《二氧化碳净化装置的研究与评价论文15323.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《二氧化碳净化装置的研究与评价论文15323.doc（49页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、毕业设计（论文）任务书参考资料1 向波,曲月.气田外输天然气水露点确定研讨J.天然气与石油.2005, 23（4）：152 John M. Campbell.GAS COND ITION ING AND PRO2CESSING Volume 2:：The EquipmentMoudules(8th Edi2tion)M Oklahoma U. S. A: John M. Campbell and Company,2004:21-233 Belozerov G,et al.Cascade type refrigeration systems work-ing on CO2/NH3for tech
2、nologyical processes of productsfreezing and storageC/The proceedings of Ammonia Re-frigeration Technology for Today and Tomorrow.2007,（4）:554 亢树新,蒸发式冷凝器的应用J.山西化工.2006,26（5）：61-625 黄晶，用二氧化碳换石油J.科技.2008，（5）：206 许志刚，陈代钊，曾荣树.CO2的地质埋存与资源化利用进展J.地球科学进展.2007，22（7）：698-707.摘 要目前各大石油公司都将目标集中在将CO2补集到注入地层，既减少了
3、CO2对环境的影响，又提高了原油采收率。本文主要是对某油田将CO2注入到油井之前天然气的净化与输送阶段的装置设备进行研究与评价。该装置从投产至今运行良好。该装置分为三个区：集气区，脱水区与注入区，本文在第二章中分别介绍了这三个区的工艺流程。本文的重点是对稳定的工况下，最佳处理规模下的驱油前脱水区和注入区主要装置各项技术指标进行测试并记录各装置的运行参数；将装置各单元的设备的设计值与实际测量值对比；根据物料平衡、效率等的计算对各装置进行分析评价；最后在分析评价的过程中查找装置运行中暴露的问题，提出整改建议。通过根据现场采集的数据测试核算并与对标结果比较得出如下结论：装置各操作参数平稳；作为整个核
4、算基础的装置物料是平衡的；设计结果和测试结果基本吻合。因此可以说明设备运行稳定，没有存在异常问题。关键词：二氧化碳脱水；二氧化碳注入；设备测试；设备核算；设备评价AbstractCurrently,many oil companies all concentrate their attention on gather CO2 to injection stratum,which not only reduce impact to environment,but also raise oil collection ratio.Here mainly analysis and discuss th
5、e device that purify and transport natural gas before injecting CO2 to oil wells.The device works well all the time.The device is divided into three zones:the zone for gathering gas,the zone for dehydrating and the zone for injecting.Here introduce the process how these three zones work.Here put emp
