超重力技术对海洋平台天然气脱水的试验

简要介绍超重力机的结构、原理和应用成果,并以空气和水蒸气的混合气模拟天然气,以70 mm/260 mm尺寸的丝网填料作为旋转填料床（Rotating Packed Bed,RPB）进行模拟试验,模拟不同转速、三甘醇（Triethylene Glycol,TEG）流量、气液比对脱水效果的影响。试验结果表明,在气量稳定的情况下,存在一个相对经济的TEG流量,在此流量及以上范围内,露点温度可明显下降,此时气量增加对露点温度的影响不大。在综合考虑特定平台的产气量、脱水效果和经济性后,可得出适合特定平台的经济TEG流量,为下一步实现工业化应用提供技术支持。     

填料塔离子液体气相内脱水实验研究

以1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([BMim][Ac])离子液体为吸收剂,用空气和水蒸气的混合气模拟含水湿气,在θ金属网环填料塔中进行脱水实验。探究了离子液体流量、液体含水量、液体温度、空气流量以及进气含水量对脱水效果的影响,获得了最佳实验参数条件。实验结果表明,气体露点降随液体流量和进气含水量的增加而增大,随液体含水量、液体温度和空气流量的增加而减小。在液体流量9L/h、气体流量1m~3/h、液体中水质量分数1%、湿气中水质量浓度18.26g/m~3、温度20℃的条件下,气体露点降在40℃以上,干气露点低于-20℃,取得了良好的脱水效果,在工业气体脱水、室内空气干燥等领域展现出良好的应用前景。     

某海洋平台天然气水露点控制及用能优化研究

为优化某海洋平台的天然气露点控制系统能耗,通过HYSYS软件搭建天然气脱水工艺流程,结合变量控制法,研究不同工艺参数对水露点和用能的影响,通过敏感性分析确定决策变量,并利用软件自带的优化器实现最低比功耗求解。结果表明：原料气进塔温度、TEG贫液进塔温度与干气露点呈正相关,TEG富液进塔温度、再沸器温度和汽提气流量与干气露点呈负相关;原料气进塔温度、TEG贫液循环量、再沸器温度和汽提气流量与比功耗呈正相关,TEG贫液进塔温度、TEG富液进塔温度与比功耗呈负相关;BOX方法的优化效果最好,在再沸器温度180℃、TEG贫液循环量1.11 m³/h、TEG富液进塔温度110℃的条件下,干气露点为-10.03℃,比功耗为2.215×10^-3kWh/kg,较原现场工艺降低了0.521×10^-3kWh/kg,降幅19.04%,节能效果明显。     

基于响应面法的三甘醇脱水参数优化北大核心CSCD

目的解决三甘醇工艺脱水效率降低及能耗偏高等问题,对操作参数进行优化。方法采用灵敏度分析法和响应曲面法对运行参数进行优化。①采用灵敏度分析法选出富液进塔温度、重沸器温度、TEG贫液循环量、汽提气体积流量作为因素变量,以干气水露点和运行费用为响应值,通过HYSYS软件模拟计算25组试验数据;②采用响应曲面法进行分析和优化。结果富液进塔温度和汽提气体积流量间的交互作用对干气水露点影响最显著,富液进塔温度和TEG贫液循环量间的交互作用对运行费用影响最显著,优化后的最佳工艺参数为:富液进塔温度144.28℃、重沸器温度205.4℃、TEG贫液循环量4 m^(3)/h、汽提气体积流量24.96 m^(3)/h。在干气水露点满足外输要求和天然气处理量为300×10^(4) m^(3)/d的情况下,运行费用可降低69.33万元/年。结论响应面法可为指导现场运行参数优化提供理论基础。     

三甘醇脱水的计算机模拟分析

为了提高三甘醇脱水效果,有必要考察各种因素对脱水效果的影响。采用HYSYS软件对处理量为15×104m3/d的三甘醇处理装置进行定量分析。通过计算可知,一定范围内,降低湿天然气和贫甘醇进塔温度,提高贫甘醇浓度、TEG循环量、操作压力或者增加塔板数,脱水效果加强。在本装置中,湿天然气和贫TEG溶液的最佳进塔温度分别为30℃和36℃。理论塔板数为2,操作压力为6.4MPa,贫TEG溶液浓度为98.8%,循环量为0.3 m3/h时,天然气水露点从32℃降至-8.647℃。同时,引入少量汽提气可以大幅度降低脱水后干气的水含量,增强脱水效果。     

