集气站开题报告

1 课题的意义
1.1 天然气的重要性
随着社会经济的快速发展，人类对能源的需求量不断增加，然而很多不可再生能源总量却在迅速下降。

同时，环境的污染越来越严重，人类对环保的要求也越来越高。

天然气是世界储量丰富、使用方便、对环境污染小、安全、热值高等优点的优质能源。

它主要用于城镇居民、公共建筑、商业部门、工业部门、发电厂、运输部门等。

天然气在一次世界能源消费结构中所占比例不断上升，据统计1980年为18.8%，1990年为21.5%，2000年为22.3%，2010年为24.3%。

我国是天然气资源丰富的国家之一，天然气储量约达38万亿立方米，其中陆上占79%，海上占21%。

虽然我国天然气资源丰富，但是我国天然气工业比较落后，在能源消费结构中只占约3%，发达国家一般在30%-40%之间，我们国家对天然气的利用严重滞后[1]。

进入二十一世纪，我国开始大力发展天然气工业。

不断建立完善天然气管网，加大天然气开采力度，完善和扩展天然气产业链，提高天然气在我国能源消费结构中的比例。

预计在二十一世纪，世界能源消费结构中天然气所占比重将超过石油成为世界最主要的能源。

1.2 罗家寨气田及周围环境概况
1.2.1 罗家寨气田概况
罗家寨气田位于重庆市开县境内，是四川盆地东北部五宝场坳陷南侧温泉井构造地带北翼上一个狭长的潜伏构造圈闭。

该气田发现于2000年，是四川盆地迄今为止发现的储量最大的一个气田。

2002年探明储量581.08810×m 3。

罗家寨气田储气层为下三叠统飞仙关组,储层发育良好，具有孔隙度高、分布频带宽、含水饱和度低、渗透率高的特点。

罗家寨气藏为高酸性气藏，硫化氢含量在 6.7%-16.65%之间，二氧化碳含量5.87%-9.13%，甲烷含量在76%-86%之间，乙烷等重烃含量少，小于0.1%。