6、hasis on testing technique parameters of the device in the zones for dehydrating and injecting under the steady work condition and the best work scale;recording the running parameters of each device;comparing devices simulation numerical values in each unit, equipment and technical process with actu
7、al measured numerical value;discuss if the device work in best condition depending on calculating the materials balance and analyzing the factor impacting efficiency;and seek the disadvantages of the device on work and propose opinions.Drawing a conclusion after discussing the device with the data c
8、ollecting from the work and comparing to standard:each operation parameter is steady,the materials in the whole calculation process get balance;the designing result and testing result almost are the same.So,we can affirm that device keep a stable operation,without abnormal problems.Key words:dehydra
9、te natural gas;inject natural gas;test the device;calculate the device;value the device目 录第1章 前言11.1研究背景及目的11.2 CO2的用途1第2章 CO2净化装置简介及工艺流程62.1 主要装置概述62.2 工艺流程6第3章 脱水过程主要装置测试与分析 93.1 测试方案93.2 测试分析数据和工况103.3 装置分析与评价14第4章 注入过程主要装置测试与分析 244.1 测试方案244.2 测试分析数据和工况254.3 装置分析与评价28结 论 40参考文献42致 谢 44第1章 前言1.1研
10、究背景及目的人类面临的环境问题很多,也很复杂。最近20多年来,臭氧层的损耗、温室效应加剧和全球性气候变化,酸雨等全球性环境问题日趋严重。使人类环境与经济可持续发展面临严峻的挑战。许多科学家担心,人类在改造地球的活动中影响最为深远的是地球的升温,因为它会使其他变化发展为突变。因此,温室效应的加剧是近年来引起国际争论的又一全球性环境污染热门课题。大气层中的温室气体主要包括水汽、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氟氯碳化物。由于二氧化碳的含量远远大于其他气体的含量，因此二氧化碳的温室效应仍是最大的。其中，二氧化碳的温室效应占了55%,氟氯碳化物24%，甲烷15%，氧化亚氮6%。温室气体的另一个特性是它们在大
11、气中的停留时间相当的长。二氧化碳的生命周期是50-200年，甲烷较短为12-17年，氧化亚氮为120年，氟氯碳化物为120年。这些气体一旦进入大气，几乎无法回收，其影响是长久且全球性的，只有靠自然的过程让他们逐渐消失，故从地球的任何一个角落排放到大气中的温室气体，就会遨游至世界各地面而影响各地的气候。大气中温室效应气体CO2所引起的温室效应早已存在。如果不存在温室效应,据科学家计算,地球表面的温度大约在-18左右,而地球表面的实际年平均温度为15。自工业革命以来,大气中温室气体量增加,温室效应已增强。现在全球每年排入大气中的温室气体CO2总量估计为100-200亿吨,几乎全部来自矿物燃的燃烧,
