天然气预处理ppt课件(PPT 41页).pptx
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1、天然气预处理天然气预处理第1页,共41页。目录目录概述概述天然气预处理技术天然气预处理技术天然气预处理设备天然气预处理设备本章思考题本章思考题第2页,共41页。概述概述第3页,共41页。1 1 概述概述预处理预处理目的目的不脱除不脱除杂质杂质脱除天然气中携带的脱除天然气中携带的油、游离水和泥砂等油、游离水和泥砂等气液(固)杂质气液(固)杂质以及脱出天然气中的以及脱出天然气中的水蒸气和酸性组分等水蒸气和酸性组分等影响商品天然气质量影响商品天然气质量对后续处理系统的安全对后续处理系统的安全平稳运行构成威胁平稳运行构成威胁因此需要对天然气进行预处理因此需要对天然气进行预处理第4页,共41页。天然气预
2、处理技术天然气预处理技术第5页,共41页。2 2 天然气预处理技术天然气预处理技术2.12.1预处理预处理原理原理天然气从地下开采出来后一般都天然气从地下开采出来后一般都含有固体杂质(岩屑、金属腐蚀含有固体杂质(岩屑、金属腐蚀产物)、液体杂质(水、凝析油)产物)、液体杂质(水、凝析油)和气体杂质(硫化氢、有机硫、和气体杂质(硫化氢、有机硫、二氧化碳、水汽),因开采工艺二氧化碳、水汽),因开采工艺的需要可能还会混进发泡剂、防的需要可能还会混进发泡剂、防冻剂等化学药剂冻剂等化学药剂天然气预处理主要指的是:天然气预处理主要指的是:杂质的杂质的过滤和与液相的分离过滤和与液相的分离第6页,共41页。2
3、2 天然气预处理技术天然气预处理技术天然气天然气预处理常用预处理常用分离方法分离方法重重 力力 沉沉 降降 法法离离 心心 分分 离离 法法碰碰 撞撞 分分 离离 法法过过 滤滤 分分 离离 法法第7页,共41页。2 2 天然气预处理技术天然气预处理技术重重 力力 沉沉 降降 法法 原原 理理1 1原理:原理:靠油气比重的不同实现分离,重力分离靠油气比重的不同实现分离,重力分离只能除去直径只能除去直径大于大于100100微米微米的液滴。的液滴。如分离直径如分离直径40405050微米微米的液滴则需十分庞大的的液滴则需十分庞大的设备,现实不大可能。设备,现实不大可能。天然气预处理常用分离方法天然
4、气预处理常用分离方法第8页,共41页。2 2 天然气预处理技术天然气预处理技术离离 心心 分分 离离 法法 原原 理理2 2原理:原理:当流体改变流向时,密度大的液滴具有较当流体改变流向时,密度大的液滴具有较大的惯性,就会与器壁相撞,使液滴从气体中分大的惯性,就会与器壁相撞,使液滴从气体中分离出来。离出来。它主要用于分离大量液体和大直径液滴,宜用于它主要用于分离大量液体和大直径液滴,宜用于固体微粒固体微粒大于大于50m50m的气固分离。的气固分离。天然气预处理常用分离方法天然气预处理常用分离方法第9页,共41页。2 2 天然气预处理技术天然气预处理技术碰碰 撞撞 分分 离离 法法 原原 理理3
5、 3原理:原理:流体遇上障碍时,改变流向和速度,使气体中的液流体遇上障碍时,改变流向和速度,使气体中的液滴不断在障碍面内聚集,由于表面张力的作用形成液膜,滴不断在障碍面内聚集,由于表面张力的作用形成液膜,气体在不断接触中,将气体中的细液滴,聚集成大液滴靠气体在不断接触中,将气体中的细液滴,聚集成大液滴靠重力沉降下来。重力沉降下来。气流速度在气流速度在1 12m/s2m/s时能达到较高的效率,能除去时能达到较高的效率,能除去5m5m以上以上的液雾。的液雾。天然气预处理常用分离方法天然气预处理常用分离方法第10页,共41页。2 2 天然气预处理技术天然气预处理技术过过 滤滤 分分 离离 法法 原原