1.2.2 开县及周围的自然地理环境
开县位于重庆市东北部，北邻城口；东邻巫溪、云阳；南接万州；西南邻梁平；西与四川省的宣汉、开江两县接壤。

介于东经107°55′48″～108°54′之间，属国际东7时区。

是重庆市区通往巫溪、城口的必经之地。

公路距万州区78千米，距云阳新县城70千米，距重庆（经开江县任市镇）300多千米，距巫溪县98千米，距城口县240余千米，距达州市160千米。

开县地貌由于受地壳强烈挤压和水系的不断浸蚀切割，形成了境内山地、丘陵、平坝3种地貌类型、7个地貌单元。

中山槽谷占全县面积的25%，分布在北部岩水、白泉、满月等乡一带。

海拔高度1000—2500米，形成山岭和深沟峡谷。

低山岭谷占全县幅员面积17%，分布在县境西北、中、南部，海拔高度500—1000米，形成条状低
山，山势陡峻、漕深谷窄。

坪状低山；占全县幅员面积的21%，分布在中、南部的大慈山、九龙山、开竹坪一带，形成边缘陡峭、顶部宽平的低山。

深丘占全县幅员面积的10%，海拔高度在500米以下，分布在中部的温泉、正坝镇一带，形成沟深谷长丘陵。

中丘占全县幅员面积的13%，海拔高度350—500米，分布在中西部的中和、南雅、金峰一带，形成单斜丘及馒头状丘。

浅丘占全县幅员面积的8%，分布在山脉的漕部一带，海拔高度250—400米，形成矮小丘包、谷地。

平坝占全县幅员面积的6%，分布在江、东、浦3条河流的沿岸及溪沟两旁，地势平坦。

全县山地占63%，丘陵占31%，平坝占6%。

大体是“六山三丘一分坝”。

开县处于四川盆地东部温和高温区内。

三里河谷浅丘平坝属中亚热带湿润季风气候区；北部大巴山支脉1000米以上山地属暖温带季风气候区。

开县年降水1200毫米左右（北部山区年降水1600毫米左右），特点是雨季长、雨日多、降水丰富。

开县气候特点是四季分明、夏季最长；气候温热、无霜期长；降水丰富，多水旱风雹灾害。

1.2.3交通建设
开县的地形地貌以平原、丘陵、山地兼而有之。

境内布满此起彼伏的山丘和纵横交错的河流。

河流统称小江水系，较大的三条河是东河、南河和浦里河，这三条河在境内汇合为小江，流经云阳县后注入浩瀚的长江。

2012年全县公路通车里程8306公里，其中二级公路325公里，三级公路149公里，四级公路3382公里，等外路4450。

全年改建公路609公里，总投资75010万元；新建一级公路5.2公里、二级公路9公里；加固大桥2座。

通乡畅通率达100%，通村畅通率达53%；全县乡镇客车通达率为100%。

全年各种运输方式完成货物运输周转量247276万吨公里，比上年增长33%；完成旅客运输周转量178373万人公里，比上年增长10%。

年末全县居民汽车拥有量达到40575辆，其中私人汽车35887辆；居民轿车拥有量达到28303辆。

1.2.4开县重庆等地区的经济发展状况
开县经济近年迅猛发展，总产值达到193.1亿元，是2006年的3倍。

能源、建材、食品、轻纺、机械电子产业集群快速成长，产值超亿元的企业由7户增加到28户。

五大工业集群、工业园区和55户规上工业企业产值分别占全县工业总产值的97.5%、48%、60.1%。

2012年，全县实现生产总值229.55亿元，比上年增长15.1%。

其中，第一、二、三产业分别实现增加值42.09亿元、105.99亿元、81.46亿元，分别比上年增长6%、23.3%、10.5%。

三大产业对开县生产总值的贡献率分别为7.2%、65.6%、27.2%，分别拉动开县生产总值增长 1.1、9.9、4.1个百分点。

三大产业结构比由上年的18.8:45.1:36.1调整为18.4:46.4:35.2。

居民消费价格总水平比上年上涨2.2%，商品零售价格比上年上涨2.4%。

全县地方财政收入达到250093万元，比上年增长25%。

其中公共财政预算收入117092万元，比上年增长21.7%，占地方财政收入的46.8%。

全部工业总产值达到243.8亿元，比上年增长26.3%；实现工业增加值72.04亿元，比上年
增长23.5%。

建材、食品、能源、轻纺服装、化工五大支柱产业实现工业总产值240.4亿元，比上年增长26.3%。

重庆是中国西部地区重要经济增长极之一，经济综合实力在西部领先，零售商品交易额仅次于上海，与广州并驾齐驱是国内零售业最发达的城市之一。

重庆直辖市的经济总量按省计算，在西部十二个省级地区列第五位，按城市总额计算为中西部第一位(按城市核心区计算排全国第七位，其前分别是上海市、深圳市、苏州市、广州市、北京市、天津市，其后5位分别是无锡市、杭州市、南京市、武汉市和成都市)，同时重庆是一个大城市与大农村的结合体，全市城市化道路还有很长的路要走。

重庆位于长江和嘉陵江交汇处，舟楫便利，自古以来就是西南地区的商贸中心之一。

近年来商贸发展迅速，建成了众多辐射西南的专业市场。

重庆成为直辖市之后，全市商贸流通产业实现了规模化的发展，并产生了许多的亮点，一是商贸流通总额快速增长，2006年全市社会消费品零售总额达1404亿元，位列西部各省第六，同比增长15.4%，增幅列全国第8位，直辖市第1位。

二是大企业主导商贸流通产业发展的新格局基本形成，组建了商社集团、新华书店集团、商务集团、医药股份等10多户流通大公司、大集团，其中商社集团2006年实现销售262.5481亿元，列中西部第1位，全国连锁百强第11位。

