低温分离工艺乙二醇注入系统的研讨 低温分离工艺乙二醇注入系统的研讨

低温分离工艺乙二醇注入系统的研讨

  • 期刊名字:天然气与石油
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  • 论文作者:胡益武,胡玲,刘慧敏,程林,王金山
  • 作者单位:中国石油工程设计有限公司西南分公司,中国石油塔里木油田分公司
  • 更新时间:2020-03-23
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论文简介

第24卷第3期天然气与石油 Vol.24,No.32006年6月 Natural Gas And OilJun.2006低温分离工艺乙二醇注入系统的研讨胡益武1,胡玲1,刘慧敏1,程林,王金山2(1.中国石油工程设计有限公司西南分公司,四川成都6100172.中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒841000)摘要:在低温分离工艺中注入水合物抑制剂是为了防止水合物的形成,堵塞设备和管道,根据乙二醇的物理性质选用乙二醇作为低温分离工艺的水合物抑制剂。文章就整个工艺中所涉及的主要问题:乙二醇注入点的选择;乙二醇的注入浓度的确定;乙二醇注入量的确定;乙二醇的注入设施即注入喷嘴进行了详细的阐述。关键词:乙二醇;注入点;注入浓度;注入量;喷嘴文章编号:100553(2060019-0文献标识码:A料天然气中,便可使该天然气形成水合物的冰点温1低温分离抑制剂的选择度大大降低,至少可在其操作运行温度范围内不形成水合物。通过对抑制剂注入系统的研究,需要达到的目在工业上,既要这类物质容易得到,又要成本较的是:确定抑制剂注入点,注入的浓度是多少注入低,通常多采用醇类物质。图2为醇液的冰点图,从的量是多大喷嘴喷出的抑制剂是否均匀和呈雾状。图2中可以看出,只要保证注入前醇液的浓度(习惯由于低温分离工艺的天然气最低操作温度比较上叫贫液)和注入后醇液的浓度(习惯上叫富液)所低(一般为-20℃以下),而原料天然气的水合物形对应的冰点在低温分离工艺的操作温度以下且应有成温度一般为10~20℃(图1为克拉2气田原料天一定的裕量,该装置就不会有水合物形成。然气水合物形成图)。也就是说,若不在原料天然气抑制剂通常采用乙二醇和甲醇,由于甲醇的挥中注入抑制剂物质,该天然气在低温分离工艺的过发性较大在低温分离器中的损失量较大,约为乙二程中将会有水合物形成,水合物将堵塞设备或管道,醇的50倍,并且其毒性较大,甲醇比乙二醇再生系影响装置的正常操作和安全平稳运行。统较复杂。经综合比较克拉2气田中央处理厂所选1.600c+004用的抑制剂为乙二醇。下面以乙二醇为例,对抑制1.400+0041.200+004剂注入系统进行研究。相包络线.00080006000水合物形成线2乙二醇注入点的选择00200并不是只要向原料天然气中注入了抑制剂,就000000000可以防止水合物生成,其注入点的选择非常重要。温度t℃一是要保证注入的抑制剂与天然气混合均匀,不要图1原料天然气水合物形成图有些地方多,有些地方少;二是要保证注入的抑制剂有一些物质(此处特指抑制剂)的冰点温度非常成雾状以便抑制剂与天然气充分接触起到真正抑低,可在-40℃以下,若把该类物质注入到上述的原制水合物生成的作用。收稿日期:2005-11-09作者简介:胡益武(1972-),男四川邻水人,工程师,学士毕业于石油大学(北京)化工学部主要从事于石油、天然气工程设计工作。电话:(028)8601492020天然气与石油2006年32.2合物形成,使装置能安全平稳地运行。26.7故乙二醇注入点选择在预冷器的管板上,见图21.14所示。15.610.0 TREC4.43乙二醇注入浓度-1.16.6从图2(醇液冰点图)可以看出,不同质量浓12.2度%(m)的同种醇类(横坐标),其冰点(纵坐标)也-17.8不同。其共同点是在低浓度点和高浓度点之间,冰-23.3点较低。因此抑制剂注入后的浓度(富液)必须在28.9 DEG/TEG某个浓度值(对于乙二醇,该值大约在50%(m))以34.440.0上,才能保证整个系统不会有水合物形成。 EG45.610030405060708090抑制剂溶液的冰点必须低于系统中的最低温醇质量百分数/(%)(m)度,从图2中可以看出,当乙二醇注入量一定时注入的浓度越高,冰点越低;同时,乙二醇注入的浓度越图2醇液冰点图高,再生的成本将会增加,因此乙二醇注人的浓度不注:EG乙二醇DEG.二甘醇;TEG.三甘醇;TREG四甘醇必太高,一般约为75%~85%(m)[2抑制剂注入点一般有两处:一是在原料天然气的管道上注入(如图3);二是在预冷器的管板上注人(如图4)。4乙二醇注入量乙二醇注入点抑制剂注入量的多少对低温分离工艺非常重要,多了注醇泵的功率消耗较大,浪费能源;少了有可能生成水合物。