天然气低温分离工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种用于微含凝析油气田生产中的天然气处理的天然气低温分离工艺，其特征是该工艺流程由注醇、加热／预冷、低温分离三部分组成，甲醇注入量为４０－５５Ｌ／万方气，低温分离温度为－８～－１５℃，经一级气液重力分离器进行气液分离后，进入二级颇尔预过滤器过滤分离，再进入三级颇尔气液聚结器聚结出凝析油和水，经低温分离后，天然气临界凝析压力降低了９．３３ＭＰａ、临界凝析温度降低了５９．１℃，反凝析区域变小，低温分离脱油效果明显。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于微含凝析油气田生产中的天然气处理的天然气低温分离工艺，具体地说，是天然气脱油脱水净化工艺。
技术介绍
长庆榆林气田陕141井区采用常温分离(分离温度10～30℃)、三甘醇脱水净化处理工艺时，不能有效脱除天然气中的凝析油，天然气在集输过程中和外贸计量交接点的运行压力和温度条件下，有液烃析出，不但影响了管道的输送能力，也给设备检修和管道维护带来诸多安全隐患，还对外贸计量交接产生了不利的影响。根据国家二类商品气质标准中规定，在天然气交接点压力和温度条件下，应无凝液，必须采用相应工艺技术以达到脱油和脱水的目的，因此在长庆榆林气田进行了低温分离脱油、脱水的尝试和试验。1998年，长庆气田在陕17井站进行低温脱水试验，采用节流制冷、低温一级分离工艺，经低温一级分离后的天然气气质水露点达不到二类商品气质要求，试验未获得成功。一种用于天然气冷析脱水的气波制冷脱水橇装式装置，由气波制冷机、甲醇雾化喷射泵或是微节流注醇器、干—湿气冷交换器、气液分离器等设备所组成。装置中主要设备的工作原理和结构特点，使该装置可实现无电运行和深度脱水，能使天然气露点温度降低至-30℃以下而便于长途管路输送。该装置采用的气波制冷机是以天然气自身的压力作功，高速气流射入特殊设计的旋转喷嘴周围均匀分布的接收管内，产生膨胀波使气体降温，可得到-40~-10℃的低温，现阶段气波制冷技术还主要用于天然气脱水，仅仅是附产少量的轻烃组分，不能有效脱除天然中的凝析油。现有气波制冷脱水装置的工艺运行温度-20～-40℃，必须采用低温钢材。
技术实现思路
本专利技术的目的是1.为了脱除天然气中的凝析油，降低凝析油对生产造成的影响。2.井口天然气经低温分离工艺处理后，天然气能在脱油的同时，达到天然气脱水的目的，以使外输气气质达到二类商品气气质标准(GB17820-1999)。3.创新天然气净化处理工艺，简化天然气脱油、脱水净化处理工艺流程，达到降低投资的目的。本专利技术的工艺流程该工艺流程由注醇单元、加热/预冷单元、低温分离单元等三部分组成。注醇单元包括井口注醇和站内注醇，主要用来抑制水合物的形成。加热/预冷单元是根据单井来气进站压力的不同，利用加热炉进行加热，进站压力＞14MPa，不加热也不预冷，进站压力≤14MPa，换热器进行预冷，一般进站压力约≤14MPa。低温分离单元是低温分离工艺技术的核心单元，包括节流阀和三级气液分离器。节流阀为一般节流针阀，现场为KL44Y-250DN50型针阀；一级分离器为普通卧式气液重力分离器，现场由多台PN6.8/DN600计量分离器和1台PN6.8/DN1000生产分离器组成；二级、三级分离器为颇尔气液分离装置，即颇尔预过滤器和颇尔气液聚结器，为颇尔公司成型产品，目前榆林气田使用的有70万方/天和100万方/天两种型号。设备壳体由北京颇尔公司生产，设备滤芯是进口美国颇尔公司的产品。完整的工艺流程为单井来气先由注醇单元向气流中注入甲醇，以防止换热器或节流后低温分离中水合物生成，注醇量确定在40-55L/万方气；然后进入加热/预冷单元，经加热炉或换热器进行温度调节，如果单井来压力不足，低于14Ma，进换热器预冷后节流，如果压力过高，为防止节流后温度过低，低于-20℃，须进加热炉加热，以保证节流后低温分离温度要求；再经节流阀节流膨胀制冷，使压力由7～25MPa节流至4.0-6.2MPa，使单井节流后温度降低至-8～-18℃，使多口气井混合后天然气温度为-8～-15℃，达到低温分离操作温度，进入低温分离单元；在低温分离单元中，天然气经一级气液重力分离器进行气液分离后，分离出大量的凝析油、水和固体颗粒，进入二级颇尔预过滤器过滤分离出几乎全部的固体颗粒及少量凝析油和水，再进入三级颇尔气液聚结器聚结出凝析油和水，经检测出口烃露点、水露点合格后直接计量外输至干线(满足国家二类气质标准，水露点≤-5℃，天然气交接点的压力温度条件下无液态烃)。