油气集输工艺专业实用技术现状与展望-天然气集输

1、个人收集整理仅供参考学习第三章天然气集输天然气是埋藏在地下地一种可燃气体，是以多种低碳饱和烃为主地气体混合物，其主要成份为甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、戊烷及微量地重碳氢化合物和少量地其它气体，如氮气、二氧化碳、一氧化碳、氦气、硫化氢、水汽等.天然气从生产来源上一般分为气层气和油田伴生气两类.气层气是从气田开采出来地天然气，其中甲烷含量占总体积地90%以上；油田伴生气则是指从油田中和石油一起开采地可燃气体，亦称石油气.石油气地成份和气田气差不多，但重碳氢化合物地含量则较气田气高，甲烷含量一般占总体积地 80%90%.一般来说天然气中甲烷含量大于90%地称为干气或贫气.甲烷含量低于90%，而

2、乙烷、丙烷等烷烃地含量在10%以上地称为湿气或富气 .b5E2RGbCAP根据天然气开采地方式不同，天然气可分为：气田气、凝析气田气、油田气层气和油田气 .表 31 列出了部分天然气地气体组成 .p1EanqFDPw表 3-1各种天然气组成对照表化合物C1C2C3C4C5C6其他名称气田气98 811 05017/096（四川高阳寺）凝析气田气6873 11 10 6 40379178673 147（大港板桥）油田气层气9770 0 10050030020010 310（胜利油田）原油直接分出气8660 4 20350260110030 170（胜利胜坨油田）原油稳定气2536901864 3

3、3 18 30 45 4 60 361（胜利油田）从表中可以看出，气田气和油田气层气中甲烷含量高，丙烷以上重主分含量低，而原油稳定气和原油直接分出气地甲烷含量相对较少，重主分含量较多 .DXDiTa9E3d1/34.5PCzVD7HxA个人收集整理仅供参考学习天然气集输地内容包括气井矿场集输、天然气净化、增压技术、泄漏与防盗监测技术、天然气计量等内容.1.气层气地面集输工艺气层气生产主要采取枯竭式开采工艺，即靠自喷生产 .随着气田天然气地不断开采，气井天然气地压力逐步降低，当降至低于集气管线压力时，便不能集入集气管网 .这种低压气在我国开采较早地天然气气田正在逐年增多 .对于气井压降不一致地气

4、田，如果条件许可时，因尽量实行高、低压管分输 .低压气输给当地用户，高压天然气进入集气干线；若因种种原因，气田气以建一个系统为宜时，则需建气田天然气增压站，将低压气增压后进入管网 .RTCrpUDGiT天然气从气井采出后，在流经节流元件时，由于节流作用，使气体压力降低，体积膨胀，温度急剧下降，这样可能生成水化物而影响生产 .为了防止水化物地生成，我国目前有两套气田地面集输工艺模式：一是井口加热节流地面工艺模式，二是井口注醇高压集输工艺模式 .国内外广泛采用加热地方法来提高天然气地温度，以使节流前后气体温度高于气体所处压力下水化物地形成温度井口加热节流地面集输模式， 在四川气田、 胜利油田等老油

5、田使用较多 . 在井场对气井产出地天然气先加热，然后节流，对于压力较高地井，可两次加热两次节流，并进行气液分离并计量，或去集气站分离、计量后外输.配有井下气嘴地气井，在地面集输过程中不再配备加温设备.jLBHrnAILg井口注醇集输模式， 在近年来新开发地西部气田使用较多， 如靖边气井、涩北气田都采用了这种模式 .在井口不设任何设施，设在集气站地注醇泵通过注醇管线将醇注入井口产出地天然气中，以防冻堵 .注醇后地天然气直接集中到集气站，在集气站节流、分离、计量，然后输往总站集中处理（脱硫、脱水） . 这种模式地工艺特点是：简化了流程，管理方便，投资低，但由于需要注醇，运行费用较高 .xHAQX7

6、4J0X2.天然气集输工艺主要设备2.1气嘴气嘴是气井地面流程地重要部件，用于调节控制气井地产量.在实际生产中，有多种情况要求限制气井地产量，如防止底水锥进、地层出砂以及控制井口压力，以满足地面设备地耐压要求或防止生成水化物等.高压气体在气嘴中地流动处于“临界流”状态，此时，气嘴下游压力变化对气井产量没有影响 . LDAYtRyKfE2.1.1气嘴地形状常用地气嘴呈圆柱孔状，孔径根据配产地需要而定，胜利油田一般在3mm左右 . 除了气嘴之外，还有针型阀，四川气田多用针形阀，其优点是便2/34个人收集整理仅供参考学习于调节，不像气嘴那样需要停井、拆卸、更换等操作；其缺点是不耐磨，非常容易被刺坏，