12、天然来源和CO2的光化学氧化产生的CO2所占比例很少。由于CO2温室效应增强,已经产生全球气候变暖的趋势。由联合国一些机构资助的政府间气候变化研究组织（IPCC）指出,如果矿物燃料的使用继续稳定增加,那么,到2050年全球年平均温度将达到16-19,超过以往的变暖速度而加速全球的变暖。11.2 CO2的用途全球温室效应越来越明显，很多国家已积极开展二氧化碳减排研究工作，为全球气候和环境保护做出贡献。其中CO2的综合利用是研究方向的焦点之一。 下面介绍一下近年来人们对CO2的综合利用：（1）在食品工业中的应用与进展食品工业中，还用二氧化碳冷冻肉类、家禽、海味和特殊食品。经二氧化碳冷却的食物一般比
13、较容易加工。目前，干冰已应用于保存和运输易腐食品，而且还显示出它是应用于该领域的理想物质。二氧化碳也可作为防腐剂和灭虫剂。空气中的氧气和易腐烂的物质起反应，会带来经济损失。而二氧化碳是一种理想的置换剂，因它是惰性气体，能阻止氧气发生变质作用和防止细菌生长。二氧化碳又可作为保鲜剂。二氧化碳保鲜是当今世界最为现代化的贮藏水果蔬菜的方法。另外，传统的啤酒制造业及饮料工业中，也常用到二氧化碳。（2）在冶金及化工中的应用与进展在冶金工业中，二氧化碳在金属生产和处理中应用很广。在生产不锈钢时，它能部分代替较为昂贵的氢气，用于氢氧脱碳工程之中。在平炉工艺中，二氧化碳可用作综合氧化剂和冷却剂。二氧化碳是一种重
14、要的化工原料。如:二氧化碳与盐可制成碱；二氧化碳与氨制成尿素、碳钱等；二氧化碳与焦碳可制成一氧化碳，在一碳化学中作用颇大；二氧化碳还用于制造甲醇；二氧化碳还是制造医药如阿斯匹林的原料等等。液体二氧化碳是许多化合物的理想溶剂，它能从蛇麻子中提取各种香味的化学品。当二氧化碳处于超临界状态时，二氧化碳可作为溶剂，用以有选择性地分离物料。因二氧化碳是一种惰性物质，故可作为物质的压送介质，把大量化学品从一个容器压送至另一个容器。此外，它可用为化学品及其它易燃物品的优良灭火剂。因二氧化碳不助燃，密度大，能彻底置换空气，故可用它保存化学性质活泼的液体。凡是易燃、易挥发、易被氧化的化学品，在二氧化碳存在的条件
15、下，均能妥善保存。（3）其它用途及进展在农业上，二氧化碳作为气肥，已用于大棚蔬菜的生产中，蔬菜品质及产量均有较大幅度的提高。目前我国正在大力推广这一新技术。二氧化碳可置换出油箱及油管中各种可燃气体及氧气，使焊接修理工作更安全。在设备制造中也广泛使用二氧化碳作为焊接保护气，因它能用于防止空气污染熔融焊缝。用二氧化碳来治理碱性废水之污染，也是一项有利环保的新技术。二氧化碳进人水中，形成碳酸，是一使用安全，控制简便的一种酸类，价廉物美，极具推广价值。2下面着重介绍一下CO2的一个新用途：CO2吞吐和驱替采油。用CO2帮助石油开采，这主意并不新鲜。20世纪初，石油工业刚刚兴起的时候，石油公司在油的上方
16、打出油井，仅仅靠着地下的压力使石油自然流出地面。当地下压力逐渐减少，石油流不出来，油田就废弃了。实际上这些自然流出的是有通常只占石油的10%，还有90%的石油仍在地下的岩层中闲置。第二次世界大战后，石油工业开发出“二次回采”技术。石油公司通过向地下泵入水或同油混在一起的天然气，能从地下继续开采出一部分石油。但这也只能使石油的开采率提高到30%左右，仍然有多达70%的石油在地下继续搁置。如果能将这些剩余石油再开采30%，即开采率提高到60%，岂不是相当于将现有世界石油的储量再增加一倍？石油附着在岩石或沙砾的表面，就像盘子表面的食用油一样，而且比食用油更加黏稠。采油就像洗盘子，而且得想办法把油和盘
17、子分离。小部分的石油在“二次回采”中被水冲洗出来，但大部石油依然牢牢附着在岩石和沙砾的表面。一些科学家就想到，洗盘干光用冷水是洗不干净的，得用热水才行；而石油更加黏稠，可能需要更高温度的流体驱赶才更有效。1952年，美国大西洋炼油公司的几名工程师就提出将二氧化碳注入油油井中的技术，并获得专利。在高温高压下，二氧化碳和石油混合会形成低粘度、低表面张力的流体，这使得石油更容易与沙粒分开并析出；二氧化碳还能够入侵并占据很多之前水无法到达的细小缝隙，这也有助于驱赶出更多的石油。这就是二氧化碳回采技术，它能够将石油的开采率进一步提高到60%-70%。3CO2纯度在90%以上就可以提高原油采收率。各大石油
