高含硫天然气过滤单元性能优化

为了避免高含硫天然气湿气输送过程中所夹带的固体颗粒和液体杂质对天然气净化装置和效果的不良影响,在脱硫工艺前端设置了由预过滤器和聚结过滤器所组成的两级过滤单元。针对某高含硫天然气净化厂原料气过滤单元存在的聚结过滤器滤芯压降不上升、无法通过压降来判断滤芯更换时间等问题,利用两级过滤性能评价系统对比了不同过滤性能预过滤器滤芯和聚结过滤器滤芯组合的过滤性能,发现其原因在于聚结过滤器滤芯对亚微米级液滴的聚结性能不理想、预过滤器滤芯和聚结过滤器滤芯的性能不匹配。为此,提出了改进措施:①改进聚结过滤器滤芯的聚结层;②设置疏油型排液层,改变预过滤器滤芯的结构参数,使之与改进后的聚结过滤器滤芯的性能相匹配。实验结果表明:改进后聚结过滤器滤芯的稳态压降较在用滤芯降低75%,对于粒径为0.3μm及以上的液滴过滤效率达到99.99%,同时实现了预过滤器滤芯和聚结过滤器滤芯压降的同步变化。现场试验结果表明:改进后的原料气过滤单元对液体杂质的过滤能力提高了1倍,能更有效地保证后续工艺的安全运行。该研究成果为高含硫天然气过滤元件设计和过滤系统优化运行提供了参考。     

天然气钻井气体回收设备的研制

天然气钻井过程中,井筒返回至地面的携岩天然气直接放燃,这样既浪费能源又污染环境。为了回收井筒返回至地面的携岩天然气,研究了天然气回收工艺,设计了由一级分离器、二级分离器、缓冲罐和过滤器组成的回收设备。一级分离器起预分离的作用,具有分离效率高、防粘壁、防返混的特点;二级分离器利用导叶式旋分管做分离元件。两级分离器能够除净气体中粒径大于7μm的钻屑颗粒。一级和二级分离器均采用液体输送方式进行连续排料。过滤器选用了外层玻璃纤维滤芯加内层金属纤维滤芯的双层复合滤芯,过滤分离效率可达99.8%以上,能够除净气体中粒径大于5μm的钻屑颗粒,可以保证过滤后的气体达到压缩机的进气要求。该回收设备不仅适用于天然气钻井中的携岩天然气回收,同时适用于其他气体钻井过程中携岩气体的净化和回收。     

天然气过滤器气液分离性能的实验研究

不同气源的天然气不仅含有固体粉尘，还含有水和轻烃等液滴成分，要求过滤分离器具有高效的除液性能，目前对过滤器的气液分离性能研究较少。为此, 以癸二酸二辛酯（DOS）为实验介质，采用称重法对天然气过滤器的气液分离性能进行了实验研究。主要考察滤芯表面滤速、气体含液浓度和液滴平均粒径对滤芯压降及过滤效率等方面的影响。结果表明：①气液分离时滤芯的压降变化与气固分离时有较大的不同，气液过滤开始的一段时间里，滤芯的压降缓慢升高，达到临界值后压降迅速升高到某一数值，之后压降基本保持稳定；②气液分离过程中，滤芯具有较好的聚结性能，聚结得到的液体所占比例较大；③丝网对气流中夹带的液滴有一定收集作用，但捕获的液滴所占比例较小；④随着滤芯表面滤速的增加，滤芯的气液分离性能也随之提高；液滴粒径和气体含液量对滤芯的气液分离性能有重要影响，过滤效率随液滴粒径和气体含液量增大而增加。     

天然气净化用过滤元件性能测定与分析

在天然气长距离管道输送过程中,天然气夹带的固态及液态杂质严重影响压缩机组及管道的可靠运行。为此,利用天然气净化用过滤元件性能检测装置对离心压缩机干气密封过滤器滤芯的性能进行了检测。检测结果表明,所建立的检测方法可有效评价过滤元件的气液过滤性能、气固过滤性能、耐冲击性能和压溃特性;滤芯压降变化情况在不同过滤过程中存在明显差别,气液过滤中滤芯压降逐渐升高,最终在稳态阶段保持稳定,而在气固过滤中,滤芯压降始终呈增长趋势;滤芯气液过滤效率与气固过滤效率之间无对应关系,现场工况下,天然气内含有液态杂质时,宜选用气液过滤效率作为滤芯过滤性能考核指标;当滤芯工作压力波动小于0.5 MPa时,短暂的气流冲击不会影响滤芯的过滤性能。研究结果可为滤芯的选用提供试验依据。     