三是城镇商圈已经成为发展亮点和核心增长极。

同时，流通现代化水平稳步提高，美食之都打造有声有色，初步形成市内外流通企业共同繁荣重庆市场的局面。

重庆商社和重庆百货还分别入选2004年全国百强商贸企业，分列12位和32位。

重庆亦是中国西部重要的金融中心之一，拥有银行、证券、保险和各类金融中介服务等功能互补的金融组织体系，金融机构数量为西部各地之首。

2006年末全市存款余额、贷款余额分别为近5600亿元和4400亿元，与GDP比例分别为1.6和1.27，此比例在西南各省区均位列第一，后者比全国水平高出了0.13。

2007年末全市本外币存款余额和贷款余额分别是6662.36亿元和5197.08亿元，数量上继续保持在西部的领先地位。

该市依靠国有企业扩张发展，贷款质量保持不断上升，不良贷款占比从2002年的21.2%下降到了6.4%。

保险业尤为突出，2007年重庆全市保费总收入124.68亿元，同比增速33.7%，2008年保险业保费收入达到200.6亿元，同比增长60.9%。

目前已经有美国利宝、中美大都会人寿和中新大东方人寿三家大型外资保险机构在重庆设置地区总部，其中美国利宝更是将中国总部设于此。

重庆的保险机构以27家的数量在中国大陆仅次于北京、上海、深圳，位居第四。

目前重庆已经有三十二家市级银行机构以及七家外资银行机构，外资银行分别是加拿大丰业银行重庆分行、新联商业银行重庆分行、汇丰银行(中国)有限公司重庆分行、东亚银行重庆分行、荷兰银行有限公司重庆分行、渣打银行重庆分行以及三井住友银行股份有限公司重庆代表处。

同时，汇丰银行全资子公司——重庆大足汇丰村镇
银行有限责任公司于2008年8月14日获批开业，成为中国西部唯一的一家外资村镇银行。

全市拥有证券经营机构66家，证券营业部65家。

境内上市公司30家，总股本116.11亿股，比上年增长33.1%;股票总市值1593.14亿元，增长2.1倍。

境内上市公司通过发行配售股票共筹集资金26.37亿元，增长80.3%。

由于重庆特有的地形，现在形成了以解放碑为龙头，以江北观音桥、沙坪坝三峡广场、南坪步行街、九龙坡杨家坪步行街为辅的五大商圈。

重庆解放碑步行街曾经是中国西部面积最大的步行街(目前被重庆江北观音桥步行街超过)，也是中国第一个大型商业步行街，以其为核心的解放碑商贸中心区面积约为一平方公里，区域内第三产业机构单位7600个，各类楼宇635幢，其中28层以上的有62幢，建筑面积459万平方米，批发零售贸易业53个，营业面积超过5000平方米的大型商场有20多家。

此外还汇集了新世纪百货、重百临江商场、太平洋百货、王府井百货、重庆书城等其他大型卖场，由于商业的繁华，以及商业建筑的高度密集，解放碑还成为了一个旅游景点，平均每天人流量有40万人左右，节假日高峰时有近每天120万人流。

从2001年以来的统计，解放碑商贸中心区每年以总销不低于12%，社零不低于14%的速度发展，2004年实现总销184.56亿元，较上年同期增长13.54%;实现社会消费品零售总额88.61亿元，较上年同期增长15.43%，占全市社零总额的9.28%，雄距中国西部各商业街区的第一位。

被商界誉为西部第一街。

江北观音桥步行街位于重庆市江北区核心地区，面积3.7万平方米、长430米、宽50米，绿化率达到32%，绿化覆盖率达到50%。

商圈内有金源大饭店、重庆金源时代购物广场、新世纪百货世纪新都、重百江北商场、香港新世界百货、北京华联、深圳茂业百货、台湾远东百货、香港城、家乐福金观音店、福建永辉超市、国美电器、苏宁电器等，商业面积达到120多万平方米，5000平方米经营面积以上的大型商场20余家，成为重庆规模最大、设施最全、景观最靓的商圈，其占地面积超过了重庆解放碑商业步行街位居全国第二位(第一位为上海南京路步行街)，中西部首位。

