学术论坛
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刘振潭，刘小萍
（吐哈油田公司，新疆 吐鲁番 838202）
摘要：天然气的低温分离是利用地层本身的能量来降低制冷压力，并去除天然气中凝结水的过程。天然气的质量直接影响着人们的生活质量和经济水平，因此低温分离的净化结果至关重要。低温分离过程中应用到的设备，对天然气的低温分离起到至关重要的作用，因此本文对天然气低温分离技术中应用的设备寻选型进行了探讨，以期能够为相关行业人士提供参考。
关键词：天然气纯化；低温分离；设备选型；节流器
天然气是最安全的气体之一，不含CO，相对分子质量比空气小，即使发生泄漏也会向上扩散，不会因质量大而发生聚集爆炸。此外，使用天然气作为能源可以减少煤炭和石油的消耗，从而大大改善环境污染。作为一种清洁能源，它可以减少近100％的SO 2和粉尘排放，减少60％的CO 2排放和减少50％的氮
排放，并有助于减少酸雨，以减轻地球的温室效应并从根本上改善环境质量。它的这些特性十分符合可持续发展观，因此近年来受到广泛应用。 但是，从地层中提取的天然气通常含有诸如沙子和铁锈混合的固体杂质，以及诸如水、水蒸气、硫化物和CO 2之类的气体杂质。砂、铁锈等尘粒随气流运动，磨损压缩机、管道和仪表的部件，甚至造成破坏。有时还会积聚在某些部位，影响输气的正常进行。水积聚在管道低洼处，会减少管道输气截面，增加输气阻力，水又能在管内壁上形成一层水膜，遇酸性气体(H 2S,C0，等)形成酸性水溶液，对管内壁腐蚀极为严重，是造成输气管道破坏的重要原因之一。因此天然气的分离纯化成为了重要课题。 最为主要的分离纯化方式是低温分离，高压天然气通过流量控制而膨胀，导致温度骤降进而达到和水分离的目的。因此，天然气低温分离的设备需要满足温度变化和压力变化的条件，其选型有如下要点。 1 低温分离器的内部设计考虑 1.1 节流器设计 节流器的设计与常规气体处理系统的设计不尽相同，其位置处于整个低温分离器的内部，气体通过节流器后产生水合物。节流器使水合物不易积聚，水合物在分离器底部被液体洗涤，并通过放置在分离器内部的热盘管融化。节流器的特殊设计对整个天然气低温处理环节的成败至关重要。 1.2 低温分离器的操作温度 在低温分离器中，碳氢化合物分离器的操作在低于水合物形成温度的温度下进行，必须形成水合物。此外，节流器之前的温度必须调节至高于水合物的温度。水合物形成温度的数值可以查阅天然气水合物温度有关的曲线。 1.3 分离器内加热盘管 为了消除分离器底部的液体，通常在分离器的底部放置一个加热管，该加热管将流过后形成的水合物会挥发，高压下的总体气流通常用作介质。加热卡盘和热源的加热也可以通过其他方式提供，例如热水或蒸汽。 2 材料选择 前文已经提到，天然气中的 杂质会腐蚀破坏容器和管道，且如果管线和设备的材质不一致，也会产生电偶腐蚀。因此，容器的材料选择必须考虑防腐。目前的实际生产中，处于成本的考虑，碳钢仍是主要的选择。碳钢的防腐性并不可靠，因此还需采取进一步的防腐措施。一般采用聚氨酯改性环氧类涂料内涂层+铝锌牺牲阳极保护法，依据笔者经验，该方法的防腐性是比较好的。 2.1 预冷器的结构形式选择 根据预制冷器的配置，通常可以将其分为管壳式热交换器、翅片式热交换器、螺旋管式热交换器等，每一种形式都各有利弊。其中板翅式换热器的使用范围最为广泛，这是由于其热交换效率高、体积小、重量轻，但通常仅在1.6 MPa-2.5 MPa 使用。管壳式换热器在热交换效率、紧凑性和金属消耗方面，不如翅片式热交换器，但它也具有独特的优势，例如其具有坚固的结构，能够耐高温和高压，且具有很高的适应性。 管壳式热交换器种类繁多，根据结构特征可分为两大类，即刚性结构和温度差补偿两大类型。A）刚性结构，例如带有固定管板式换热器，固定板焊接到壳体上，并且在压力较高时其厚度可能很大；B)温度差补偿管壳式换热器，例如有膨胀节的固定管板式、浮头式、填函式及U 形管式等，考虑到壳体和管道之间的温差，温度限制会更大，并且如果使用刚性板，膨胀段必须放置到位，而现有段通常在6.4 MPa 下使用，并且没有先例可以提高工作压力。 2.2 分离元件的选择 分离元件在天然气低温分离过程中起着至关重要的作用，重力分离仍然是气体分离的主要形式，而对于分离元件，一般采用入口折流板+波纹板+出口捕雾网的标准设计。但是在实际运用中，由于存在大量的气体需要处理，气通量很大且气流速度过快，气态流体