18、公司都将目标集中在CO2将补集到注入地层，既减少CO2了的环境影响，又提高了原油采收率。下面介绍一下CO2驱油原理，以便更好的体现出对利用CO2驱油的优点。往油层中注入二氧化碳，可借助于许多机理驱替原油。降低原油粘度:当二氧化碳饱和一种原油后，大幅度地降低了原油的粘度，其原油粘度越粘，降低的幅度就越大，一般可降到原来的0.1-0.01倍，从而提高了原油的流动性。中质稠油尤其明显。 原油膨胀:二氧化碳可在碳氢化合物中充分溶解，对不同的原油饱和压力，温度和原油组份，可使体积增加30-50%。原油膨胀的结果，相当于增加储层孔隙间的含油量，使孔隙压力升高，部份残余油被驱入井，甚至在被二氧化碳局部饱和地
19、带，使其相渗透率提高，使驱油效率提高6-10%。原油膨胀是决定应用二氧化碳提高水淹层驱油效率的一个重要因素。混相效应:二氧化碳与大多数地层原油初次接触不可能产生混相，而多次接触后则发生混相。相对应的压力，即为混相压力，此时二氧化碳相当于一种普通溶剂驱油，称混相驱。若二氧化碳注入水淹油层，则二氧化碳带前沿会形成驱油层水的油段塞。实验室实验证明，在某些情况下，驱油效率能达到100%。 增加注入能力:二氧化碳与水的混合物略呈酸性，并与地层基质岩相应地发生反应。在砂岩中，由于PH值降低，碳酸稳定了粘土矿物，生成的碳酸盐易溶于水，使渗透率提高，从而提高了注入能力。此外，由于二氧化碳的注入，还可降低表面张
20、力。实验表明，不同原油，注入二氧化碳事与水之间的界面张力，可降低70%以上。4 近年来国内外利用二氧化碳驱替或采油技术已在二、三次采油中得到普遍应用，并形成了配套技术。从50年代起，国外在实验室和现场对利用二氧化碳增加石油的采收率进行了大量的研究，此法目前已成为除热采以外发展较快的提高采收率的最佳方法。总之，二氧化碳是应用范围广，用量大的一种气体，其应用范围和用量正在日益增加，这个领域是一个前景辉煌的领域，下面了解一下国内外对CO2驱替采油的研究现状。（一）北美从1970年开始，美国就在得克萨斯州把二氧化碳注入油田作为提高石油采收率的一种技术手段，时至今日还在使用。美国是应用二氧化碳驱油研究试
21、验最早、最广泛的国家。截至2008年，全世界二氧化碳驱油项目已达到124个，年耗二氧化碳值2500万吨，每天产油27.4万桶，其中美国实施二氧化碳驱油项目 108个, 每天产油25万桶。到2010年2月止，注入二氧化碳已帮助一些成熟油田回收了近15亿桶石油。但是目前，这一技术还未广泛应用。美国有10个产油区的292个油田采用二氧化碳驱抽, 一般可提高采收率7-l5倍。 在美国，自1970年得克萨斯州第一次把二氨化碳注入油田以提高采油率开始，至2006年已有70多个类似的项目，每年注入二氧化硅碳总量达2000万- 3000万吨，其中大约有300万吨二氧化碳来源于煤气化厂和化肥厂的尾气，大部分从天
22、然的二氧化碳气藏采集。美国现在有3个大型项目：得克萨斯州的萨克Sacroo)与瓦逊-丹佛Wasson-Denverl油田，以及科罗拉多州的兰奇利（Rangely）油田。萨克是世界上第一个大规棱的宙用二氧化碳项目, 至1996年，萨克的二氧化碳注入总呈已达5600万吨，瓦逊-丹佛为时4800万吨，兰奇利为 4300万吨。5 加拿大的韦本项目是目前世界上最大的碳封存项目之一。加拿大能源公司利用从美国北达科他州一座煤气化厂输出的二氧化碳给一个老汕田加压，以提高石油产量。此项目将永久封存2000万吨二氧化碳，并使油田增产1.22亿桶石油。6（二）欧洲垣达尔公司每年把15万吨二氧化碳注入法国西南部衰竭的
23、Rouse气田，以提高采收率，并减少温室气体排放。道达尔公司将与诰液空公司、法国石抽研究院以及诺国地理和矿产研究局共同实施这一项目。7（三）亚洲二氧化碳在中国石油开采中有着巨大的应用潜力。但是，二氧化碳驱技术在中国尚未成为趼究和应用的主导技术。可以预测，随着技术的发展和应用范围的扩大二氧化碳将成为中国改善油田开发效果、提高原油来收率的重要资源。仅胜利油田而言，适合二氧化碳驱油的油藏储量就非常可观。根据初步油藏评价结果研究，仅胜利电厂附近适合CO2驱油的地渗透油田储量就达2亿多吨。若全部采用CO2驱油开发，每年可消耗CO2300万吨，可提高油田采收率10%-15%。它的推广应用，为今后胜利油田大
