基于HYSYS的超聲速天然氣脫水脫烴工藝設計

范學君， 李 巍， 張 斌， 于同川， 盧勝寒

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300461)

0 引 言

目前，國內外油氣田普遍應用的傳統天然氣脫水脫烴技術主要有分子篩脫水技術[1]、三甘醇脫水技術[2-3]、J-T閥低溫分離技術[4]、透平膨脹機技術和低溫冷凝技術[5]等。這些技術普遍存在占地空間大、系統相對復雜、設備運行成本高、維護保養費用高和環境污染大等問題。近年來新型超聲速脫水脫烴技術將J-T閥、膨脹機、旋流分離器和壓縮機融合于一個管段上，利用超聲速場和旋流場使天然氣中的水和重烴組分冷凝脫除。與傳統天然氣脫水脫烴技術相比，該技術在熱力學原理和系統構成上有著創造性差別，該技術系統簡單、設計緊湊，大幅減少空間占用率，且無旋轉部件，顯著減少設備維護費用。

該技術以其特有的優點得到廣大學者的深入研究[6-8]，隨著該技術的不斷成熟，其應用研究[9-10]和設計研究[11-13]越來越多。然而這些設計研究都集中于對該系統核心設備超聲速分離器的熱力學和動力學研究，利用Fluent等數值模擬軟件對超聲速分離器的內部流場和結構件的設計進行優化，并未指出該技術工藝設計的關鍵參數，即無法簡單地與系統工藝設計相結合，針對不同天然氣組分，需要重新搭建模型，進行數值模擬計算，不適用于工程設計。因此，本文分析超聲速分離器工作原理，提出將壓損比、設計馬赫數和氣液分流比作為超聲速分離器關鍵設計參數，并以關鍵設計參數為基礎，運用HYSYS軟件對該系統工藝進行模擬，得出一套系統工藝設計方法。……