天然氣處理裝置中的超音速分離技術

塔里木油田公司

天然氣處理裝置中的超音速分離技術

鄒應勇 趙建彬 劉百春 宋美華 許愛華塔里木油田公司

超音速分離技術是目前應用在天然氣處理方面的新型技術，具有效率高、能耗低、工藝過程和設備簡單、檢維修方便等優點。在牙哈氣田產量、壓力、溫度、組分比較確定的情況下，試驗過程中多次出現問題。總體來說，3S分離技術在天然氣處理裝置上規模應用還不是特別成熟，還應結合實際情況充分論證。建議借鑒儲氣庫的經驗，3S分離器的氣相出口天然氣不與原料氣預冷器換熱直接升溫外輸，可與其他技術結合（如采用過膨脹冷凝技術），以進一步提高液烴的產量。

天然氣；處理；超音速分離技術；J—T閥；3S分離器

超音速分離（簡稱3S）技術與傳統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、能耗低等優點。塔里木牙哈凝析氣田于2011年引進了2套180×104m3/d3S分離器進行脫水脫烴試驗。

牙哈3S實驗裝置工藝流程設計如下：原料天然氣經過空冷后，在預冷器與低溫分離器和3S出口來干氣進行換熱后，溫度降低，然后進入3S預分離器，分離后的氣體通過3S分離器噴嘴膨脹降溫并在冷凝段完成氣液分離，液相進入低溫分離器，分離出的氣體與3S分離器氣相出口氣體混合后通過預冷器升溫外輸。

牙哈3S分離器于2011年6月建成投產，投產初期雖然一些運行數據較設計有一定的差異，但基本達到了設計的要求，液烴產量有一定的增加，外輸氣的烴水露點滿足要求，水露點較J—T閥運行時有一定的改善，設備運行較平穩可靠。但運行一段時間以后，3S分離器出現了一些問題，分析處理后再次運行試驗，分離器出現局部振動值超限，液烴分離效果逐漸變差，與J—T閥相比液化氣產量減少，且外輸氣的烴水露點逐步上升，3S分離器液相出口出現凍堵。通過對設備進行解體檢查，重新投用后，液化氣產量增加比較明顯，但幾天后開始逐漸下降，3S分離器液相出口又出現了凍堵，烴水露點再次升高，隨后多次出現類似現象，3S分離器基本處于間歇性運行，液烴產量與運行J—T閥相比基本變化不大。

2013年4月通過對存在的問題再次進行技術改造，目前3S分離器運行比較正常，液烴產量較J—T閥有所增加，但水露點較J—T閥運行高。

3S分離技術雖然目前已經開展了20年左右的研究及應用，但在天然氣處理領域還沒有進行大規模應用。在牙哈氣田產量、壓力、溫度、組分比較確定的情況下，試驗過程中多次出現問題，經過分析、再次優化及局部改造，基本滿足了設計要求，但還存在一定的問題。總體來說，3S分離技術在天然氣處理裝置上規模應用還不是特別成熟，還應結合實際情況充分論證：①由于3S分離器設備本身的特殊性，對應用場所要求相對比較苛刻，一般要求在已進行試采或進行較長時間生產，天然氣的產量、壓力、溫度、組分等比較準確和穩定的氣田，否則效果變差。②目前牙哈使用3S分離器后液烴產量增加，但烴水露點卻比相同條件下J—T閥要高。牙哈凝析氣的J—T閥脫水脫烴裝置設計處理能力為320×104m3/d，實際處理量約為380× 104m3/d，處于超負荷運行狀態，低溫分離器分離效果較差，出現過凍堵現象。③天然氣進入3S分離器分離后，進入液相管線的氣量減少，同時由于牙哈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，很容易出現凍堵現象。④目前新建3S裝置建設時并聯J—T閥，方便投產和調節，待介質條件穩定后才能切換到3S，使其滿足其設計工況的需要。⑤在天然氣處理裝置上，目前3S分離器并沒有自身的一套完整的設計體系，一些技術參數也沒有經過充分論證。⑥從軟件模擬和理論上說，其液烴產量并不能比J—T閥脫水脫烴裝置高。建議借鑒儲氣庫的經驗，3S分離器的氣相出口天然氣不與原料氣預冷器換熱直接升溫外輸，可與其他技術結合（如采用過膨脹冷凝技術），以進一步提高液烴的產量。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.047