目前已经被中华人民共和国商务部授予西部唯一的“中国著名商业街”称号。

1.3开发罗家寨气田重要性
由上述可知，重庆是国内特大型城市，对天然气的年需求量为57亿立方米，罗家寨气田的年产量预计为30亿立方米。

开发罗家寨气田对于解决重庆市用气问题起到了决定性作用。

不但让重庆人民生活用气得到保障，还降低了对环境的污染。

对重庆今后的经济发展有十分重要的意义。

而集气站的主要功能是脱出气体中夹带的凝液，水和机械杂质，对各个气井进行计量。

一套优化的工艺可以简化流程，降低能耗，提高生产效率，而且还能使生产出的天然气更加具有经济性。

集气站是天然气集输系统一个必不可少的一个环节，设计好集气站不仅能够为集气系统提供一个完整有效的中间
环节，而且还保证生产的连续性和高效性[2]。

2国内外研究现状
2.1天然气矿场集输
2.1.1 井场装置
我国气田在地理地貌条件、工矿和介质方面差别很大，有深层异常高压、高温、高产气田，有大面积分布的低渗低产气田,有高含硫气田，有富含凝析油的深层凝析气田等，而且大多数大型气田位于我国中西部，地处沙漠戈壁，荒无人烟，环境十分恶劣，交通非常不便，而有的则位于人口稠密地区，位于广阔海洋，针对不同类型气田特点形成了各种矿场集输工艺技术。

目前，矿场上采用的井场装置流程通常有两种类型，一种是加热天然气防止水合物形成的流程，另一种是向天然气注入抑制剂防止水合物形成的流程。

2.1.2 单井集输流程
我国目前采用的常温分离单井集输工艺流程一般由两种类型，两种类型的不同点在于一种的分离设备为油气水三相分离器，另一种的分离设备为气液两相分离器。

前者适用于天然气中液烃和水含量均较高的气井，后者适用于天然气中只含水或液烃较多、水微量的气井。

2.1.3 多井集输流程
常温分离多井集输工艺流程同常温单井类似。

对于压力高，产量大，硫化氢和二氧化碳含量高以及凝析油含量高的天然气井多采用低温分离流程。

2.1.4 集气管网
天然气集气管网按其连接的几何方式可以分为：放射状集气管网、树枝状集气管网、环形集气管网、以及它们的组合型集气管网[2]。

2.2 天然气计量技术
2.2.1我国天然气计量技术新进展
（1）孔板节流装置二次仪表智能化。

现场逐步采取配用智能压力变送器，温度变送器，流量计算机以取代双波纹管差压计，从而实现计量自动化。

（2）适应中小流量的新型智能式流量计应用。

国内推出智能旋进旋涡流量计、智能涡轮流量计，该类流量计能在线采集压力、温度、工况流量、标定流量、实时修正压缩因子以及自动进行温度、压力补偿。

（3）高压大流量计量技术研究。

随着国外气体超声流量计的迅速发展，我国及时跟踪国外先进计量技术，通过对国外典型气体超声流量计进行实流测试，研究在理想安装条件、非理想安装条件、旋转不同角度安装条件、带压更换超声换能器、不同压力条件、声道故障状态的性能并进行现场应用。

（4）实流检定技术的发展。

为了更好地模拟现场工况，减少给装载、运输带来的
系列困难，控制和合理减少现场计量误差，我国实流检定逐步从室内走向现场。

如国家原油大流量计量站（大庆）的移动式音速喷嘴标定车（压力1.6MPa、管径DN200mm、流量90000m3/h），计量分站新购置的移动式气体超声流量标定车（压力6.4MPa管径DN600mm、工况流量80~8000m3/h）.
（5）标准的逐步完善与统一。

