天然气预处理ppt课件

2 天然气预处理技术
2.1预处理 原理
天然气从地下开采出来后一般都 含有固体杂质（岩屑、金属腐蚀 产物）、液体杂质（水、凝析油） 和气体杂质（硫化氢、有机硫、 二氧化碳、水汽），因开采工艺 的需要可能还会混进发泡剂、防 冻剂等化学药剂
天然气预处理主要指的是：杂质的 过滤和与液相的分离
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操作温 度低于 -10℃
操作温度 高于-7℃
不再采用二甘醇， 因其粘度太大，与 液烃分离困难
优先考虑二甘醇， 它与乙二醇相比， 气相损失较小
按水溶液中相同质量百分浓度抑制剂引起的水合物形成温度降比较
甲醇 最好
乙二醇 其次
二甘醇
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➢ 水合物抑制剂用量的计算
注入管道或设备中的抑制剂，无论是甘醇类靠雾化还是甲醇靠蒸发均匀分 散于气流中后，其中一部分抑制剂与气体中析出的液态水混合，将水从气 体转移到液体抑制剂中，形成抑制剂水溶液，从而达到防止水合物形成的 目的，而另一部分抑制剂则损失在气流中。 消耗于前一部分的抑制剂称为抑制剂在液相的用量，用ql表示； 消耗在后一部分的抑制剂，称为抑制剂的气相损失量，用qg表示； 抑制剂的总用量qt为两者之和。 qt=ql+qg
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➢ 水溶液中最低抑制剂的浓度
注入气流中的抑制剂与气体中析出的液态水混合后形成抑制剂水溶液。当天然气水合物形成 的温度降根据工艺要求给定时，抑制剂在水溶液中的浓度必须高于或等于一个最低值。水溶 液中最低抑制剂浓度Cm可按Hammerschmidt(1939)提出的半经验公式：
Cm=100Δt·M / （K＋M·Δt） Δt=t1-t2 Cm——抑制剂在液相水溶液中必须达到的最低浓度(质量分数)； Δt——根据工艺要求而确定的天然气水合物形成温度降，℃； M——抑制剂相对分子质量，甲醇为32，乙二醇为62，二甘醇为106； K——常数，甲醇为1297，乙二醇和二甘醇2222； t1——未加抑制剂时，天然气在管道或设备中最高操作压力下形成水合物的温度。 对于节流过程，则为节流阀后压力下天然气形成水合物的温度，℃； t2—天然气在管道或设备中的最低操作温度，亦即要求加入抑制剂后天然气不会形 成水合物的最低温度。对于节流过程，则为天然气节流后的温度，℃。
当管道、设备必须在低于水合物形成温 度以下操作时，则应考虑加入化学剂的 方法。
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加热法
加热法主要是指提高节流前天然气温度，包括蒸气加热和水套炉加 热两种方法。
如果节流前后压降不变，提高节流前天然气的温度也等于提高了节 流后天然气的温度，可以有效预防节流后水合物的生成。
气体水合物的临界温度表
天然气预处理
目录
概述 天然气预处理技术 天然气预处理设备 本章思考题
概述
1 概述
预处理 目的
脱除天然气中携带的 油、游离水和泥砂等 气液（固）杂质
以及脱出天然气中的 水蒸气和酸性组分等
不脱除 杂质
影响商品天然气质量
对后续处理系统的安全 平稳运行构成威胁
因此需要对天然气进行预处理
天然气预处理技术
2 天然气预处理技术
注入抑制剂后天然气形成水合物的温度降低，其温度降 主要取决于抑制剂的液相用量，损失于气相的抑制剂量 对水合物形成条件的影响较小。
为防止气体形成水合物所需注入的抑制剂最低用量，可 以采用以立项溶液凝固点下降关系为基础的 Hammerschmidt半经验公式进行手工计算；
也可以采用由分子热力学模型建立的软件由计算机模拟 完成。
Cmol——达到给定的天然气水合物形成温度降 甲醇在水溶液中必须达到的最低浓度，%（x）
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➢ 水合物抑制剂的液相用量
通常，向管道或设备中注入的抑制剂往往是含水的。因此，注入含水抑制剂后或多或少增加了 气流中的水含量。当已知抑制剂在水溶液中的最低浓度Cm，并且考虑到注入的抑制剂蒸发到气 相后带入体系中的水量时，注入的含水抑制剂的液相用量ql可根据物料平衡由下式计算：
气流速度在1～2m/s时能达到较高的效率，能除去5μm以上 的液雾。
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➢ 天然气预处理常用分离方法
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过滤分离法原理
原理：利用气体与固体和液体微粒直径大小不同，气 体可通过过滤介质，微粒被截留在过滤介质上，气体 中悬浮的微粒就被分离出来。
本方法适用于分离直径0.2μm至40μm的微粒。
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实验证明，当甲醇水溶液浓度约低于25%（w），或甘醇类水
溶液浓度高至50%～60%（w）时，采用该式Cm=100Δt·M / （K＋M·Δt）仍可得到满意的结果。
对于高浓度的甲醇水溶液及温度低至-107℃时，Nielsen等 推荐采用的计算公式为：
Δt=-72·ln（1-Cmol）
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➢ 注剂法
注入水合物抑制剂可使气流在较低温度-30～-50℃下不生成水合物， 常见的水合物抑制剂是甲醇、乙二醇，其物理化学性质见下表：
2 天然气预处理技术 ➢ 注剂选择
可用于任何操作温度
下的天然气管道和设
备，但由于其沸点低
甲
，操作温度较高时，
醇
气相损失过大，故多
用于低温场合ຫໍສະໝຸດ Baidu
注剂 选择
天然气 预处理常用
分离方法
重力沉降法 离心分离法
碰撞分离法 过滤分离法
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➢ 天然气预处理常用分离方法
1 重力沉降法原理
原理：靠油气比重的不同实现分离，重力分离 只能除去直径大于100微米的液滴。 如分离直径40～50微米的液滴则需十分庞大的 设备，现实不大可能。
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➢ 天然气预处理常用分离方法
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离心分离法原理
原理：当流体改变流向时，密度大的液滴具有较 大的惯性，就会与器壁相撞，使液滴从气体中分 离出来。
它主要用于分离大量液体和大直径液滴，宜用于 固体微粒大于50μm的气固分离。
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➢ 天然气预处理常用分离方法
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碰撞分离法原理
原理：流体遇上障碍时，改变流向和速度，使气体中的液 滴不断在障碍面内聚集，由于表面张力的作用形成液膜， 气体在不断接触中，将气体中的细液滴，聚集成大液滴靠 重力沉降下来。
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2.2水合物 防治
从井口采出的或从矿场分离器分出的天 然气一般都含水。
含水的天然气当其温度降低至某一值后， 就会形成固体水合物，堵塞管道与设备。
防止固体水合物形成的方法有三种： 加热法、注剂法和脱水法。
天然气脱水是防止水合物形成的最好的 方法，但需建脱水装置，在气体处理规 模较大且过程温度较低时才比较经济；