6、 理理4 4原理:原理:利用气体与固体和液体微粒利用气体与固体和液体微粒直径大小不同直径大小不同,气,气体可通过过滤介质,微粒被截留在过滤介质上,气体体可通过过滤介质,微粒被截留在过滤介质上,气体中悬浮的微粒就被分离出来。中悬浮的微粒就被分离出来。本方法适用于本方法适用于分离直径分离直径0.2m0.2m至至40m40m的微粒。的微粒。天然气预处理常用分离方法天然气预处理常用分离方法第11页,共41页。2 2 天然气预处理技术天然气预处理技术2.22.2水合物水合物防治防治从井口采出的或从矿场分离器分出的天从井口采出的或从矿场分离器分出的天然气然气一般都含水。一般都含水。含水的天然气当其温度降低
7、至某一值后,含水的天然气当其温度降低至某一值后,就会形成固体水合物,就会形成固体水合物,堵塞管道与设备。堵塞管道与设备。天然气脱水是防止水合物形成的最好的天然气脱水是防止水合物形成的最好的方法,但需建脱水装置,在气体处理规方法,但需建脱水装置,在气体处理规模较大且过程温度较低时才比较经济;模较大且过程温度较低时才比较经济;当管道、设备必须在低于水合物形成温当管道、设备必须在低于水合物形成温度以下操作时,则应考虑加入度以下操作时,则应考虑加入化学剂的化学剂的方法。方法。防止固体水合物形成的方法有三种:防止固体水合物形成的方法有三种:加热法、注剂法和脱水法。加热法、注剂法和脱水法。第12页,共41
8、页。2 2 天然气预处理技术天然气预处理技术加热法加热法1 1加热法加热法主要是指提高节流前天然气温度,包括主要是指提高节流前天然气温度,包括蒸气加热和水套炉加蒸气加热和水套炉加热两种方法。热两种方法。如果节流前后压降不变,提高节流前天然气的温度也等于提高了节如果节流前后压降不变,提高节流前天然气的温度也等于提高了节流后天然气的温度,可以有效预防节流后水合物的生成。流后天然气的温度,可以有效预防节流后水合物的生成。气体水合物的临界温度表气体水合物的临界温度表第13页,共41页。2 2 天然气预处理技术天然气预处理技术 注剂法注剂法注入水合物抑制剂可使气流在较低温度注入水合物抑制剂可使气流在较低
9、温度-30-30-50-50下不生成水合物,常见下不生成水合物,常见的水合物抑制剂是的水合物抑制剂是甲醇、乙二醇,甲醇、乙二醇,其物理化学性质见下表:其物理化学性质见下表:第14页,共41页。2 2 天然气预处理技术天然气预处理技术按水溶液中相同质量百分浓度抑制剂引起的水合物形成温度降比较按水溶液中相同质量百分浓度抑制剂引起的水合物形成温度降比较不再采用二甘醇,不再采用二甘醇,因其粘度太大,因其粘度太大,与与液烃分离困难液烃分离困难可用于任何操作温度可用于任何操作温度下的天然气管道和设下的天然气管道和设备,但由于其备,但由于其沸点低沸点低,操作温度较高时,操作温度较高时,气相损失过大,故多气相
10、损失过大,故多用于低温场合用于低温场合优先考虑二甘醇,优先考虑二甘醇,它与乙二醇相比,它与乙二醇相比,气相损失较小气相损失较小注剂注剂选择选择甲甲醇醇操作温度操作温度高于高于-7操作温操作温度低于度低于-10 注剂选择注剂选择甲醇甲醇最好最好乙二醇乙二醇其次其次二甘醇二甘醇第15页,共41页。2 2 天然气预处理技术天然气预处理技术 水合物抑制剂用量的计算水合物抑制剂用量的计算注入管道或设备中的抑制剂,无论是甘醇类靠雾化还是甲醇靠蒸发均匀分散于注入管道或设备中的抑制剂,无论是甘醇类靠雾化还是甲醇靠蒸发均匀分散于气流中后,其中气流中后,其中一部分一部分抑制剂与气体中析出的液态水混合,将水从气体转
11、移到液体抑抑制剂与气体中析出的液态水混合,将水从气体转移到液体抑制剂中,形成抑制剂水溶液,从而达到防止水合物形成的目的,而制剂中,形成抑制剂水溶液,从而达到防止水合物形成的目的,而另一部分另一部分抑制剂则损抑制剂则损失在气流中。失在气流中。消耗于前一部分的抑制剂称为抑制剂在液相的用量,用消耗于前一部分的抑制剂称为抑制剂在液相的用量,用ql表示;表示;消耗在后一部分的抑制剂,称为抑制剂的气相损失量,用消耗在后一部分的抑制剂,称为抑制剂的气相损失量,用qg表示;表示;抑制剂的总用量抑制剂的总用量qt为两者之和。为两者之和。qt=ql+qg 第16页,共41页。2 2 天然气预处理技术天然气预处理技