在本专利技术中，应用了预过滤器与颇尔气液聚结器，预过滤器过滤精度可达到0.3μm，去除效率99.98％，气液聚结器能去除0.01ppmw以下的液滴，甚至可达0.003ppmw，即去除粒径0.1μm液滴。与本专利技术相比，以前长庆气田在陕17井站进行低温脱水试验未取得成功的主要原因是天然气经节流膨胀制冷后产生的主要是亚微级粒径的液滴，而一般的重力分离器不能有效分离亚微级粒径的液滴。与气波制冷脱水工艺相比，本专利技术工艺属于浅冷低温分离工艺，流程中应用的钢材、管件、阀门等均为常温钢材。且本专利技术主要目的是有效脱除天然气中的水和凝析油。专利技术的效果从图1、图2中可以看出相图中原料气和气液聚结器出口产品气均处于反凝析区内；原料气临界凝析压力21.52MPa、临界凝析温度108.45℃，而气液聚结器出口产品气临界凝析压力12.19MPa、临界凝析温度49.35℃，即经低温分离后，天然气临界凝析压力降低了9.33MPa、临界凝析温度降低了59.1℃，从相图中很直观看出反凝析区域变小，说明低温分离脱油效果明显。附图说明图1南气区原料气流体相2气液聚结器出口天然气流体相3气液分离工艺流程示意图。具体实施例方式长庆油田公司第二采气厂榆林南区自2001年投入开发以来，均采用该低温分离工艺，截至到2003年年底，已建有低温集气站5座，建产能8.15×108m3/a。生产实例整个生产过程对照低温分离工艺流程图说明榆43-3井单井来气为18.2MPa，气量7万方/天，进站温度8℃，经加热炉加热后单井节流前温度为24℃；节流后压力为4.68MPa，节流后温度为-18℃；与其他单井来气混合后气体分离温度为-13--15℃，混合气先经重力分离器(现有设备，规格PN6.8 DN1000×50万方/天)，经过重力分离器后除去天然气中的过饱和游离水和一部分固体杂质；经重力分离器后气体进入二级分离、过滤设备预过滤器(现有设备北京颇尔公司生产)这个设备主要作用是保护下一级过滤、分离设备，除去气体中的微粒杂质和一部分较大液滴(大于10um)；经预过滤器之后混合气进入三级过滤、分离设备，气液聚结器(现有设备，北京颇尔公司生产)此设备在分离工况下(-13--15℃，压力4.68MPa)能除去粒径0.01um的液滴；最后在外输测量水露点，完全可以达到国家二类气质标准(水露点≤-5℃，天然气交接点的压力温度条件下无液态烃)。为了正常生产防止集气管线水合物堵塞，必须注醇。注醇工艺分为站内、井口两种注醇方式，在以上所述生产工况下，井口注醇170L/天，站内注醇114L/天，合计40.5L/天/万方气。权利要求1.一种天然气低温分离工艺，其特征在于先向单井来气的气流中注入甲醇，甲醇注入量为40-55L/万方气；然后进入加热/预冷，经加热炉或换热器进行温度调节，单井来压低于14Ma，进换热器预冷后节流，压力高于或等于14Ma，节流后温度低于-20℃，进加热炉加热；再经节流阀节流膨胀制冷，使压力由7～25MPa节流至4.0-6.2MPa，使单井节流后温度降低至-8～-18℃，使多口气井混合后天然气温度为-8～-15℃；进入低温分离，天然气经一级气液重力分离器进行气液分离后，分离出大量的凝析油、水和固体颗粒，进入二级颇尔预过滤器过滤分离出剩余的固体颗粒及部分凝析本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气低温分离工艺，其特征在于：先向单井来气的气流中注入甲醇，甲醇注入量为４０－５５Ｌ／万方气；然后进入加热／预冷，经加热炉或换热器进行温度调节，单井来压低于１４Ｍａ，进换热器预冷后节流，压力高于或等于１４Ｍａ，节流后温度低于－２０℃，进加热炉加热；再经节流阀节流膨胀制冷，使压力由７～２５ＭＰａ节流至４．０－６．２ＭＰａ，使单井节流后温度降低至－８～－１８℃，使多口气井混合后天然气温度为－８～－１５℃；进入低温分离，天然气经一级气液重力分离器进行气液分离后，分离出大量的凝析油、水和固体颗粒，进入二级颇尔预过滤器过滤分离出剩余的固体颗粒及部分凝析油和水，再进入三级颇尔气液聚结器聚结出凝析油和水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李天才，杜双都，余浩杰，李莲明，王冰，鲁艳峰，石万里，李强，张炳孝，李晓芸，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]