三甘醇脱水技术在元坝气田净化装置中的应用

针对水摩尔分数约为0.09%、体积流量为9.6×10⁴~10.6×10⁴ m³/h的湿净化气,三甘醇(TEG)循环量为2.50~2.85 t/h,外输产品气水露点在-19℃以下,满足水露点要求。当TEG重沸器蒸汽用量为529~549 kg/h时,再生后TEG质量分数从96.9%升至99.7%。为了避免TEG再生热源不稳定、贫溶剂后冷管式换热器结垢严重等工艺缺陷,对脱水工艺进行了优化:①以自产表压为3.8 MPa的中压蒸汽为热源,确保TEG再生温度稳定,并使其易于调节,拟合蒸汽用量与TEG重沸器温度关系曲线;②采用富TEG未预热直接闪蒸工艺,减少富液预热过程,去除富TEG中大部分轻烃组分,在满足脱水单元要求的同时,减小能耗和节约成本;③将TEG贫液后冷器由管壳式换热器更换为不锈钢材质的波纹板式换热器,更换后换热器长时间运行平稳,减少了换热器配件的更换频次。     

四川盆地页岩气脱水装置节能优化研究

四川盆地页岩气开发地面工程多采用三甘醇(TEG)脱水工艺脱除原料天然气中的饱和水,以满足管输要求。现场运行数据表明,前期建设的页岩气脱水装置能耗相对较高。为降低页岩气脱水装置能耗,以处理规模300×10~4m~3/d的装置为例,借助ASPEN HYSYS V11.0模拟软件,选用Cubic-Plus-Association(CPA)物性包,并结合现场实际运行情况,对页岩气脱水装置的原料气进气温度、TEG循环量、重沸器再生温度、TEG贫液质量分数进行优化研究。研究结果表明:1)在进气温度为35℃、TEG循环量为2.5 m~3/h、重沸器再生温度为203℃、TEG贫液质量分数为99.2%的条件下,装置在产品干气满足管输要求的同时,节能效果明显,单位产品综合能耗降低了42.1%;2)经优化后,单套TEG脱水装置的工程投资降低了16.4%,可节省约230万元;3)与现有装置相比,单套装置节约用气27.4×10~4m~3/a,节约用电5.3×10~4k W·h/a,全年可节省运行费用约30.1万元。结论认为,研究成果可以为页岩气脱水装置的设计及优化提供参考。     

天然气膜法脱水工业过程开发

采用膜技术脱除天然气中的水蒸气降低露点 ,以满足天然气输送和使用的要求。建立了一套 1 2× 10 5 m3/d天然气膜法脱水的工业试验装置 ,并进行现场试验。工艺试验中考察了气体处理量及操作压力等对脱水过程的影响。稳定运行结果为 :净化气露点 -8～ -13℃ (输气压力 4 6MPa) ,达到气体传输要求 ;甲烷回收率≥ 98%。试验中同时进行了全燃气发动机驱动及净化废气再利用等配套技术的考核。     

天然气三甘醇脱水工艺的技术进展

对天然气开发过程重要配套工艺之一的原料气三甘醇(TEG)脱水的技术发展动向进行了讨论。目前,应用最广泛的贫TEG提浓措施为惰气气提,该措施可将贫TEG质量分数提高至99.20%~99.98%,相应的露点降范围为55~83℃。经改进的Drizo工艺可使干气中水的质量分数降至1×10~(-6)以下,脱水深度达到分子筛吸附脱水的水平。该工艺还具有减少BTEX/CO_2排放、可回收原料气所含芳烃、降低投资与成本等技术经济优势,尤其适用于FLNG工程。同时,近年来在国外建设的TEG脱水装置上,高效规整填料、电动齿轮泵、能量转换泵和全焊式板式换热器等新型设备及材料的应用日益普及。     

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为确保重庆市境内大天池气田的天然气集输工程安全可靠地输送含硫天然气,川东开发公司在气田上普遍采用三甘醇(TEG)脱除进入集输管线的含硫天然气中的水分,以实现于含硫气输送。文章介绍具有代表性的安装在天东9井的100×104m3/d引进橇装TEG脱水装置的情况,包括装置橇块构成、工艺流程、主要工艺设备和实际运行参数等,其中列出了冬、夏干气露点控制,TEG浓度、TEG循环量等参数,并介绍了自动调节回路和联锁回路。最后,对实际运行中出现的问题进行了分析,并针对存在问题提出了建议。     