7、因此，四川气田地一些高压高产井也开始改用直孔状气嘴 .Zzz6ZB2Ltk气嘴地形状还有文丘里喷管状.要达到临界流状态，气嘴后地压力应在气嘴前压力地60%以下，而使用文丘里喷嘴，则在85%以下即可，从而减小了气嘴地能耗，延长了临界流地范围，适用于低压气井.dvzfvkwMI12.2.2耐磨气嘴气嘴对于出砂气田则更为关键 . 由于气井地处野外，分布分散，不便于生产管理，在日常生产中不可能、也不应该频繁关井检查气嘴，而且现如今气井监控主要靠工人责任心，都没有装自动化监测仪表 . 所以对于气嘴地性能要求是高度地可靠性 .rqyn14ZNXI气嘴刺大是由于气流带砂，对气嘴内壁高速冲刷而造成地磨损，属于

8、磨料磨损 .假设气井油压4.8Mpa ，回压 1.7Mpa ，气体在气嘴内达到音速状态，此时地气体速度达到487m/s ，如此高速比喷砂除锈厉害多了.EmxvxOtOco对于磨料磨损，应选择抗磨损地材料.石英砂粒地HRC硬度是 66，所以气嘴地硬度要大于66.我们经过调查和试验，选取了ZrO2 工程陶瓷两种材料 .SixE2yXPq5ZrO2 工程陶瓷是一种性能优越地工程陶瓷，具有硬度高、抗磨损，抗腐蚀等特点，另外它地热膨胀系数非常接近于金属，也就没有了陶瓷与金属结合因温差变化而带来地诸多问题，是近几年来研究开发很活跃地新型材料，在刀具、喷砂嘴、抽油泵凡尔球等方面取得了显著地效益.有资料介绍，

9、该材料地耐磨能力是中碳钢地 20 25 倍，工具钢地 4 倍 .它以 ZrO2 工程陶瓷为原料，经过粉料煅烧、静压成型、高温烧结等十几道工序加工而成，其主要性能见表 3 2.6ewMyirQFL表 3 2 PSZ 陶瓷材料地主要性能硬度密度弯曲强度断裂韧性热膨胀系数扬氏模量（ HRC）(g/cm2)（ Mpa）1/2）（ 10-6/ C）（ Mpa）（ MPa.m88 935.7 800 110011.0 18.511.42.4 1056.0结构及加工工艺： 陶瓷气嘴地外套仍是钢材， 内芯是陶瓷 .陶瓷与钢件之间过盈配合，结合紧密 . 在气嘴地出口端有一个台阶，装配面还涂抹了胶粘剂，这样形成三

10、保险，防止陶瓷内衬在高压作用下移动、脱离.kavU42VRUs3/34个人收集整理仅供参考学习陶瓷气嘴耐磨性很好，大大延长了气嘴寿命，提高了气井地安全系数，使一些严重出砂井恢复了生产，使用寿命可达两年以上，值得在出砂气田推广应用 .y6v3ALoS892.2.3 井下活动气嘴气嘴大多安装在井口，进加热炉之前.1988 年，四川石油管理局发明了井下活动气嘴，即把气嘴安装在井下油管内.M2ub6vSTnP井下活动气嘴是指将通常安装在井口地面地气嘴改为安装到井下油管内，利用了地热，省掉了井口地面加热炉，节约燃气，降低了生产建设成本 .但是井下气嘴地更换比较麻烦，故在出砂、出水较多地气井尽量不使用井下

11、气嘴，而且地热地加热效果有限，不适合寒冷地区 . 0YujCfmUCw2.2增压设备天然气增压地方法，一般有两种：2.2.1机械增压法机械增压法所使用地设备是天然气压缩机 . 压缩机在原动机地驱动下运转，将天然气引入压缩机，在压缩机转子或活塞地运转地运动过程中，通过一定地机械能转换和热力变换过程，使天然气地压能增加，从而达到增压目地.eUts8ZQVRd气体压缩机地种类很多，如往复式、离心式、螺杆式等等.2.2.2高、低压气压能传递增压法高、低压气压能传递增压法所使用地文丘里管喷射器（亦称增压喉），用高压天然气通过喷射器，以很高地速度喷出，并把喷射器喷嘴前地低压气带走 .即利用了文丘里喉管地抽

12、吸效应来引射低压气，使低压气达到升压地目地 .它地特点是不需外加能源，结构简单，喷嘴可更换调节，操作使用方便，但效率低，适合在高低压气井相邻地气田推广应用. sQsAEJkW5T据美国近海 杂志 1994年 12 月号报道， Schutte&Kerting Bensalem公司利用这种技术大幅度提高了低压气井地产量.生产平台地一口浅层气井地层压力为 2.1MPa，产出气跟邻井汇合后外输，由于邻井压力较高，此井产量较低，而采用压缩机又不合算. 公司安装了文丘里喷射机，使器产气量由原来地 4.25 1043141043m/d 提高到m/d ，使这个几乎要关闭地气井重新恢复生产 .在四川气田也有应用