24、规模开展CO2驱油提供了稳定的技术保障和气源支持。大庆油田已特二氧化碳驱油技术纳人战略储备技术，扩大二氧化碳产能建设和驱油试验区规模，并逐步将试验区从外围油田向老区油田延伸。大庆油田二氧化碳驱油技术攻关试验累计增油已超过4000吨。吉林油田三次采油研究所气驱项目研究组，经过7年的发展，独创了气驱油藏地质研究、油藏工程研究以及物理模拟技术、相态评价技术等8大技术，与微生物驱、复合驱共同成为吉林油田三次采油的三大核心技术。2004年，气驱组在新立228区块进行了两个井组的二氧化碳水气交替驱试验，取得了良好的试验效果，累计增油1420吨。2006年，在总结新立228区块注气经验的基础上，以红岗北油田
25、为重点攻关目标，对低渗油藏进行早期注气开发试验研究，目前已初见成效。 日本与中国几家公司合作通过将燃煤电厂二氧化碳注入油田。按照计划，将使哈尔靖的燃煤电厂排放的二氧化碳传送至大庆油田，除了可捉苘石油产量150万-200万吨/年外，该油田将可贮留1.5亿吨二氯化碳。第2章 CO2净化装置简介及工艺流程2.1 主要装置概述该装置从正式投产至今运行良好。利用高含CO2气田产生的CO2温室气体，经集气脱水后，经8公里管线输送至实验区，实验区内建有液化注入、集油、伴生气循环注入及辅助系统。并且当该气田处理厂脱碳工程投运后，该气田分离出的CO2做为继续扩大试验的气源，最终实现高含CO2气田环保开发和利用，
26、CO2提高低渗透率油田采收率和动用率双赢的目标。该试验区位于油田中央断裂带西侧，面积1.7平方千米。储量78万吨，共有油气井25口，其中注气井5口，才有井20口，注入层位为一段7，12号14，15号小层，单井日注量40吨/天，连续注入到0.5烃类孔隙体积后注水。区块于2008年4月30日开始注入CO2，截止2009年6月末，已累计注入液态CO25.85万吨，0103烃类孔隙体积。单井日注量30-70吨，注入压力8.9-12.9兆帕。2009年4月，根据现场动态反映和方案优化结果，试验井进一步向南扩大了2个注入井组。该项目以减排和利用高含CO2气田开发产生的CO2温室气体和提高低渗透油田采收率，
27、动用率为目标，试验初期利用距离8公里的高含量CO2气井为气源，在井场建设集气脱水站。脱水后的气相CO2经8公里管线输送至试验区，在试验区内建液化注入，集油，伴生气循环注入及辅助系统，系统液化能力10万吨/年，注入能力8万吨/年（日注入液态CO2240吨），地面工程于2008年11月30日全面投入运行，预计到2009年底，该气田处理厂脱碳工程投运后，该气田分离的CO2做为继续扩大试验的气源，最终实现高含CO2气田环保开发和利用，CO2提高低渗透油田采收率和动用率双赢的目标。2.2 工艺流程2.2.1 集气过程工艺流程从采气井1采出的原料气压力为-18.96MPa，温度为23.8，加压降温后，压力
28、升高为3.34MPa，温度降为18.2。通过加热器2进行第一次加热。然后对原料气进行气液分离，使顶部提出的气体部分，进入加热器4进行第二次加热作用。最后是温度达到21.4，压力达到0.01MPa，为下一步进入脱水装置做准备。 32 141-采气井 2-加热器 3-气液分离器 4-加热器图2-1 集气站流程图2.2.2 脱水过程工艺流程脱水过程工艺流程见图2-2。图2-2 脱水站流程图由上图可以看出：从井口出来的油气在4.1-6.25MPa，24.3-29.1下进入装置，首先进入电加热节流装置，经两次节流并加热将油气中的主要组分CO2和H2O分为气液两相，然后进入气液分离器V0101，分离出CO