12、术注入抑制剂后天然气形成水合物的温度降低,其温度降主注入抑制剂后天然气形成水合物的温度降低,其温度降主要取决于要取决于抑制剂的液相用量抑制剂的液相用量,损失于气相的抑制剂量对水合物,损失于气相的抑制剂量对水合物形成条件的影响较小。形成条件的影响较小。为防止气体形成水合物所需注入的抑制剂最低用量,可以采用为防止气体形成水合物所需注入的抑制剂最低用量,可以采用以立项溶液凝固点下降关系为基础的以立项溶液凝固点下降关系为基础的HammerschmidtHammerschmidt半经验公半经验公式式进行手工计算;进行手工计算;也可以采用由也可以采用由分子热力学模型建立的软件分子热力学模型建立的软件由计算
13、机模拟完成。由计算机模拟完成。第17页,共41页。2 2 天然气预处理技术天然气预处理技术 水溶液中最低抑制剂的浓度水溶液中最低抑制剂的浓度注入气流中的抑制剂与气体中析出的液态水混合后形成抑制剂水溶液。当天然气水合物形成的温度降根注入气流中的抑制剂与气体中析出的液态水混合后形成抑制剂水溶液。当天然气水合物形成的温度降根据工艺要求给定时,抑制剂在水溶液中的浓度必须高于或等于一个最低值。水溶液中最低抑制剂浓度据工艺要求给定时,抑制剂在水溶液中的浓度必须高于或等于一个最低值。水溶液中最低抑制剂浓度CmCm可按可按Hammerschmidt(1939)Hammerschmidt(1939)提出的半经验
14、公式:提出的半经验公式:Cm=100tM/Cm=100tM/(K KMtMt)t=t1-t2 t=t1-t2 CmCm抑制剂在液相水溶液中必须达到的最低浓度抑制剂在液相水溶液中必须达到的最低浓度(质量分数质量分数);tt根据工艺要求而确定的天然气水合物形成温度降,根据工艺要求而确定的天然气水合物形成温度降,;M M抑制剂相对分子质量,甲醇为抑制剂相对分子质量,甲醇为3232,乙二醇为,乙二醇为6262,二甘醇为,二甘醇为106106;K K常数,甲醇为常数,甲醇为12971297,乙二醇和二甘醇,乙二醇和二甘醇22222222;t1t1未加抑制剂时,天然气在管道或设备中最高操作压力下形成水合物
15、的温度。对于节流过程,则为节流未加抑制剂时,天然气在管道或设备中最高操作压力下形成水合物的温度。对于节流过程,则为节流阀后压力下天然气形成水合物的温度,阀后压力下天然气形成水合物的温度,;t2t2天然气在管道或设备中的最低操作温度,亦即要求加入抑制剂后天然气不会形成水合物的最低温度。对天然气在管道或设备中的最低操作温度,亦即要求加入抑制剂后天然气不会形成水合物的最低温度。对于节流过程,则为天然气节流后的温度,于节流过程,则为天然气节流后的温度,。第18页,共41页。2 2 天然气预处理技术天然气预处理技术实验证明,当甲醇水溶液浓度约低于实验证明,当甲醇水溶液浓度约低于25%25%(w w),或
16、甘醇类水溶液浓),或甘醇类水溶液浓度高至度高至50%50%60%60%(w w)时,采用该式)时,采用该式Cm=100tM/Cm=100tM/(K KMtMt)仍可得到满意的结果。仍可得到满意的结果。对于高浓度的甲醇水溶液及温度低至对于高浓度的甲醇水溶液及温度低至-107-107时,时,NielsenNielsen等推荐采用等推荐采用的计算公式为:的计算公式为:t=-72t=-72lnln(1-Cmol1-Cmol)CmolCmol达到给定的天然气水合物形成温度降达到给定的天然气水合物形成温度降甲醇在水溶液中必须达到的最低浓度,甲醇在水溶液中必须达到的最低浓度,%(x x)第19页,共41页。
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