气体分离膜技术及其在石油化工领域的应用

气体分离膜技术因能耗低、效率高、操作简单等优点，被广泛应用于石油、天然气和石化工业中。从膜机理、膜材料以及气体分离膜在石油化工中的应用等方面对气体分离膜技术进行了介绍，分析了目前存在的主要问题及可行的解决途径。未来的研究方向应该着重提高膜的分离性能、研发大面积与高质量的膜组件以及优化膜分离的工艺流程。     

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天然气膜法脱水工艺技术是近年来发展起来的高新技术，该技术使膜分离技术和固体催化转化技术相结合，既克服了传统工艺脱水的不足，又使集成工艺的优势得以充分发挥。其中天然气膜法脱水工艺技术是天然气“净化”的重要核心内容之一。它利用气体不同组分通过薄膜时的速率分异现象将天然气中的饱和水蒸气除去，从而降低天然气水露点，以达到天然气管输要求。并介绍了天然气膜法脱水的工艺流程，该工艺通过在长庆气田的工业性试验，取得了技术上的成功，与常规的三甘醇脱水工艺相比，具有明显的优越性。     

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中国石油西南油气田分公司重庆气矿目前共有脱水站19座、脱水装置26套，对24个气田的来气进行脱水处理，实现了干含硫天然气输送。从第一套脱水装置开始运行至今，各套脱水装置运行状况基本良好；但由于设计流程不够优化、设备选型不尽合理等，致使出现了脱水装置运行成本上升、脱水运行不稳定等问题。文章简述了重庆气矿天然气脱水装置的分布特点、主要设计参数、工艺流程、运行现状，指出了脱水装置运行过程中存在的各种问题，并对其原因进行了分析；进而重点阐述了针对这些问题所实施的技术改造及其效果；最后就如何确保脱水装置正常运行从技术管理的角度提出了建议。     

三甘醇天然气脱水的研究

天然气脱水是天然气净化过程中必不可少的环节,选择合适的脱水技术和工艺是非常必要的。针对目前存在的装置相对复杂、系统运行成本高、三甘醇的处理等问题,介绍了三甘醇天然气脱水系统的结构及工艺流程。     

天然气集输采用膜脱水工艺可能性分析

气田开发中,天然气脱水是集输工艺中的关键环节.目前,常规工艺技术大多采用加热节流.由于天然气的节流降温,不但降低了天然气的集输压力,同时,为了防止水化物的形成,还需要增设加热设备.为了提高天然气的集输效率,提出了膜脱水工艺流程设想.对比常规的集输工艺,在能耗和设备投资方面,就膜脱水工艺流程应用的可能性进行了分析.     

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磨溪气田５０×１０４ｍ３／ｄ天然气净化装置采用了以乙二醇代替蒸气作加热介质的新方法，这在国内天然气净化行业尚属首次。其装置运行表明：该工艺投资少、易操作，安全可靠；在环境温度比较低时不存在结冰问题，适用于中小规模的天然气净化装置和橇装装置，尤其值得在寒冷地区推广。详细介绍了该技术的工艺流程、主要设备、控制回路、设计参数及热量平衡等情况，对５年来的运行情况进行了总结，对推广应用时须改进的问题提出了建议，尤其对余热锅炉事故原因进行了分析并提出了相应整改措施     

天然气净化装置用主要设备

对天然气净化厂中与天然气净化密切相关的两大装置——脱硫和脱水装置中的主要设番脱硫吸收塔、脱水吸收塔等的工艺过程、工艺作用和原理进行了较为详细的描述。对设备的结构形式、结构特点、介质对设备的腐蚀状况、设备材料的选择和检测以及设备制造中的特殊要求等作了概述。以便工程设计人员在设计中参考和借鉴。     