MDEA中烃类杂质脱除实验及过滤系统优化北大核心CSCD

目的某天然气净化厂在胺法气体脱硫工艺应用过程中,溶液易产生降解污染、发泡等问题。引入机械过滤和MDEA离子交换净化复活技术,在一定程度上缓解了溶液氧化降解污染的问题。但针对溶液中烃类、表面活性剂等导致溶液易发泡的杂质脱除尚未形成成熟的应用经验。为了解决气田开发中后期存在的脱硫胺液杂质污染、发泡频繁的问题,开展了胺液中烃类杂质脱除技术的实验研究。方法对胺液进行活性炭吸附实验和发泡性能评价,优选出适用于天然气净化的活性炭。结果活性炭材质过滤实验和发泡实验结果表明,吸附效果较好的活性炭为椰壳活性炭,且碘值越高、颗粒直径越小的椰壳吸附效果越好。但粒径过小会对胺液造成二次污染,导致下游管线堵塞风险增加。根据过滤前后胺液浊度、油分脱除率和发泡实验结果对比,从厂家寄送的样品中优选出30~40目(380~550μm)、碘值为1142 mg/g的椰壳活性炭作为气田天然气脱硫胺液脱除烃类杂质的过滤器滤材。结论优选适当碘值和强度的椰壳活性炭作为天然气脱硫胺液活性炭过滤器滤芯材料,并在其下游增加机械过滤器,进一步脱除溶液中机械杂质及活性炭粉末,减少溶液污染发泡频率。优化改造后,装置运行稳定,发泡拦液情况得到明显改善。     

PALL过滤器在重庆天然气净化总厂的应用

在重庆天然气净化总厂，由于原料气携带微小颗粒进入溶液系统，严重影响了装置的正常生产。经过现场侧线试验，选择了过滤精度高的PALL过滤器过滤分离原料天然气。从性能测试和一年多的使用情况看，除在渠县分厂试验使用效果偏低外，在其它装置的使用中，过滤0．01μm的颗粒有效率达到98．7％（m）以上，基本上解决了溶液受原料气夹带杂质而被污染的问题，给企业带来一定的经济效益和社会效益，也减轻了操作工的劳动强度。     

原料油过滤器滤芯的化学清洗

某炼油厂加氢生产装置中的原料油过滤器滤芯频繁发生堵塞故障。该过滤器过滤精度为过滤精度为20μm的烧结网滤芯,因经过长时间原料油的过滤与分离,滤芯的内外及夹层间均粘附着焦粉、沥青质等油垢杂质,导致堵塞故障,严重影响了装置生产。1化学清洗1.1清洗滤芯设备和材料高温清洗车1台(规格10m3)、可调压喷淋设备、多种药剂。由于氯离子对奥体钢不锈钢易产生腐蚀,所以所用的药液均不含氯化物。所用的水需经过5μm的过滤设备过滤,水中氯离子含量小于20×10-6,所用的气体经过5μm除尘设备过滤[1]。1.2清洗过程(1)首先测定清洗前滤芯的压差,做好记录。(2)碱洗。将滤芯放入在高温清洗车内,同时在清洗     

S Zorb装置金属粉末滤芯再生技术

针对S Zorb装置金属粉末滤芯再生问题,研究了一种滤芯再生技术,并在装置关键过滤器ME101上取得良好应用效果。该技术通过物理再生和化学再生等处理措施,去除滤材内部孔隙里的颗粒物,恢复滤材的过滤性能。反应器过滤器ME101滤芯经再生后,实验室工况下气体流通量测试结果表明,其流通性能得到明显改善,流通量超过新滤芯的90%,滤芯运行1 a的效果与新滤芯相近。该技术投入工业应用取得显著经济效益。     

烧结金属丝网滤芯过滤性能的试验研究

在自行设计的精细过滤试验装置上对尺寸φ40mm×1000mm、绝对过滤精度为10μm的烧结金属丝网进行了多种过滤性能试验。结果表明:(1)同一流速下滤管两侧压差随过滤时间的增加而不断增加,在初始阶段(20～30min)压力增加较快,以后压力基本上呈线性增加;(2)在不同过滤速度下,流速越大滤管压差增加速度越快,单根滤管的过滤流速不得超过300L/h;(3)同一过滤速度下,固体质量浓度越大,压力升高越快,这种滤芯不宜处理浓度超过0.3g/L的悬浮液;(4)相同固体含量下,随着悬浮液中含油量的增加,滤管两端压差升高加快;(5)中位粒径越小的颗粒压差增长越快,这种滤芯不适合处理中位粒径小于5μm的悬浮液。     