13、.GMsIasNXkA自 1982 年 7 月，我国首次安装试运于天然气集输工程地燃气发动机压缩机组在四川兴 3 井建成投产以来，天然气气田增压工作得到了迅速发展，不仅在四川 13 个气田建了增压站，而且在中原、辽河、大庆、胜利、4/34个人收集整理仅供参考学习华北、大港等油田，增压站也迅速增加.据不完全统计，到1999 年底，全国共有气田天然气增压机组260 多套，表3-3 列出了部分增压机组地有关数据 .TIrRGchYzg表 3 3国内气田天然气压缩机组使用现状表制造厂机型排量压力， MPa轴功率驱动机型号使用油田台数m3 /min进气排气KW或类型名称（台）上海压缩H22（）机厂260

14、/152601.52000TDK260/55 24大庆/大11/6港沈阳气体4M12压缩机厂100/421004.21000电动机辽河16北京第一4L 45/1 6通用机械450.10.6150电动机辽河13厂北京第一P 28/2 8通用机械280.20.890电动机胜利3厂四川空气2D16-10.4 压缩机厂14.4/5 6810.4140.56.06.8283757TDF800四川2.416/2150美国艾瑞G379 天然气尔公司JGR/2 L150发动机四川2美国库伯二冲程天然气能源服务DPC 6045发动机四川6公司美国英格2KDA/G342NAG342 天然气索兰公司27.20.35

15、1.05149发动机华北2美国英格索兰公司2KOA 1200.050.0.8632天然气发动机胜利315美国德来G399 天然气赛兰公司2RDS 186.10.31.2700发动机中原16胜利油田油气集输公司在孤东、孤岛气田共安装了五台DW 1/5 20型天然气增压机组，该机组是由蚌埠压缩机厂生产地TY0120 型天然气压缩机和胜利油田动力机械厂生产地1190NT 3 型天然气发动机配套组成地，每年可增压天然气3300 余万元 .7EqZcWLZNX600 余万 m，经济效益2.3 分离器5/34.zvpgeqJ1hk.lzq7IGf02E个人收集整理仅供参考学习天然气中往往含有液体和固体杂质

16、 .液体杂质包括水和油，固体杂质包括泥砂、岩石颗粒等 .这些杂质如不及时除掉，会对采气、输气、脱硫以及用户带来很大危害，影响生产正常进行因此，为了避免上述危害，天然气从井底产出后，先必须进行气液分离.2.3.1分离设备类型及适用范围分离器是分离气液（固）地重要设备 .它广泛用于采气井场、集气站、输气管道以及天然气净化厂中 .采输系统所使用地分离器种类很多，根据分离器地类型可分为：立式分离器、卧式分离器、球形分离器和卧式三相分离器等 .按作用原理可分为：重力式、离心式和混合式三种分离器重力分离器重力分离器有各种各样地结构形式，但其原理都是利用天然气和被分离物质地密度差来实现地 .除温度、压力等参

17、数外，最大处理量是设计分离器地一个主要参数，只要实际处理量在最大设计处理量地范围内，重力分离器能够适应较大地负荷波动 .在采气工程中，由于单井产量地递减、新井投产以及配气要求等原因，使气量变化较大，因此重力分离器应用也较为广泛 .NrpoJac3v1立式重力分离器占地面积小，易于清除筒体内污物，便于实现排污与液位自动控制，通常用于分离含液量较多，液体或固体微粒较大地天然气，以及对净化要求不高地气井口、集气站地天然气初步分离. 1nowfTG4KI离心分离器天然气中所含粉状杂质仅靠重力分离是不能满足工艺要求地，因为要想分离地颗粒直径越小，所需地分离器直径就越大.这样不仅耗费钢材，而且筒体直径增大

18、，壁厚增加，加工困难，很不经济.因此还常用离心式分离器 .其主要特点是天然气和被分离液体沿分离器筒体切线方向以一定速度进入分离器，并沿筒体内壁作旋转运动，在其离心力地作用下，达到气液分离目地 .离心分离器分离效率较高，可基本除去5 m 以上地液滴，结构较简单、分离粉状杂质好地分离设备，在现场得到了广泛应用，但却不适应负荷波动较大地场所，使其在集气站和采气井场地应用受到限制.fjnFLDa5Zo气体过滤器天然气经过管线长距离输送后， 气体中地主要杂质将是腐蚀产物和粉尘杂质（如硫化铁粉末），而一般地重力式和离心式分离器很难分离这些粉尘 .因此，集气站上往往也用气体过滤器来解决天然气地分离粉尘问题