孔板标准由SYL04-83升级为SY/T6143-1996，现在准备升为国家标准。

（6）国际流量比对。

2001年4月初，我国在土耳其参加了第二届国际流量工作组（BIPM/CIPM/CCM/WGFF）会议。

（7）科研技术与国际学术交流活动。

2.2.2 我国天然气计量技术的发展方向:
（1）计量方式向自动化、智能化、远程化计量方式发展。

（2）检定方式、量值溯源从静态单参数向动态多参数溯源发展。

（3）仪表选型从单一仪表向多元化仪表发展。

（4）计量标准由单一标准向多重标准发展。

（5）计量方式从体积计量向能量计量发展。

（6）单一数据管理向计量系统管理方向发展。

（7）计量管理从事后计量纠纷解释向事前过程管理发展[3]。

2.3 气液分离技术设备
气液分离技术是从气流中分离出雾滴或液滴的技术，气液分离技术的机理有重力沉降、惯性碰撞、离心分离、静电吸引、扩散等，依据这些机理已经研制出许多实用的气液分离器，如重力沉降器、惯性分离器、纤维过滤分离器、旋流分离器等。

(1) 重力沉降分离
重力沉降分离是利用气液两相的密度差实现两相的重力分离，即液滴所受重力大于其气体的浮力时，液滴将从气相中沉降出来，而被分离。

重力沉降分离器一般有立式和卧式两类。

(2) 惯性分离
气液惯性分离是运用气流急速转向或冲向挡板后再急速转向，使液滴运动轨迹与气流不同而达到分离。

此类分离器主要指波纹（折）板式除雾（沫）器，它结构简单、处理量大、气速度一般在15～25m/s，但阻力偏大，且气体出口处有较大吸力造成二次夹带，对于粒径小于25μm的液滴分离效果较差，不适于一些要求较高的场合。

(3) 过滤分离
通过过滤介质将气体中的液滴分离出来的分离方法即为过滤分离。

过滤型气液分离器具有高效、可有效分离0.1～10μm范围小粒子等优点，但当气速较大时，气体中液滴夹带量增加；甚至，使填料起不到分离作用，而无法进行正常生产；另外，金属
丝网存在清洗困难的问题。

故其运行成本较高，现主要用于合成氨原料气净化除油、天然气净化及回收凝析油以及柴油加氢尾处理等场合。

(4) 离心分离
气液离心分离主要指气液旋流分离，是利用离心力来分离气流中的液滴，因离心力能达到重力数十倍甚至更多，故它比重力分离具有更高的效果。

虽然没有过滤分离效率高，但因其具有存留时间短、设备体积及占地面积小、易安装、操作灵活、运行稳定连续、维护方便等优点，成为研究最多的气液分离方式。

其主要结构类型有管柱式、螺旋式、旋流板式、轴流式等[4]。

2.4 天然气脱水技术
目前，国外天然气脱水应用最多的方法是溶剂吸收法中的甘醇吸收法。

国内天然气集输系统采用的脱水设备主要有长庆油田的三甘醇脱水净化系统、西南油气田分公司的J-T阀低温分离系统、大庆油田的透平膨胀机脱水系统、塔里木气田的分子筛脱水及低温分离脱水系统。