天然气脱硫脱碳装置优化改造运行效果分析

介绍了HAZOP(Hazard and Operability Study:危害与可操作性分析)技术发展现状,结合天然气净化领域的生产工艺流程特点,尤其是在役生产装置的特点,以实例论述了HAZOP技术的工作过程和应用方法,总结了通过HAZOP分析工作发现的问题和提出的建议,并提出了开展天然气净化厂在役装置HAZOP分析需要注意的问题,为天然气净化厂提高装置运行的安全性和可操作性提供了改进方向,也为今后天然气净化厂乃至其他石油化工生产厂在役装置进行HAZOP分析提供了参考和借鉴。     

新型撬装天然气脱水装置

新型撬装天然气脱水装置解决了油田转运站存在的多项工程技术问题,并且在实现天然气脱水的同时,可以获得NGL作为液化石油气使用,经济效益可观.此项专利与传统的脱水净化技术相比,具有较强的技术优势,可以在北方油田各个转运站推广应用.     

国内外天然气脱水设备技术现状及发展趋势

目前,国外天然气脱水应用最多的方法是溶剂吸收法中的甘醇法。国内中石油股份公司内天然气集输系统采用的脱水设备主要有长庆油田的三甘醇脱水净化系统;西南油气田分公司的J-T阀低温分离系统;大庆油田的透平膨胀机脱水系统;塔里木气田的分子筛脱水及低温分离脱水系统。针对这些设备目前存在的装置相对复杂、系统运行成本高、三甘醇的处理和再生难以解决及环境污染等问题,介绍了超音速天然气脱水系统的结构及工艺流程,认为该技术将成为天然气脱水技术的发展趋势。     

渗透汽化膜分离技术及其在石油化工中的应用

概述了渗透汽化过程的进展和动向,简述了渗透汽化膜分离技术的基本原理,综述了有机膜、无机膜、有机-无机复合膜3种渗透汽化膜的特点、制备方法及其分离性能和分离特性,介绍了渗透汽化膜组件特别是适用于管状无机膜的圆管式膜组件的研究和开发情况;从有机溶剂脱水、废水中有机物的脱除、有机混合物的分离、酯化反应的强化4个方面着重介绍了渗透汽化膜分离技术在石油化工领域的应用;最后指出了渗透汽化膜分离技术面临的困难和挑战。     

PVA/PS中空纤维复合膜脱除丙烯中微量水分的研究

以亲水性的聚乙烯醇(PVA)为原料,采用涂敷法制备了PVA/聚砜(PS)中空纤维复合膜,考察了气相丙烯中脱除微量水分的蒸汽渗透性能。分析讨论了PVA的浓度、交联剂用量、热处理温度及基膜对膜蒸汽渗透分离性能的影响。结果表明,在一定的制膜条件及渗透工艺条件下,对于含水质量分数为4.292×10-3的气相丙烯,其渗透通量为19.8 g/(m2·h),分离因子为739。     

室温离子液体应用于天然气净化的研究进展

本文回顾了近年来室温离子液体（RTILs）在天然气净化方面的研究进展。RTILs是一类具有独特物化性质的新材料,被誉为是新一代的绿色溶剂,已广泛应用于有机合成、分析化学、分离科学和电化学等诸多研究领域。在发展＂低碳经济＂的大背景下,RTILs已经作为一种新的气体分离介质引入天然气工业。RTILs具有优良的气体溶解能力和可调的物化性能,为新颖的配方型天然气净化溶剂的开发提供了一个新的发展平台。特别是在天然气脱硫和二氧化碳捕集方面,RTILs与膜技术的结合展现出了诱人的工业应用前景。     

小型天然气脱硫装置的应用

针对偏远天然气站场及周边无法直接使用含硫天然气,常采用的脱硫厂集中净化后再铺设管道送回的方式,费用昂贵,为此设计一种小型天然气就地脱硫装置,可以高效低成本地解决此难题。装置按照三级结构进行设计:第一级为脱水器,分离出含硫天然气中多余水分;第二级为脱硫装置,采用氧化铁脱硫剂,不仅硫容大且可以利用空气再生;第三级为纤维膜脱碳器,排除燃气中过量的二氧化碳;最终使其达到民用天然气标准。经试运行证明,该装置可根据不同使用情况直接调节脱硫剂运行量,可直接目视脱硫剂状态,结构简单便于拆装,能很好地满足偏远天然气井站、集气站场及周边等对天然气净化的需求。     