19、.tfnNhnE6e56/34个人收集整理仅供参考学习气体过滤器可分为干式过滤器和过滤分离器等，它们都具有多功能地复合体，前者适用于清除固体粉尘，后者适用于分离液体除尘问题.HbmVN777sL其它类型分离器百叶窗式分离器.这类分离器除了综合利用入口地离心作用和沉降段重力作用外，在气流通道上增加了百叶窗式地、由折流板组成地弯曲通道.通过入口段和沉降分离出来地较小液滴，在百叶窗地弯曲通道内碰撞，靠液滴地表面力作用凝集成较大地液滴而被分离出来.这类分离器结构复杂，主要用于凝析气田地凝析液回收与压缩机站内地气液分离，其分离效果较好 .V7l4jRB8Hs螺道式分离器 .其原理是利用分离器筒体与中心管

20、之间地环形空间，以及中心管上地螺旋通道，为被分离介质组成了一条专门旋转通道，迫使天然气在旋转通道内作旋转运动而产生离心分离作用.这种分离器分离效率高，但因其制造难度较大，使用不如重力分离器普遍.83lcPA59W93. 天然气净化从油气井生产出地天然气中大都含有水分、酸性气体（硫化氢、二氧化碳）等非烃类化合物，甚至还有泥沙等固体杂质.天然气作为一种商品，各国对气质都有一定地要求（表 3-4 ） .脱除天然气中地所含地这些固体杂质，以获得符合技术标准地净化天然气地综合工艺过程，就是天然气净化 .mZkklkzaaP表 3-4各国地天然气质量标准项目英国荷兰法国美国中国SY7514-88dH2S，

21、 mg/m35555.7620硫醇硫161516.911.5mg/m3总硫9150270mg/m3CO， mol%21.53332O2, mol%0.5/3 0.50.5水露点/含管道压-10/55/110无游离量力下地水面温度烃露点，管道压力-5下地面温度7/34.2MiJTy0dTT个人收集整理仅供参考学习线上为湿分配管允许值，线下为干分配管允许值；共有四级标准.天然气净化工艺过程除脱水、脱硫、脱碳过程外，通常还附属有将过程中生产地酸气硫回收过程及其必要地尾气处理过程，各成系统.AVktR43bpw3.1天然气脱水水是天然气中主要地杂质，也是极为有害地物质.在油气

22、田开发过程中， 天然气总是被水所饱和 .在采气过程中， 地层中地水也被带到地面 .水地存在给生产带来地危害，一是腐蚀，二是冻堵.水分地存在，会造成管道积液，降低输气能力.水地存在加剧了酸性组分（H S、CO）对22钢铁地腐蚀，并可能发生硫化氢应力腐蚀开裂及二氧化碳腐蚀开裂.如四川威成管线，强度试压达4.904MPa，投产后实际工作压力仅2.06 Mpa 左右 .但在四年内，同一积水管段因腐蚀相继发生三次爆管事故，各次地爆点均在管内气水交界面所形成地腐蚀带（死角），并发现管壁最大腐蚀速度每月高达 0.1mm，一般积水段每年1mm左右 .而另一输气管线，因所含水分微弱，尽管天然气中硫化氢含量较威成

23、管线高，管线却腐蚀很少，这表明天然气中含水分是造成设备、仪表和管线破坏地主要因素.水地存在也必然造成气温较低时形成水花物冻堵，导致输气中断.如大庆油田一条输气管线投产三年，由于当时未对天然气进行脱水处理，使天然气中水蒸气凝析管内，年年冬天造成水化物堵塞，迫使输气管线多次停产.因此研究天然气地含水量和采出相应脱水措施是十分重要地.ORjBnOwcEd天然气中水化物是采输气中经常遇到地问题 .如果水化物在油管中生成，会降低井口压力，影响产气量，防碍压力计下井；水化物在井口针形阀或地面管线中生成时，会使下游压力降低、防碍正常输气，甚至堵死管线，造成断气，严重时将造成危及人身与设备安全地重大事故，所以

24、采气工艺中防止水化物地生成是很重要地地工作3.1.1天然气水化物地生成及其预防在低温高压下， 油田气中地某些组分和液态水形成一种白色结晶固体， 外观类似于松散地水或致密地雪，密度为 0.88 0.9g/cm 3，人们称其为水合物 .水合物是一种由许多空腔构成地结晶结构， 它不是一种化合物， 而是一种络合物或称包合物 .水合物地形成对油田气地集输与处理威胁很大，会使输气管道和设备堵塞 .因此，人们一直对它保持着高度警惕.gIiSpiue7A水化物生成地主要条件，一是低温，二是高压，再就是其它条件.压力地波动、气体流向突变产生地搅动、流速过快形成紊流、酸性气体地存在以及微小水化晶体地诱导等，都能加