29、2和以H2O为主的液相杂质，液相直接从分离器底部输送至污水池，气相则进入净化装置。净化装置中主要有三个净化塔，分别为T0101a、T0101b、T0101c，三个塔为周期循环操作，其中一个塔处于吸附过程，另外两个处于再生操作中，每八小时循环一次。再生操作的两个塔分别为冷气再生和热气再生，再生冷气是由空气压缩机CA0201A/C三级压缩后，在0.6MPa、92下进入到后冷器后再到空气干燥机中进行干燥，干燥后的空气进入到干燥空气缓冲罐中，该罐中引气体一部分气体作为再生冷气，一部分进入到再生气加热器中加热到115.3-141.1后对分子筛进行高温再生。2.2.2 注入过程工艺流程由图2-3可以看出：
30、原料气在2.62MPa的压力下进入缓冲罐，通过缓冲稳定后，进入换热器，进行第一次换热，然后进入蒸发冷凝器，进行第二次换热，使换热后的温度达到约-13.0。进入提纯塔经过提纯作用，CO2的含量提高，其它物质含量降低，如氮气，甲烷。提纯后的CO2进入冷凝器，经过冷却后，压力达到约2.0MPa，温度达到约-20，CO2的状态成为液态，然后进一步进入储藏罐，操作压力约为2.0MPa。稳定后的CO2液体，最后进入注入泵，进行注入。以上冷凝过程均为氨液化冷凝过程，液氨在此过程中循环使用。 41冲罐2 器 351-缓冲罐 2-换热器 3-蒸发冷凝器 4-提纯塔 5-过冷器图2-3 二氧化碳注入部分流程简图第
31、3章 脱水过程主要装置测试与分析3.1 测试方案3.1.1 装置测试的目的（1）通过测试，全面了解和掌握装置的各操作参数和设备运行状况；（2）核算装置物料平衡，对影响装置产品收率的主要因素进行分析；（3）对大型机组和单台设备的运行状况进行评价，找出装置的最佳运行工况，提高设备利用率；（4）通过测量数据，对主要参数进行对标；（5）查找装置运行中暴露的问题，提出整改建议。3.1.2 装置测试内容在稳定的工况下在最佳处理规模下，对装置各项技术指标进行测试，以考察装置各运行参数。（一）测试工况及要求测试条件为正常工况，具体要求如下：（1）严格按照测试工况控制参数；（2）来气量控制平稳；（3）保障气、电
32、供应稳定；（4）测试前要求测试队对站内仪表进行校验，保证仪表显示数值准确无误；（5）测试前记录各分离器、排污罐液位。（二）测试内容（1）原料气、产品及有关物料组分化验原料气、冷凝液体的组成、密度、相对密度、热值和露点。（2）主要生产数据记录每1小时详细记录流量、压力、温度等主要生产数据，掌握装置各设备的运行状况。（3）物料平衡计算模拟计算各单元工艺参数、物流组成及流量变化，得到装置及各单元的物料平衡数据。将装置各单元、设备、工艺物流模拟值与实际测量值对比，并进行物料平衡分析。（4）单台设备的测试和核算测试装置各设备的操作参数；气液分离器的核算；净化塔的核算；空气压缩机的核算；脱水部分加热器的核
33、算。3.2 测试分析数据和工况3.2.1 测试取样分析点脱水过程装置测试分析取样点及其分析方法见表3-1所示，为了确保分析数据准确无误，每个样平行取样分析两次取其平均值。表3-1 脱水部分取样分析点明细表序号样品名称取 样 点化验内容方 法1井口气体脱水区CO2气井口处（1）组成（2）密度（3）露点采用GB/T 13609-1999天然气取样标准8GB/T 13610-1992天然气组成分析标准9GB/T 17283-1998天然气水露点测定标准10GB/T13610-2003天然气组成分析气相色谱法11GB/T19207-2003天然气中总硫测定法12GB/T18605-2001天然气中硫化
34、氢含量测定方法13ASTM D5454-04使用电子湿度分析仪测定气体燃料中水蒸气 含量的标准试验方法142分离前气体分离器入口处3分离后（即净化前）气分离器出口处4净化后气体净化塔出口处5装置外输气脱水区CO2井总出口6CO2原料气缓冲罐入口7CO2液化完成品冷凝器出口8CO2液体储藏罐出口由上表可看出对于每个取样点的气体化验内容有三项：组成、密度和露点。下面简单介绍一下化验这三项的目的。（1）组成天然气组成分析数据是天然气工业中最为基础的数据。利用组成数据,可计算获得天然气的发热量、密度、相对密度和压缩因子等物性参数。天然气组成分析结果的准确与否,直接关系到天然气计量的准确与否,涉及到天然