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的分离是不完全的，可能会产生下游影响。例如对于天然气中含有蜡的气田，使用传统的分离元件无法使得蜡和甲烷在气体分离器中充分分离，并且蜡质组分附着在光束通过原料空气预冷器时的表面，这对热交换效率产生了严重影响，制冷温度未达到设计值，导致水露点升高。因此，每年检修期间都必须清洁管道中的蜡，以确保分离设备的热转换效率。使用SMSSM 分离元件可以在气液分离器中有效分离蜡质组分，从而减少对下游装置的影响并确保天然气质量。在低温分离器中，使用SMSSM 高效分离元件可有效减少乙二醇和碳
氢化合物在干燥气体中的传输，从而减少了乙二醇的消耗，同时确保了烃露点的合规性。 2.3 安全阀的选择 目前，天然气加工和管道中常用的安全阀都是先导式的和弹簧式的，弹簧式安全阀历史悠久，应用广泛。但弹簧式安全阀具有明显缺陷，一方面是因为弹簧本身的特点是在检查过程中确定压力时
存在误差，另一方面，由于运输和安装也会引起弹簧的变化。当工作压力接近标定压力时，更容易引起错误的跳动，特别是当两个容器平行排列且流体以“F”型形式进入时，误跳会更严重。另一方面，先导式安全阀虽然价格较高，但精度高、安全性高，近年来也得到了广泛的应用。但在我国北方，冬季温度降低，先导阀的牵引管被堵塞，这也会影响先导式安全阀的精度，也会产生误跳的现象。为
此，可以给先导式安全阀加上保温层，防治冬季气温骤降引起的误跳。综上，先导式安全阀是比较可靠的选择，应作为标准化设计的首选。 2.4 临时过滤器 从气田井底来天然气，往往携带着携带着泥沙或铁锈等固体杂
质，这些泥沙和杂质进入处理厂会对设备产生冲蚀，积聚后引起管道堵塞。为了最大程度地减少固体杂质对处理设备的影响，有必要对第一个承接井底来气的容器之前的位置设置过滤器。根据经验，在污泥流收集器的液相出口增加一个额外的临时过滤器，可以有效地滤出固体杂质，并且在年度维护期间进行污泥处理，以确保下一
个周期的安全运行；临时过滤器必须在每年的检修时拆开清淤。如果设计有备用流程相互切换，则可以随时清淤，从而保证生产的连续性。 3 结语 天然气的低温分离过程至关重要，器设备选型也应因地制宜，根据实际情况进行科学的设计和选材。从各个方面把关，确保天然气的分离质量和设备的使用寿命，并确保安全性和经济性。如何适应高中生活
东北电力大学成人教育学院新台网参考文献： [1]周明，邹凯，杨和义.天然气低温分离工艺设备的选型研究[J].中国石油石化,2016(0z1):259-260. [2]胡益武，胡玲，刘慧敏，等.低温分离工艺预冷器的选型与化工设计[J].天然气与石油,2006(3):16-18. [3]陈桂林.天然气低温分离与液化在我国的发展现状[J].气体分离,2008(003):19-23.
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地球物理勘探技术[4]赵轩刚，刘帮华，解永刚，等.榆林天然气处理厂低温分离工况优化分析[C]. 低碳经济促进石化产业科技创新与发展——宁夏青年科学家论坛石化专题论坛. [5]康勇.新型天然气低温制冷脱水装置[C].制冷空调新技术研讨会,2005.
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