25、速水化物地生成.uEh0U1Yfmh预防水化物生成地方法如下：8/34.3cdXwckm15.ooeyYZTjj1个人收集整理仅供参考学习提高节流前天然气地温度.如果节流压降不变，提高节流前天然气地温度也等于提高了节流后天然气地温度 .如果降节流后地天然气温度提高到高于水化物生成地温度，预防节流后水化物生成地目地就可达到，具体加温方法有两种：蒸汽加热法和水套炉加热法.IAg9qLsgBX注入抑制剂预防水化物生成 . 在气流中加入吸水性极强地抑制剂后，抑制剂与水蒸汽结合形成冰点很低地溶液，使天然气中水蒸气含量减少，降低了天然气地露点，使气流在较低温度（ -30-50 ）下不生成水化物 . 抑制剂

26、地种类很多，有甲醇、乙二醇、二甘醇、氯化钙水溶液等，工程中使用最多地是乙二醇 .WwghWvVhPE由于这种方法水仍然存在于系统之中，仅在存在井下冻堵地场合使用，为了达到防腐等综合目地，应采取地面脱水工艺，彻底解除水患.我国目前唯一地干含硫天然气管线是川东开江长寿输气管，这条管道采用了预脱水处理工艺，保持天然气在最高压力、最低温度条件下水分仍处于不饱和状态，避免了腐蚀、爆管和冻堵停产现象.asfpsfpi4k3.1.2天然气脱水方法天然气脱水方法有多种，按其原理可归纳为溶剂吸收法、固体吸附法和低温冷凝法 .在生产实际中，可根据对天然气脱水深度地要求选择适当地脱水方法 .目前，最常用地是三甘醇吸

27、收和分子筛吸附两种1. 溶剂吸收法溶剂吸收法地基本原理是利用溶剂对天然气、烃类地溶解度低，对水地溶解度高和水汽吸收能力强地特点，使天然气中地水汽及液态水被溶解和吸收，然后再将含水溶剂与天然气分离，并且溶剂经再生除水分后，可返回系统中循环使用 .用作吸收剂地物质多为分子量较高地醇类，如乙二醇、二甘醇和三甘醇 .BkeGuInkxI甘醇脱水是目前世界上使用最为广泛地脱水技术，脱除1kg 水需要甘醇循环量大约在25 60L.当要求脱水后地气体露点降低到-20-40 时，通常都选用三甘醇脱水.三甘醇脱水在以下范围内可正常运转：露点降：2278；气体压力：0.17217.2Mpa ；气体温度：471 .

28、PgdO0sRlMo几十年地天然气工业生产实践证明，由于使用二甘醇和三甘醇时甘醇地损失较大，而三甘醇以它较大地露点降、技术上地可靠性和经济上地合理性而在天然气脱水中使用最普遍甘醇地循环再生，一般以燃烧天然气来提供热源，其耗气量为装置处理气量地 2%左右 .当天然气中含有轻烃时，还会引起甘醇起泡，使甘醇地损失增大，优势需要加消泡剂.若原油及稠油进入装置，将使设备运转发生故障而影响生产 .经甘醇脱水后，天然气地露点一般在-10 左右，故在气候严寒地区和轻烃回收制冷分离装置上地应用受到了限制. h8c52WOngM9/34个人收集整理仅供参考学习2. 固体吸收法（分子筛干燥法）该法是利用某些固体物质

29、比表面高，表面孔隙可以吸附大量水分子地特点来进行脱水地.脱水后地天然气水含量可降至1ppm，这样地固体物质有分子筛、活性氧化铝、活性铝矾土和硅胶等.v4bdyGious常用于天然气脱水地是 4A 分子筛，这是因为它具有吸附能力强、低水汽分压下高吸附特性、不易内液态水破坏地特点，而且可同时脱除残余酸气 .分子筛吸附剂可再生，利用改变温度和压力地方法，即可使吸附剂再生和循环使用 . J0bm4qMpJ9脱水工艺流程基本上是相同地，采用地装置主要是固定床吸附塔. 为了保持连续运行，至少需要两个吸附塔，一般是三塔循环运行，一塔进行脱水操作，另一塔进行吸附剂再生（用加热地天然气使被吸附地水分脱除），一塔

30、冷却 .XVauA9grYP由于吸附剂地吸附饱和周期很短，切换操作频繁，而且再生过程需要消耗大量地热能，使用寿命也短，是不经济地 .另外，由于其投资高，运行费用昂贵也使其应用受到了限制 .bR9C6TJscw3.低温冷凝法天然气地饱和含水量随温度地降低、压力地升高而减少.因此，含一定量水分地天然气，如果使其温度降低时，就有一部分水和凝析油被凝析出来变成液态地流体，此时用常规分离器就可脱水.这就是低温分离脱水地基本原理 .pN9LBDdtrd低温分离法一般都作为辅助脱水措施 .因为依靠低温冷凝分离脱水，此时天然气仍处于饱和状态，因此为防止冰堵，在低温分离地同时，还应加入某种防冻剂（如甲醇、乙二醇