顺北二区高含硫天然气脱水工艺技术研究

目的通过天然气脱水有效降低H₂S对高含硫天然气矿场集输系统的腐蚀危害。 方法在国内外高含硫天然气脱水技术研究的基础上,优选确定了三甘醇溶剂吸收法作为顺北二区高含硫天然气的脱水处理工艺,并在传统三甘醇脱水工艺流程的基础上充分考虑了顺北二区高含硫天然气的特点,局部优化改进了传统三甘醇脱水工艺流程,增加了原料气进吸附塔前的分离处理工艺和闪蒸气回收处理工艺;同时,基于富甘醇预热位置、再生纯度以及H₂S的影响,开发了两级贫/富液换热预热、LNG气化气提的富甘醇再生工艺流程。 结果改造后,脱水工艺通过增压回收处理实现了脱水系统含硫尾气零排放,通过LNG气化气提实现了三甘醇高效脱硫和提纯相结合,解决了酸性环境下再生装置的腐蚀及检修难题。 结论该脱水工艺有利于顺北二区总体开发规划的实现,形成了适用于顺北二区高含硫天然气的高压集输脱水流程,为后续顺北天然气区块的进一步开发提供了技术支撑。      

天然气净化装置TEG脱水系统盐沉积问题分析

针对天然气净化装置TEG脱水系统盐沉积引发再沸器溶剂侧结垢并造成产品天然气水露点升高的问题,通过红外光谱分析、液质联用分析等方法,对TEG溶液组分、垢样组分进行了分析。结合现场实际工艺调控情况,确定了产生盐沉积的原因为盐类化合物和有机溶剂等随天然气进入TEG系统,促使TEG发生变质形成污垢。实验比选了10种固体材料对TEG的吸附效果,发现大孔吸附树脂D101对TEG有较好的净化效果,可为同类装置解决类似问题提供参考。     

超声速天然气脱水技术在海上平台的应用

针对海上平台传统天然气脱水技术存在占地面积大、装置相对复杂、系统运行成本高、维护费用高及环境污染等问题,研究一种新型天然气脱水技术在海上平台的适用性。以海上平台某项目为例,分析超声速天然气脱水技术在应用中存在的问题,得出一套系统设计解决方案,同时指出该技术在海上平台推广应用的关键技术指标,以期为将来的技术完善和应用提供理论支撑。     

High purification of gases by the hybrid gas hydrate-membrane method

A combination of membrane separation with gas hydrate crystallization has been proposed for enhancing the efficiency of separation and purification of gass. A mathematical model of a hybrid gas hydrate-membrane method has been derived. The results of calculation of the degree of separation by this method for different process conditions are presented. It has been shown that the use of gas hydrate crystallization in membrane technology can preclude the concentration of impurities in the high-pressure compartment of a membrane element and thereby significantly improve the gas separation and purification efficiency.     

Total Reflux Operating Mode of Apparatuses of a Membrane Column Type during High Purification of Gases to Remove a Highly Permeable Impurity

Performance of a three-module membrane column in high gas purification processes to remove highly permeable impurities has been experimentally evaluated using the separation of the CH₄/CO₂ binary gas mixture (CO₂ content of 1 vol %) as an example. The time to reach the steady-state regime in a total reflux operating mode has been determined for two configurations, the three-module membrane column (TMC) and the continuous membrane column (CMC) proposed by Hwang with colleagues. The influence of the efficiency of removal of the highly permeable impurity on the degree of purification of the low-permeability target component has been shown. The obtained product purity has appeared to be 99.997 or 99.93% at the recovery rate of 15 or 81%, respectively. It has been demonstrated that the three-module membrane column hold promise for use in high gas purification.