研究进展,概述了超音速气流粉碎技术的工作原理和工艺特点;重点阐述了超音速气流粉碎技术在物料细化、食品加工、中药加工尤其是化学研究中的重要应用及其优势,最后对今后的应用研究工作进行了展望。     

利用膨胀制冷技术脱水脱烃的实验研究

此研究在长庆榆林气田根据膨胀制冷原理,结合其气田低温分离的特点,进行了天然气脱水脱烃的实验研究。长庆榆林气田目前多采用针阀节流的方式达到降压降温的目的,利用低温分离工艺进行天然气脱水、脱烃处理。对于井口压力低的井,采用针阀节流要达到低温分离目的所需的压降较大,达不到外输压力要求。在这种情况下,此研究使用膨胀制冷管开展实验研究,利用系统已有的背压条件取得相应的温度降,促进了气体中的游离水、重烃类的凝析。