川南页岩气卧式过滤分离器流场分析

页岩气田生产中后期气井产量下降、压力减小,为保证产品气顺利外输需要启用压缩机进行增压生产。由于页岩气较常规气含有更多的颗粒物杂质,如果杂质分离不完全进入下游,将会导致压缩机损坏甚至停车,从而导致整个页岩气田的生产和集输调配受到影响,造成巨大的经济损失。过滤分离器作为页岩气进入增压机前的最后一道保障,分离效率尤为重要。目前,用数值计算方法对卧式过滤分离器分离效率的研究还较少。通过FLUENT软件对页岩气卧式过滤分离器进行数值模拟,研究分析设备内流场情况。计算结果表明,卧式过滤分离器滤筒部分能有效地分离固体和液体颗粒物杂质,液体颗粒粒径大于60 μm、固体粒径大于30 μm时,分离效率较高,整体分离效率可达96%以上,能有效地保护压缩机撬,优化了页岩气集输工艺,为页岩气田生产安全运行提供保障。      

缝洞型碳酸盐岩储层暂堵性堵漏配方研究

暂堵性堵漏是针对缝洞型储层漏失控制提出的新技术,具有堵漏剂粒度分布广、固相粒子架桥快速、形成的封堵层致密并可以双向承压等特点。人工制成了缝宽为150 μm的缝洞岩样,在暂堵性堵漏机理的基础上,优选了封堵150 μm缝宽裂缝的暂堵性堵漏材料,进行了"架桥粒子粒径"、"架桥粒子加量"和"变形粒子加量"的3因素3水平正交试验。试验结果表明,架桥粒子与裂缝宽度匹配关系为1∶1、架桥粒子体积分数为2.0%、变形粒子体积分数为1.5%是最佳复配组合。用端面为缝和端面为洞两类缝宽150 μm的缝洞人工岩样,进行了动态损害评价试验和酸溶解除滤饼试验。试验结果表明,优化配方均在3 min内形成暂堵率达99.999 9%的滤饼,其承压能力至少为12 MPa,自然返排恢复率大于65%,酸溶助排恢复率达85%以上,较好地实现了暂堵性堵漏目的。      

0.5Mt/a重油催化裂化装置三旋的技术改造

针对催化裂化能量回收装置高温烟气轮机(简称烟机)出现的故障,采用中国石油大学(华东)开发的新型导叶式旋风分离技术,提出了新型高效低阻型立管多管式三旋的改造方案。三旋出口烟气在线采样催化剂浓度与粒度分析表明:改造后三旋入口烟气中催化剂平均质量浓度为362.8 mg/m3(工况下湿基),主要是40μm以下的颗粒,其中10μm以下的颗粒占30%～50%,细颗粒含量较高;改造后三旋出口烟气中催化剂平均质量浓度为31.8 mg/m3(工况下湿基);已完全没有10μm以上的大颗粒,工况下三旋的总效率为91.2%。改造后烟机入口催化剂质量浓度及粒度指标远远低于控制指标,三旋分离性能指标完全达到烟机入口烟气的净化要求,保证了烟气轮机长周期安全运行。     

流体动力式超声波喷嘴雾化特性的实验研究

根据超声波雾化机理和经过反复试验,研制了流体动力式超声波雾化喷嘴。分析了流体动力式超声波雾化的原理与特点,分别用水和180号重油作为介质对喷嘴雾化特性进行了实验,测试了不同雾化空气压力、液体压力条件下沿喷嘴轴向的粒径分布,并对雾化特性进行了理论分析。用水作为雾化介质时,雾化粒径在实验条件下基本保持在10~16μm;用180号重油作为雾化介质时,即使在入口温度50℃的低温下,雾化粒径在实验条件下亦保持在10~15μm范围内,证明该喷嘴对重油有良好的雾化效果,具有较大的应用价值。     

物理聚结构件对水包油乳化物分离特性研究

利用重力式油水分离模拟试验装置,以柴油和水为试验介质,通过分析入口和油出口、水出口的油水分离效果以及液滴粒径的分离效率,研究了7种物理聚结构件对油包水乳化物的分离特性。研究结果表明,对于水包油型乳状液,亲油性聚结填料的油水分离效果要优于亲水性聚结填料,表面粗糙的亲油性聚结填料油水分离效果要优于表面光滑的聚结填料;板间距越小,油水分离效果越好;粒径分析方法得到的结论与入口和油出口、水出口的油水分离效果所得到的结论一致,聚结构件能进行有效分离的粒径为20μm以上。     

分离超细催化剂颗粒的微型固液旋流器

以研制适用于脱除炼油和石油化工工程中的工艺物流中残留的超细催化剂微粒的微型固液旋流器为目的,提出了以进料动量为核心的、判别旋流器分离性能的微分分离动力数判别准则。采用直径10mm的微型固液旋流器,取平均粒径16μm的超细催化裂化催化剂粉末为固相、水为液相,进行超细微粒固液分离的实验。实验结果表明,在微型固液旋流器进料流量为3.2～3.5L/min、原料中固体的质量分数为0.520%～1.330%的范围内,修正总分离效率达到96.6%～97.5%;在原料固体质量分数为0.520%时,顶流中固体的质量分数可降至0.018%,平均粒径为5.6μm。实验结果验证了微分分离动力数判别准则的正确性。     

