塔里木油田公司

天然氣處理裝置中的超音速分離技術(shù)

鄒應(yīng)勇 趙建彬 劉百春 宋美華 許愛(ài)華塔里木油田公司

超音速分離技術(shù)是目前應(yīng)用在天然氣處理方面的新型技術(shù)，具有效率高、能耗低、工藝過(guò)程和設(shè)備簡(jiǎn)單、檢維修方便等優(yōu)點(diǎn)。在牙哈氣田產(chǎn)量、壓力、溫度、組分比較確定的情況下，試驗(yàn)過(guò)程中多次出現(xiàn)問(wèn)題?？傮w來(lái)說(shuō)，3S分離技術(shù)在天然氣處理裝置上規(guī)模應(yīng)用還不是特別成熟，還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況充分論證。建議借鑒儲(chǔ)氣庫(kù)的經(jīng)驗(yàn)，3S分離器的氣相出口天然氣不與原料氣預(yù)冷器換熱直接升溫外輸，可與其他技術(shù)結(jié)合（如采用過(guò)膨脹冷凝技術(shù)），以進(jìn)一步提高液烴的產(chǎn)量。

天然氣；處理；超音速分離技術(shù)；J—T閥；3S分離器

超音速分離（簡(jiǎn)稱3S）技術(shù)與傳統(tǒng)的靠天然氣自身壓力膨脹制冷的處理方法相比，具有效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。塔里木牙哈凝析氣田于2011年引進(jìn)了2套180×104m3/d3S分離器進(jìn)行脫水脫烴試驗(yàn)。

牙哈3S實(shí)驗(yàn)裝置工藝流程設(shè)計(jì)如下：原料天然氣經(jīng)過(guò)空冷后，在預(yù)冷器與低溫分離器和3S出口來(lái)干氣進(jìn)行換熱后，溫度降低，然后進(jìn)入3S預(yù)分離器，分離后的氣體通過(guò)3S分離器噴嘴膨脹降溫并在冷凝段完成氣液分離，液相進(jìn)入低溫分離器，分離出的氣體與3S分離器氣相出口氣體混合后通過(guò)預(yù)冷器升溫外輸。

牙哈3S分離器于2011年6月建成投產(chǎn)，投產(chǎn)初期雖然一些運(yùn)行數(shù)據(jù)較設(shè)計(jì)有一定的差異，但基本達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，液烴產(chǎn)量有一定的增加，外輸氣的烴水露點(diǎn)滿足要求，水露點(diǎn)較J—T閥運(yùn)行時(shí)有一定的改善，設(shè)備運(yùn)行較平穩(wěn)可靠。但運(yùn)行一段時(shí)間以后，3S分離器出現(xiàn)了一些問(wèn)題，分析處理后再次運(yùn)行試驗(yàn)，分離器出現(xiàn)局部振動(dòng)值超限，液烴分離效果逐漸變差，與J—T閥相比液化氣產(chǎn)量減少，且外輸氣的烴水露點(diǎn)逐步上升，3S分離器液相出口出現(xiàn)凍堵。通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行解體檢查，重新投用后，液化氣產(chǎn)量增加比較明顯，但幾天后開(kāi)始逐漸下降，3S分離器液相出口又出現(xiàn)了凍堵，烴水露點(diǎn)再次升高，隨后多次出現(xiàn)類似現(xiàn)象，3S分離器基本處于間歇性運(yùn)行，液烴產(chǎn)量與運(yùn)行J—T閥相比基本變化不大。

2013年4月通過(guò)對(duì)存在的問(wèn)題再次進(jìn)行技術(shù)改造，目前3S分離器運(yùn)行比較正常，液烴產(chǎn)量較J—T閥有所增加，但水露點(diǎn)較J—T閥運(yùn)行高。

3S分離技術(shù)雖然目前已經(jīng)開(kāi)展了20年左右的研究及應(yīng)用，但在天然氣處理領(lǐng)域還沒(méi)有進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。在牙哈氣田產(chǎn)量、壓力、溫度、組分比較確定的情況下，試驗(yàn)過(guò)程中多次出現(xiàn)問(wèn)題，經(jīng)過(guò)分析、再次優(yōu)化及局部改造，基本滿足了設(shè)計(jì)要求，但還存在一定的問(wèn)題。總體來(lái)說(shuō)，3S分離技術(shù)在天然氣處理裝置上規(guī)模應(yīng)用還不是特別成熟，還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況充分論證：①由于3S分離器設(shè)備本身的特殊性，對(duì)應(yīng)用場(chǎng)所要求相對(duì)比較苛刻，一般要求在已進(jìn)行試采或進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)，天然氣的產(chǎn)量、壓力、溫度、組分等比較準(zhǔn)確和穩(wěn)定的氣田，否則效果變差。②目前牙哈使用3S分離器后液烴產(chǎn)量增加，但烴水露點(diǎn)卻比相同條件下J—T閥要高。牙哈凝析氣的J—T閥脫水脫烴裝置設(shè)計(jì)處理能力為320×104m3/d，實(shí)際處理量約為380× 104m3/d，處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，低溫分離器分離效果較差，出現(xiàn)過(guò)凍堵現(xiàn)象。③天然氣進(jìn)入3S分離器分離后，進(jìn)入液相管線的氣量減少，同時(shí)由于牙哈3S分離器采用乙二醇作為水合物抑制劑，其黏稠度隨著溫度降低而增大，所以3S分離器液相流動(dòng)緩慢，如果液相管線低于低溫分離器的入口，防凍效果變差，很容易出現(xiàn)凍堵現(xiàn)象。④目前新建3S裝置建設(shè)時(shí)并聯(lián)J—T閥，方便投產(chǎn)和調(diào)節(jié)，待介質(zhì)條件穩(wěn)定后才能切換到3S，使其滿足其設(shè)計(jì)工況的需要。⑤在天然氣處理裝置上，目前3S分離器并沒(méi)有自身的一套完整的設(shè)計(jì)體系，一些技術(shù)參數(shù)也沒(méi)有經(jīng)過(guò)充分論證。⑥從軟件模擬和理論上說(shuō)，其液烴產(chǎn)量并不能比J—T閥脫水脫烴裝置高。建議借鑒儲(chǔ)氣庫(kù)的經(jīng)驗(yàn)，3S分離器的氣相出口天然氣不與原料氣預(yù)冷器換熱直接升溫外輸，可與其他技術(shù)結(jié)合（如采用過(guò)膨脹冷凝技術(shù)），以進(jìn)一步提高液烴的產(chǎn)量。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.047