目前存在的装置相对复杂、系统运行成本高、三甘醇的处理和再生难以解决及环境污染等问题。

天然气脱水的几种主要方法：
（1）低温冷凝脱水该方法通过节流使高压天然气降压降温，用低温分离法回收天然气中的凝析液。

它具有工艺简单、设备较少等优点，但也有耗能高、水露点高等缺点。

这种方法是国内气田中除三甘醇吸收法外应用较多的天然气脱水工艺。

(2) J-T阀和透平膨胀机J-T阀和透平膨胀机脱水属于低温冷凝方法脱水。

对于高压天然气，冷却脱水是非常经济的。

例如大庆油田目前采用很多透平膨胀机脱水，四川的卧龙河和中坝气田则使用了J-T阀脱水。

(3) 三甘醇脱水三甘醇脱水属于溶剂吸收法脱水，在天然气工业中得到了广泛的应用。

这种脱水系统包括分离器、吸收塔和三甘醇再生系统。

目前，国内的橇装三甘醇脱水系统多从国外引进。

虽然性能很好，但是也存在很多问题。

如一次性投资比较大，各种零配件和消耗品不易购买，而且价格昂贵，计量标准与我国现行标准不同，测量系统不适合我国的天然气性质等。

(4) 分子筛脱水分子筛脱水技术属于固体吸附法脱水，是一个物理吸附过程。

该工艺一般分为两塔流程、三塔流程和多塔流程。

在两塔流程中，一塔进行脱水操作，一塔进行吸附剂的再生和冷却，然后切换操作。

该方法多用于要求天然气水露点在-40℃以下、天然气同时进行脱水和净化、含硫化氢的天然气脱水等。

（5) 超音速脱水作为新型脱水技术的超音速脱水，国外主要是在壳牌石油公司支持下开展研究，包括计算机数值模拟、实验室研究和现场试验研究。

基础的实验研究和数值模拟研究主要在荷兰的埃因霍恩科技大学等几所大学中进行。

现场的试验研究正在荷兰 (1998年)、尼日利亚 (2000年)和挪威 (2002年)的天然气气田和海上平台进行，主要验证系统长期稳定工作的能力，并在实际应用中进行不断的改进。

所有
的研究都取得了满意的结果。

目前，这项技术已经进入商业应用状态[5]。

2.5 天然气脱烃技术现状
（1）根据是否回收乙烷，轻烃回收装置可分为两大类：一类以回收+2C 为目的,另一
类以回收+3C 为目的。

目前国内油气田大部分轻烃回收装置主要以回收+3C 生产液化石
油气等产品为设计目标。

当前,国内外已开发成功的轻烃回收新技术有:轻油回流、涡流管、气波机、膜分离、变压吸附技术(PSA )、直接换热(DHX ) 技术等。

这些新技术最主要的优势表现在节能降耗和提高轻烃收率两方面,它们代表了轻烃回收技术的发展方向。

（2）轻油回流：轻油回流是利用油的吸收作用,通过增加一台轻油回流泵将液化气塔后的部分轻油返注入蒸发器之前,提高液化率。

这一方法增加了制冷系统的冷负荷,但与提高分离压力相比所需的能耗较低,对外冷法工艺是一种简单有效的方法。

研究表明,轻油回流主要用于外冷浅冷工艺,且在较低压力下的经济效益比在较高压力下显著。

（3）涡流管技术：涡流管技术早在20世纪30年代国外就对其进行了研究,但直到80 年代才用于回收天然气中的轻烃。

由于涡流管具有结构紧凑、体积小、重量轻、易加工、无运动部件、不需要吸收(附) 剂、无需定期检修、成本低、安全可靠、可迅速
开停车、易于调节和+3C 收率高等优点,故国外已将涡流管技术用于天然气轻烃回收,特
别是对边远油气田具有其它方法难以取代的使用价值。

天然气靠自身的压力通过涡流管时被分为冷、热流股,构成一个封闭的能量循环系统,可有效回收天然气中的液烃,脱除天然气中的水分,从而获得干燥的天然气。

（4）气波机技术：采用气波机技术可以回收天然气中的部分轻烃。

大连理工大学已开发出了气波机脱水的成套技术。

（5）膜分离技术：近年在国外膜分离技术应用于气体分离有较大发展。

用于气体分离的膜材料按材质大致分为多孔质膜和非多孔质膜,它们的渗透机理完全不同。

多孔质膜分离是依靠各种气体分子渗透速度的不同达到分离目的。

非多孔质膜分离属溶解扩散机理,气体渗透过程分为三个阶段:气体分子溶解于膜表面，溶解的气体分子在膜内扩散、移动，气体分子从膜的另一侧解吸。

目前轻烃回收包括其它气体分离上常用的非多孔质膜。

膜分离技术在轻烃回收和天然气脱水方面的应用具有很好的发展前景。

据国外预测,气体分离膜将是21世纪产业的基础技术之一[6]。

2.6 天然气脱硫技术
2.6.1 溶剂吸收法
（1）醇胺法 MDEA 具有使用浓度高、酸气负荷大、腐蚀性弱、抗降解能力强、脱H 2S 选择性高、能耗低等优点，现已取代了MEA 和DEA ，应用相当普遍。

①：MDEA
H 2S 含量为14.14%，CO 2含量为8.63%。