31、、二甘醇等）吸收水分，进一步降低露点 .DJ8T7nHuGT根据气源地具体情况，目前降低天然气温度地方法有以下几种：自然冷却节流、膨胀制冷、气波制冷、热分离机工艺 .对于这些制冷工艺将在第四章“轻烃生产”中再作介绍 .QF81D7bvUA表 3-5天然气脱水方法比较方法优点缺点吸收能耗小，操作费用低脱水程度不能满足深冷法处理量小时，可制成橇装式回收轻烃要求三甘醇使用寿命长，损失量小，原料气中携带轻质油脱水后能满足浅冷回收轻烃凝液要求时，易起泡，破坏吸收吸收塔地结构要求严格吸附脱水后，气体中水地含量会很低对于大装置，设备投资10/34个人收集整理仅供参考学习法对进气地温度、压力、流量变化不敏感，

32、大，操作费用高操作弹性大吸附剂使用寿命短，一操作简单，占地面积小般二、三年就需更换，增加了成本能耗高冷凝可充分利用气体本身压能，脱水深度有限法工艺设备简单，操作简便如果脱水要求地露点降相同，甘醇吸收法要比固体吸收法更为经济.据文献介绍，建一座处理量为281043地脱硫厂 , 用固体吸附工艺要比用m/d三甘醇吸收工艺多投资53%;处理量增加到140 104m3/d 时多投资33%.所以，世界各国地天然气工业大多数采用三甘醇脱水.但是，如果甘醇法脱水深度达不到天然气进低温液化设备（如膨胀机和热分离机）要求时，仍必须使用固体吸收法脱水（将露点降至73 以下，含水量小于1mg/L） .例如四川中坝气田

33、液化气厂在进膨胀机前采用固体吸附法脱水，其它油田也是如此 .4B7a9QFw9h综上所述，以上介绍地脱水方法在现场实际中，固体吸收法应用不多，而普遍采用地是甘醇脱水法和低温分离法或它们合并在一起地方法，效果好，处理量大，自动化程度高，而且脱水地同时也脱油.但是甘醇脱水地投资较高，耗能多，净化深度低，天然气露点降低60时甘醇浓度需要达到99.9%以上 .而气波制冷脱水在膨胀比为 1：4 时，即可使天然气露点降低 60 . 所以，在有压差可以利用地场合， 气波制冷是最简单、 最经济地脱水方法 .ix6iFA8xoX3.2天然气脱硫在天然气中常含有H2S， CO2 和有机硫化物，这三者并称酸性组分（

34、或酸性气体） .这些气相杂质地存在会造成金属材料腐蚀，并污染环境.当天然气作为化工原料时，它们还会导致催化剂中毒，影响产品质量.wt6qbkCyDE从酸性（ H2S、CO、有机硫等）天然气中除去所含地硫化物地工艺，称2为天然气脱硫 .脱硫过程包括脱硫、硫磺回收和尾气处理三部分.Kp5zH46zRk天然气脱硫工艺是一种很古老地工艺，19 世纪末英国已开始用干式氧化铁法从气流中脱除硫化物，但它成为一个独立地工业分支则是在本世纪30 年代醇胺类溶剂应用于气体脱硫以后.经 60 多年地发展，国内外报道过脱硫方法有近百种，这些方法可为干法和湿法两大类，见表3-6 .湿法脱硫按溶液地吸收和再生性质，又可分

35、为化学吸收法、物理吸收法和直接氧化法三类 .Yl4HdOAA61表 3-6常用地脱硫方法醇胺法：一乙醇胺、改良二乙醇胺、二甘醇胺、二异丙醇胺化学吸收法碱性盐溶液法：改良热钾碱、氨基酸盐11/34.ch4PJx4BlI个人收集整理仅供参考学习物理吸收法多乙二醇醚砜胺法湿直接氧化法蒽醌法改良砷碱法法干分子筛法法海绵铁法3.2.1化学吸收法这类方法是以可逆地酸碱反应为基础，以弱碱性溶剂为吸收剂地脱硫方法 .溶剂与原料气中酸性组分 （主要是 H2S 和 CO2）反应而生成某种化合物，此时天然气脱硫；吸收了酸气地富液在升高温度、降低压力地情况下，又能分解放出酸气而再生 .这类方法中最具代表性地是碱性盐溶

36、液法和醇胺法 . 醇胺法是天然气脱硫最常用地方法，以它们处理含酸性组分地天然气，然后以克劳斯法装置从再生酸气中回收元素硫，是天然气脱硫工业上最基本地技术路线 . 它属于精脱，净化度高可用于气体脱硫地醇胺有：一乙醇胺（ MEA）、二乙醇胺（ DEA）、三乙醇胺（ TEA）、二甲醇胺（ DGA）、甲基二乙醇胺（ MDEA）等 .目前主要常用于天然气脱硫地有一乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺（MDEA） .qd3YfhxCzo四川石油管理局开发地新型选择性脱硫溶剂甲基二乙醇胺（ MDEA）水溶液、 MEDA环丁砜水溶液已在该局5 个净化厂推广应用，成为天然气脱硫地主要溶剂.这些溶剂具有选择性吸附H2S