首先根据产品天然气的组成和低温分离温度,确定水合物冰点降低的度数(△t)和低温分离器中的凝析水量,然后采用1939年发表的 Hammer schmidt算式,确定富液的最小浓度,最后根据抑制剂富液的浓度、贫液的浓度和凝析水量,即可得出需图3乙二醇注入点在预冷器进气管道上的示意图要的抑制剂的注入量31抑制剂的注入量要考虑到以下因素:a.原料气乙二醇注入点带入系统的游离水;b.醇的蒸发损失;c.醇在凝析油中的溶解损失;d其他偏差等,并应有适当的裕量。5乙二醇注入喷嘴图4乙二醇注入点在预冷器管板上的示意图抑制剂的注入点、注入浓度和注入量确定后,注若按图3的注入方式,在天然气进入预冷器前抑制剂设施,即注入喷嘴的操作工况就是一个比的管道上注入乙二醇,由于在预冷器中有很多根管较关键的问题。束,有可能因乙二醇的分布不均导致部分管束中天然气不含乙二醇或含量较少,这样就容易在管束中5.1影响喷嘴性能的因素形成水合物,堵塞管束,影响生产。按图4的注入方影响喷嘴性能的因素主要有喷液角度、喷液量、式,将乙二醇注入到预冷器的管板上,只要调整好喷喷液形状、喷液液滴大小等。嘴的位置(该项工作须做喷射试验),即可将乙二醇51.1喷液角度均匀地注入到预冷器中的管束内,因此就不会有水喷液角度是指喷嘴喷出液体所形成的夹角。在第24卷第3期胡益武,等:低温分离工艺乙二醇注入系统的研讨21实际应用中,喷液角度从5到170°不等,在同样压在喷水试验中,选择流体压差可选用参考文献所介差下,喷液角度越小,喷液强度越大,在距喷嘴同样绍的压差数据。距离的情况下,喷液覆盖面积越小。5.2.6喷射距离5.1.2喷液量当其他结构参数确定的条件下,喷射距离越近,喷液量即喷嘴的流量取决于喷嘴的压力,通常喷射覆盖的范围愈广喷射的打击力越小,混合力度喷嘴的压差越大,喷液量越大。试验中得到的是以越弱。考虑到喷嘴是安装在换热器内部喷射距离水为介质的流量。液体的喷液量大致与相对密度成不宜过近,以不超过800mm为宜(具体距离应在反比;液体压力增大时,喷液量会增大,喷液量与液喷水试验中得到)。体的压力的平方根成正比例。5.1.3喷液形状5.3喷嘴结构研究喷液形状是指喷液的断面形状,根据使用的目为提高耐磨性和防腐性能,通常选择黄铜和不的用途的不同和喷嘴的结构形式的不同通常有空锈钢作喷嘴材料,考虑到黄铜的强度较低,螺纹容易心锥形、实心锥形、液柱流和扇形等形式。在喷嘴结受到破坏,故可选用316L不锈钢材料。构形式确定的情况下,压力对喷液形状有一定影响,喷嘴结构为可拆式,分为管箍和喷嘴体。这种当压力低于额定压力时,喷液形状倾向于变小。拆分式结构便于直接更换喷嘴体,设备的使用寿命5.1.4喷液液滴大小为15年以上,而喷嘴的使用寿命一般不超过3年,喷液液滴越小,抑制剂和天然气混合越均匀。这样做减少了维修的工作量。管箍可直接连接到进喷液液滴大小通常以体积中径表示。液滴直径通常料管,喷嘴体通过螺纹与管箍连接。喷嘴体的内腔在204000m。液滴直径依喷嘴的类型、喷液压采用逐渐过渡的结构,使流体通过喷嘴最小直径时力和喷液量而变化。喷液压力越小液滴直径越大;达到最大速度,喷嘴的出口处为锥形,流体达到此处流量越大,液滴直径越大。时,面积突然增大,使得液体突然爆裂为直径很小的另外,液体的粘度、密度、温度和表面张力都对薄雾,从而保证喷出的液体与天然气均匀混合。喷嘴的性能也有一定影响。喷嘴外形,见图5,喷嘴喷射,见图65.2喷嘴参数的选择5.2.1流量所需抑制剂的流量应根据工艺模拟所需的量而定,是固定参数5.2.2喷液形状图5喷嘴外形图图6喷嘴喷射图由于实心锥形具有喷射区域为圆形,分布均匀的特点,虽然液滴直径最大,但由于实际条件的限6结束语制,加上换热器断面为圆形,因此实心锥形喷液形状最为合适。乙二醇作为抑制剂应用至今,由于其抑制水合5.2.3喷嘴孔径物形成的效果显著,且具有工艺简单、无污染、效果根据流量大小,确定为2.4mm。好等特点,使其在低温分离工艺中得到广泛应用。5.2.4喷射角度为了使抑制剂和天然气混合均匀,过大的喷角参考文献:会使喷射边缘的液体分布较少,可暂取为30(具体 [1] Engineering data. Gas Processors Sippliers Association,角度应在喷水试验中得到)。994,2004S]5.2.5流体压差 [2] DEP Glyool-type Gas Dehydration and Hydrate Inhibition Systems. 1996[].流体压差越大,喷出的液体越容易形成雾状,但[3],,3《GsPuifiatmn199TS.1997s].会增大附属设施的投资,而且会大幅提高生产装置4的操作费用;压差过小,达不到均匀混合的目的,应

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