35、气生产、输送以及用户等各方面的经济利益,同时也代表了一个企业的技术水平。目前国内外测定天然气组成最常用的方法就是气相色谱法。由于不同的分析目的，在分析天然气组成时有几种不同的方法可供选择。在常规分析中，主要分析天然气中氮、二氧化碳、甲烷至戊烷，有时还包括氦、氢和碳六加等组分。对伴生气或油田气，有时还需要测定碳五及更高碳数的烃类含量，通常将这种分析称之为延伸分析。对于天然气的常规分析，目前国外标准主要有两大体系，其一是国际标准化组织ISO的系列标准，如ISO 6974：2000系列（该标准包括6个部分），ISO标准在欧洲应用较多。其二是北美采用的美国材料试验学会ASTM D1945-0315和G
36、PA 2261-0016。我国的天然气常规分析标准是GB/T 13610-200317，该标准是非等效采用ASTM D 1945-96。（2）密度天然气的密度对于天然气的计量非常重要,大量使用的差压式流量计和质量流量计均要依靠天然气的密度进行计算,天然气密度测量的准确性直接影响天然气计量的准确性。天然气的气体成分分析为天然气密度的测量提供了一个可靠的方法,同时也是一个主要的分析方法。不仅如此,不久的将来,天然气的能量计量主要依靠的也是天然气的气体成分分析方法。（3）露点自井口采出或从矿场分离器分出的天然气中通常都含有饱和水蒸气,简称含水。天然气中所含的饱和水蒸气量,通常称为天然气的水含量。水是
37、天然气从采出至使用的各个处理或加工过程中最常见的杂质。一般认为天然气中的水分只有当它冷凝后以液态存在时才是有害的,因而工程上常以露点温度来表示天然气中的水含量。水露点是指气体在一定压力下析出第一滴液态水时的温度。为了满足管道输送及向用户供气的需要,气田天然气需要进行脱水处理。天然气脱水就是脱除天然气中的水蒸气,使其露点或水含量达到一定的要求,常用露点降表示天然气的脱水深度。水露点确定的依据: 国家标准中规定18:在天然气交接点的压力和度条件下,天然气的水露点应比最低环境温度低5 。 国家标准中规定19：进入输气管道的气体必须清除机械杂质；水露点应比输送条件下最低环境温度低5。3.2.2 气体样
38、品分析数据气体样品分析数据由表3-2所示：表3-2 检验报告 样品名称井口气体分离后气体净化后气体装置外输气入口CO2气体外输CO2液体取样日期取样地点脱水区CO2气井口处分离器出口处净化塔入口处脱水区CO2井总出口缓冲罐入口储存罐出口2011-3-5检验项目检验结果检验日期CO2 %(V/V)98.8998.6598.2999.4599.0097.422010-3-6N2 %(V/V)0.540.790.910.270.410.70CH4%(V/V)0.530.560.280.280.591.88相对密度(g/L)1.51681.51441.51151.54141.51641.5021密度(
39、g/L)1.8271.82411.82061.82411.82651.8094 露点（）-28.8-41.4水含量（ppm）备注：第二次测试过程中，装置处于检修状态中，因此只测其出口处露点。3.2.3 装置测试情况汇表装置测试情况汇总由表3-3所示：表3-3 CO2脱水部分不同时间下的测试数据序号参 数单位不同时间下的测试值（8:0016：00每一小时测一次）1井口气压力MPa2.882.802.832.862.92.82.82.92井口气温度19.219.420.721.522.021.921.921.63分离器出口压力MPa2.782.682.732.762.772.72.72.8塔内液位
40、m2.12.12.12.12.12.22.22.2外排污水液位m1.01.01.01.01.01.01.01.04净化器1塔体压力MPa0.090.050.030.020.020.020.010.015净化器2塔体压力MPa2.822.882.892.923.023.043.043.046净化器3塔体压力MPa0.090.050.030.030.030.030.010.017空气压缩机1#工作温度8787868686868687工作压力MPa0.610.600.600.600.610.610.600.608空气压缩机2#工作温度9292929292929292工作压力MPa0.600.600.