浅冷凝-膜分离技术处理挥发性有机物

利用浅冷凝-膜分离技术,采用中海油天津化工研究设计院有限公司自主研发的膜材料及装置,对石化企业装车过程中产生的挥发性有机物(VOCs)气体进行处理。结果表明：膜入口处VOCs气体中非甲烷总烃质量浓度最高为50 000 mg/m³,在装置处理量为5 m³/h,运行163 h的过程中,出口处非甲烷总烃质量浓度降为6～40 mg/m³,非甲烷总烃去除率大于99.9%;膜入口处VOCs气体中非甲烷总烃质量浓度为42 290～105 710 mg/m³,运行270 d的过程中,出口气体中非甲烷总烃质量浓度为6～52 mg/m³,非甲烷总烃去除率高于99.9%,可满足GB 31570—2015和GB 31571—2015的排放要求。     

冰点以下多孔介质中CO2水合物生成特性的实验研究

多孔介质对CO2水合物的生成过程具有明显的影响。为了研究冰点以下多孔介质中CO2水合物的生成特性,利用1.8L的高压水合反应釜研究了粒径分别为380 μm、500 μm和700 μm的多孔介质中CO2水合物的生成过程。结果表明：多孔介质对冰点以下CO2水合物的生成过程产生重要的影响。与粒径分别为500 μm和700 μm的多孔介质体系相比,粒径为380 μm的多孔介质中CO2水合物的平均生成速率和储气量分别达到了0.01614 mol/h和65.094 L/L。研究结果还表明,当多孔介质粒径在380 μm到700 μm之间时,多孔介质粒径越小,多孔介质中水合物生成过程的平均生成速率和储气量就越大。     

焦化油品微旋流脱焦粉实验研究

焦化油品(包括焦化汽油、焦化柴油和焦化蜡油等)通常不同程度携带焦粉,20μm以下焦粉难以脱除,严重影响下游装置正常生产。笔者设计了25 mm液-固微旋流分离器,考察微旋流除焦粉分离性能,并与理论计算值对比。结果表明,微旋流器分离焦粉的分离效率随着流量增加先上升后下降,并存在最优分流比;在进口焦粉颗粒平均粒径为25 μm、流量为0.86 m³/h、分流比为5%时,分离效率在92%以上,分割粒径为6μm,适用于含焦粉焦化油品的分离净化。在旋流器的高效工作区,采用平衡轨道模型和停留时间模型计算的分割粒径值均比较接近实验值,而在小流速时偏差较大。     

微悬浮乳液堵调剂性能研究

生产实践证实,常规化学堵调剂对层间渗透率级差大于3的地层不能达到理想的调剖和堵水效果.以油溶性树脂为主剂,并添加乳化剂、稳定剂及其他助剂,经乳化机剪切和乳化后,制备成粒径为1～5 μm且性能稳定的水包油微悬浮乳液堵调剂.通过实验确定了该堵调剂的最佳配方：50％～60％（表示质量浓度,以下同）树脂＋0.35％～0.40％十八烷基三甲基氯化铵或0.35％～0.40％十二烷基苯磺酸钠＋0.1％羟甲基纤维素＋0.10％～0.15％氯化钙＋1％～5％石蜡＋水;同时还确定了针对该堵调剂的破乳配方,即当乳化剂为十八烷基三甲基氯化铵时,破乳剂宜选用质量浓度为2％～3％的氢氧化钠水溶液,当乳化剂为十二烷基苯磺酸钠时,破乳剂宜选用质量浓度为3％～5％的氯化钙水溶液.通过对微悬浮乳液堵调剂的油溶率、酸溶率和粒径等各项指标进行性能测试,结果反映出该堵调剂具有良好的选择性及注入性.岩心驱替实验结果表明,该堵调剂的突破压力梯度达26 MPa/m,堵水率大于97％,耐水冲刷性能优于常规凝胶,并且适用于渗透率级差为7的岩心.     

CO选择性氧化催化剂Au/Fe_2O_3的研究

采用共沉淀法制备了Au/Fe2O3催化剂,并用于富氢气体中CO的选择性氧化反应。研究结果表明,Au/Fe2O3催化剂对于富氢气体中CO的选择性氧化反应具有较高的低温活性和较高的选择性。40～80℃时对CO的转化率在94%以上,选择性在65%以上。在80℃时连续反应300h,催化剂表现出很好的稳定性。XRD、XPS和BET分析结果表明,催化剂的性能与单质Au的粒径有关,粒径越小,催化活性越高。