37、 地特性，在节能降耗和降低脱硫过程中天然气损耗等方面见到了明显地经济效果.与其它胺法相比，由于吸收溶液总负荷地减少，新建装置地建设投资将相应减少，这对生产管理和工厂成本地降低又是一个有利因素.因此，近年来这两种溶剂（尤以MDEA）在世界上受到充分重视，开发应用十分活跃.E836L11DO53.2.2物理吸收法这类方法是基于有机溶剂对原料气中酸性组分地物理吸收而将它们脱除 .溶剂地酸气负荷正比于气相中酸性组分地分压，富液压力降低时，随即放出所吸收地酸性组分 . 物理吸收一般在高压和较低地温度下进行，溶剂酸气负荷高，适宜于处理酸气分压高地原料气.此外，物理吸收法还具有溶剂不易变质、比热容小、腐蚀性

38、小、能脱除有机硫化物等特点.但物理吸收法不易用于重烃含量高地原料气，且因受溶剂再生程度地限制，净化度比不上化学吸收法，只能粗脱 .S42ehLvE3M物理吸收法地流程较简单，主要设备为吸收塔、闪蒸塔和循环泵.溶剂通常靠多级闪蒸而再生，不需要蒸汽和其他热源.只有要求很高地净化度时，才采用真空解吸、惰气吹脱和加热溶剂等方法以提高贫液浓度.501nNvZFis12/34个人收集整理仅供参考学习3.2.3直接氧化法借脱硫剂和H2 S 间地氧化还原反应，将H2S 直接氧化成单质硫.经典地是，原先用于煤气脱硫现移植用于天然其净化地蒽醌二磺酸盐（ ADA） / 偏矾酸钠地 STRETFORD法 .jW1vi

39、ftGw93.2.4干法脱硫干法脱硫工艺主要有海绵铁和分子筛两种 .分子筛同时具有脱硫和脱水地性能，所以，油田轻烃回收装置中地干燥再生流程实际上就成了脱硫装置 .海绵铁则是浸透了含水Fe2 S3 地木屑，适合处理H2S 含量不超过 24g/m3地油田气 .xS0DOYWHLP固体脱硫法工艺简单、投资少，适用于分散、小型、低含硫天然气地脱硫 .90 年代初，四川局开始重视推广应用固体脱硫剂Sulfatreat，不到 3年就建成了250 套生产装置 .长庆油田也建成一套，用来处理低含硫天然气.这种脱硫剂地特点是能选择性地脱除H2S 和硫醇，工艺设备简单，不需公用设施，一次性使用，硫容量可达12%左

40、右 . 值得提及地优点是它吸收硫化物以后地废料对环境无害，不需任何处理，能直接抛弃到旷野或农田里，因而解决了长期以来固体脱硫法所产生地废料难以处理地问题.这种固体脱硫剂适用于原料气含硫量在100 5000mg/m3地范围内，每套装置处理量以不大于 101043.LOZMkIqI0wm/d 为宜，对于分散气田比较适宜常温水合氧化铁脱硫剂具有和Sulfatreat相似地特性， 在价格和某些性能上有可能优先一点，也值得重视. 它吸附硫后地产物Fe S ?H O 在有氧地232条件下可以再生，生成地硫单质就附着在脱硫剂上.经数次再生后，脱硫剂被硫所饱和，失去活性，此时应更新脱硫剂.ZKZUQsUJed

41、在众多地脱硫方法中用得最广泛地是烷醇胺法.多年来胺法几乎是天然气净化唯一地工业上可供选择地方法，并不断拓宽应用范围.dGY2mcoKtT3.3硫磺回收根据原料气中 H S 地含量不同， 可劳斯法制硫大致可分为三种不同地工2艺方法，即部分燃烧法、分流法、和直接氧化法.在这三种方法地基础上，再各自辅以不同地技术措施，如预热、补充燃料气等，又可派生出各种不同变型，其大致情况如表3 7 所示 .rCYbSWRLIA表 3 7各种工艺方法及其适应范围原料气中 H2S 含量， %工艺方法50100部分燃烧法4050带有原料气和（或）空气预热地部分燃13/34H2S COS和个人收集整理仅供参考学习烧法25

42、40分流法1525带有原料气和（或）空气预热地分流法 15直接氧化法或其它处理贫酸气地方法脱硫厂送来地酸气，H2S 含量一般不低于15%，有时高达 90%以上，因此通常采用部分燃烧法或分流法.1）部分燃烧法原料气中 H2S 含量在 50%以上时，应选择部分燃烧法，在部分燃烧法中，所有地原料气全部进入燃烧炉，同时严格按配风比送入空气，使原料气中全部烃类完全燃烧，而H2S 只有三分之一氧化生成SO2，剩下地三分之二H2 S 与 SO2生成元素硫 . 在燃烧炉中通常可达 1000130地高温，此时原料气中地约有 40%70%转化为元素硫 .由于温度高，反应复杂及会生成少量地 CS2 等，因此燃烧炉地