41、610.610.600.600.610.619空气压缩机3#工作温度工作压力MPa10再生气露点ppm-70.9-56.7-58.9-54.3-62.1-63.3-61.3-64.111一次节流后压力MPa2.842.742.792.882.82.82.82.812一次节流后温度18.718.719.720.219.920.320.320.313净化CO2气体外输压力MPa3.113.213.203.193.173.23.23.2外输温度41.241.440.140.340.537.836.235.9含水ppm32.519.919.919.719.227.450.452.3外输量m325622
42、8992603257625622547253725783.3 装置分析与评价3.3.1 装置总物料平衡装置总物料平衡由表3-4所示：表3-4 装置总物料平衡表 物 流单位设计值测试值进料原料气Nm3/h2998.09总 计Nm3/h2998.09出料CO2Nm3/h2753.14H2ONm3/h184.28污水Nm3/h 10.50(不包括分子筛吸收系统吸收水量)出料合计Nm3/h2947.92损 耗Nm3/h50.17总 计Nm3/h2998.09分析：装置物料平衡是整个装置模拟计算的依据，由表3-4可以看出，整个装置物料基本守恒。测试结果表明，装置物料通过分子筛吸收系统脱水给其他途径，损失
43、物料量为50.17Nm3/h，损耗率为1.67%。3.3.2 气液分离器的分析与评价为了明确装置各设备的操作条件和运行状况，本次测试对分离器进行了测试，其结果如表3-5所示。表3-5 分离器的测试结果汇总表参数单位数值操作压力MPa3.09进料压力MPa2.85出料温度114.4出料压力MPa2.84分离器外排污水液位m1.0分离器内液位m2.1气液分离器作用就是处理含有少量凝液的气体，实现凝液回收或者气相净化。其结构一般就是一个压力容器，内部有相关进气构件、液滴捕集构件。一般气体由上部出口，液相由下部收集。在油田及化工装置中，现在主要使用的分离器主要有两种形式：立式和卧式分离器。本装置采用的
44、为立式分离器，究其原因主要有三点： （1）本装置中气液分离器主要分离的是杂质成分较复杂的气液混合物，立式分离器适合于处理这类混合物，立式分离器可以在分离器底部设置排污口定期排污。卧式分离器在处理这类混合物时，在分离器底部沿长度方向常需设置若干个排污口，还很难完全清除杂质。（2）立式分离器占地面积小，这对本集气脱水装置的采气过程至关重要。（3）在油气比很高和气体流量较小时，常用立式较经济，这符合本装置的实际情况。同时测试结果表明，分离罐内液位严格控制在上限2.5m，下限为1.5m的范围内，通过进入分离器原料气以及分离器出口气的露点和组成的变化测定可计算出其中CH4、N2组分量分别降低至0.95%、0.45%，CO2量升高到98.60%，同时装置对分离出来的水进行统一处理，其处理量之大也说明了分离器分离效果很好，在分离器内已将少量杂质和少量水分离出来，也证明了本设计的科学性和经济性。