超重力络合铁法脱除石油伴生气中H_2S的中试研究

以络合铁为脱硫液,在旋转填充床中,进行石油伴生气脱H_2S的实验。考察了石油伴生气流量、石油伴生气中H_2S的质量浓度、脱硫液流量、旋转填充床转速对H_2S脱除率(θ)和气相传质系数(K_Ga)的影响。实验结果表明,θ和K_Ga随脱硫液流量的增大而增加,随旋转填充床转速的增大先增加后降低,随石油伴生气中H_2S质量浓度的增大而降低。超重力络合铁法脱除H_2S较佳的工艺条件为:石油伴生气流量30～70 m~3/h,石油伴生气中H_2S质量浓度20～80g/m~3,脱硫液流量0.5～1.0 m~3/h,旋转填充床转速900～1 100 r/min。在此条件下,θ稳定在99.80%以上。     

图版修正法水露点测量技术在海上气田的应用

天然气水露点是衡量天然气质量的重要指标,鉴于传统水露点测量的不足,针对三甘醇脱水工艺,以接触塔出口平衡水露点、贫三甘醇质量分数及入口气温度的关系图为基础,提出了一种图版修正法水露点测量技术。测量前通过试验测试获得气田平衡水露点与实际水露点之间的偏差量。测量中通过采集三甘醇脱水系统中接触塔入口天然气温度以及贫三甘醇质量分数,代入已知的图版,获得平衡水露点,在平衡水露点基础上增加偏差量修正,获得测量水露点。为便于精确读图,开发出了测量软件。图版修正法水露点测量方法操作简便,测量精度高,在海上气田取得了良好的应用效果,可广泛推广使用。     

硫磺回收装置尾气超低排放处理的设计和运行

国内某炼油厂硫磺回收装置首次应用专有气液混合器,通过钠碱湿法烟气脱硫工艺实现尾气超低排放,排放烟气中SO2的浓度为10～25 mg/m3（标准状况）,脱硫率大于95%,烟气流量操作范围为0～120%,满足硫磺回收装置各种工况下的尾气超低排放。在国内硫磺尾气超低排放处理中首次采用气气换热提升烟气温度,有效减少了冒白烟现象,且解决了烟气管道和设备的硫露点腐蚀问题,同时节能4 950 MJ/h,节水和减排0.64 t/h。     

克拉气田某处理厂干气烃露点问题的探讨

克拉气田某处理厂采用三甘醇脱水工艺对原料气进行脱水处理,脱水后的干气水露点合格,但烃露点较高。由于天然气具有反凝析现象,随着干气在输送过程中压力的降低,会有液态烃析出,从而对管道、设备、下游用户造成不同程度的危害。为了达到合格的烃露点,避免液态烃的析出,根据我国国家标准对烃露点的不同规定,提出了烃露点控制的改进流程及两种烃露点的控制方案。使用HYSYS软件进行模拟比较,确定采用GB 17820-2012《天然气》对天然气烃露点的控制要求,以保证处理厂至轮南首站的外输管线内无液态烃析出。同时,对气-气换热器和低温分离器进行初步选型,并提出了反凝析现象的控制措施。     

Prediction of equilibrium water dew point of natural gas in TEG dehydration systems using Bayesian Feedforward Artificial Neural Network (FANN)

Abstract

The aim of this paper is to predict the equilibrium water dew point of natural gas in TEG dehydration process using feedforward artificial neural network (FANN). The ANN model shows a good result as the coefficient of determination of 0.9989 and 0.9976 was obtained for training and testing data respectively with relatively small value of mean square errors of 0.0203 and 0.0221. 0.5% of average absolute deviation percentage was observed which is comparable with the literatures. It clearly shows that FANN gives a good prediction on water dew point of natural gas in TEG dehydration process.     

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。     

海上气田天然气露点控制工艺参数优化研究

在满足交接点处的露点要求下,为优化天然气露点控制系统能耗,采用HYSYS建立稳态模型,对影响露点的关键参数,包括原料气压力和温度、三甘醇循环量、重沸器温度、汽提气流量、J-T阀前温度进行敏感性分析,通过敏感性分析确定关键参数的取值范围.在此基础上,利用HYSYS优化器模块优化工艺参数,得到最优的工艺参数组合.考虑到天然...