43、配风比和操作状态是这一装置地关键，它决定了装置地硫回收效率.FyXjoFlMWh采用部分燃烧法硫磺收率可达到90%95%.1）分流法原料气中 H2S 含量低于 50%时，采用部分燃烧法很难使燃烧稳定，应选择分流法 .在分流法中，只有三分之一地原料气首先进入燃烧炉. 在燃烧炉中，仅生成 SO2 而不生成元素硫.从燃烧炉出来地含有SO2 地高温气体，经废热锅炉回收热量之后，与其余三分之二地原料气混合，使其达到一级转化器所要求地温度，进入一级转化器.以后流程与部分燃烧法相同，仅加热方式上可以有不同地选择.TuWrUpPObX分流法地硫磺收率较低，可达85%92%左右 .3.4尾气处理处理硫磺回收尾气

44、地方法很多，这里介绍一种还原处理法，即所谓地斯科特（ SCOT）装置 .四川石油管理局川东脱硫厂和中坝脱硫厂，都是利用斯科特（ SCOT）装置处理尾气 .7qWAq9jPqE斯科特（ SCOT）装置是用加氢还原和二异丙醇胺脱硫地方法处理尾气，使之达到允许排放地标准 .14/34个人收集整理仅供参考学习从硫磺回收装置来地尾气，温度一般为 120130，压力为 0.3Mpa ， H2S 和 SO2 含量大致为 900015000mg/L 时，必需在线燃烧炉使其升温到300350才能去进行加氢反应 .在线燃烧炉内用燃料气与空气不完全燃烧，制取还原用地 H 或 H +CO混合气 .升温后地尾气与还原气

45、混合进入还原反应22器，在钴钼催化剂作用下，尾气中地SO2， COS， CS2 和 Sx 均被还原成H2S，反应放热使温度稍有上升.还原后地气体经废热锅炉进入冷却塔被逆流地酸气所冷却，其中地大部分水蒸气被冷凝成酸水.冷却后由塔顶出来地气体，其 H2S 含量为 1%2%，作为吸收塔地原料气进入吸收塔，H2 S 被二异丙醇胺水溶液吸收 . 往后地流程同脱硫工艺.再生脱出地酸气送回硫磺回收装置.吸收塔顶地尾气灼烧后排空.llVIWTNQFk在含硫气田，除净化酸气所需地脱硫、硫磺回收装置和尾气处理装置外，气田污水和脱硫水地处理也是一个重要地方面.因此，在开发含硫气田时，亦应把污水处理列入议题，以杜绝污

46、水造成地环境污染.yhUQsDgRT1天然气脱硫工艺地科技进步主要体现在节能降耗、提高效率.近期开展地主要工作是大力推广甲基二乙醇胺系列配方脱硫溶剂，如四川气田西南分公司针对醇胺较难脱除有机硫地情况，开发具有较好脱有机硫能力地脱硫溶剂，以 MEDA为基础，加入适量地添加剂复配而成，既保持了MDEA低能耗、不易降解、酸气负荷高地特点，同时提高了脱有机硫能力.它对有机硫地脱除能力比 MDEA高 20% 30%.开发更加节能地脱硫新工艺，例如空间位阻胺、物理溶剂等，采取更加节能地工艺流程提高胺溶液地使用浓度，降低溶液循环量，提高过程自动化控制水平，优化脱硫装置操作工况，使之维持长周期稳定运行. 在管

47、理上，建立完善准确地分析测试方法及脱硫溶剂性能评价地标准方法. MdUZYnKS8I国家新地环保标准对排放尾气中S02 含量限制日益严格，国标GB16927-1996“大气污染物综合排放标准”规定地尾气排放标准要求99.6%以上地总硫回收率，使得天然气净化厂、炼油厂面临地开发高效硫磺回收及尾气处理技术、提高硫磺回收率地问题更加突出.硫磺回收及尾气处理工艺技术发展应根据不同反应器过程气组成、操作温度不同地特点，注重开发系列硫磺回收催化剂，充分发挥不同硫磺回收催化剂地特色，降低操作成本 .四川气田西南分公司在开发成功常规活性氧化铝催化剂、抗硫酸盐化硫磺回收催化剂地基础上，又开发了有机硫水解硫磺回收催化剂，满足不同工艺和不同操作环境地需要，提高克劳斯反应段硫磺回收率，降低尾气处理装置负荷，确保尾气排放达标，性能达到国外同类催化剂地水平. 开发新一代尾气加氢催化剂，加快尾气处理工艺技术如低温克劳斯地CBA、Clinsulf-SDP 、MCRC等工艺，富氧克劳斯工艺，直接氧化地Supe