新超音速分離技術(shù)簡介

新超音速分離技術(shù)簡介演示文稿目前一頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)（優(yōu)選）新超音速分離技術(shù)簡介目前二頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)3超音速分離（3S）技術(shù)1、概述2、基本原理3、發(fā)明單位及取得專利情況4、技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢5、工藝應(yīng)用和實(shí)際效果6、工藝應(yīng)用分類7、應(yīng)用范圍和適應(yīng)條件

目前三頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)41.概述

超音速分離器：SuperSonicSeparator，簡稱3S；

3S是一種超音速低溫分離裝置；由俄羅斯ENGOResearchCenter的專家基于航天技術(shù)的空氣動(dòng)力學(xué)成果而研發(fā)的一項(xiàng)天然氣處理加工新技術(shù)；

1996年開始3S的研究和測試工作；2004～2006年完成工業(yè)試驗(yàn)測試；2007年起投入商業(yè)運(yùn)行。目前，3S的設(shè)計(jì)、計(jì)算、加工制造及工業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)成熟。3S可廣泛用于陸上和海上天然氣（含伴生氣）的脫水、脫烴、脫硫、脫碳等領(lǐng)域。牙哈3S分離器外觀（處理量（180~185）×104m3/d）目前四頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)5

3S由旋流器、超音速噴管、工作段、氣液分離器、擴(kuò)散器和導(dǎo)向葉片等六部分組成。2.3S結(jié)構(gòu)及工作原理目前五頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)6

天然氣首先進(jìn)入旋流器旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生加速度為106m/s2的旋流。該旋流在超音速噴管入口表面的切線方向產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)氣體射流（這種有選擇性的噴射可以對(duì)3S進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)），并在噴管內(nèi)降壓、降溫和增速。氣體體積膨脹發(fā)生在超音速噴管中。溫度降低是由于部分氣體的熱量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，這種動(dòng)能可以再用來增加超音速或亞音速擴(kuò)散器的壓力。天然氣溫度降低后，其中的水蒸氣和重組分凝結(jié)成液滴，在旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切向速度和離心力（105g）的作用下被“甩”到管壁上，通過專門設(shè)計(jì)的工作段出口排出，氣體則經(jīng)擴(kuò)散器后流出，從而實(shí)現(xiàn)氣液分離。

天然氣經(jīng)擴(kuò)散器減速、增壓、升溫后，使天然氣經(jīng)3S噴管損失的壓力能大部分得以恢復(fù)，從而大大減少了天然氣的壓力損失。基本工作原理目前六頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)73.研制單位及取得專利3SGasTechnologies俄羅斯ENGO研究中心(ENGOResearchCenter,Russia)在俄羅斯莫斯科設(shè)有研究實(shí)驗(yàn)中心、實(shí)驗(yàn)裝置目前七頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)83S技術(shù)已在俄羅斯取得專利：RU№2272973、RU2348871，等國際發(fā)明專利：PCT/CA2005/001437。

美國、德國、法國、英國、意大利、荷蘭、挪威、澳大利亞、中國、馬來西亞等國和歐亞專利聯(lián)盟獲得專利。國際專利組織已向上述國家正面推薦使用3S技術(shù)。目前八頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)94.技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢⑴基本技術(shù)特點(diǎn)⑵應(yīng)用技術(shù)優(yōu)勢⑶與常用內(nèi)制冷技術(shù)的比較⑷研究成果目前九頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)10⑴基本技術(shù)特點(diǎn)

溫降大天然氣經(jīng)噴嘴節(jié)流后，急速膨脹，內(nèi)部工作段溫度急速降低（最大溫降-100℃），到達(dá)擴(kuò)散段以后又逐步回升。隨著入口氣流溫度的降低，工作段溫度相應(yīng)更低。目前十頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)11一次性分液天然氣溫度降低后，凝結(jié)成液滴的水蒸氣和重組分，在旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切向速度和離心力的作用下被“甩”到管壁上，通過專門設(shè)計(jì)的工作段出口排出。實(shí)現(xiàn)氣液分離，一次性把液體分離排出。目前十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)12不生成水合物

由于天然氣氣流在3S內(nèi)的流動(dòng)速度達(dá)550m/s以上,停留時(shí)間很短，所以在3S內(nèi)不會(huì)生成水合物。壓降小

雖然3S分離天然氣中的水分和凝液也是通過降低天然氣自身的壓力，從而降低天然氣的溫度來實(shí)現(xiàn)的，但是由于天然氣在擴(kuò)散器內(nèi)的壓力回升，使3S設(shè)備的進(jìn)出口壓差大大小于超音速噴管的壓差。目前十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)13⑵應(yīng)用技術(shù)優(yōu)勢效率高3S超音速分離器，外形好似管段加T形接頭，體積小，制冷速度快，溫降大，分離時(shí)間短，單只處理氣量大。超音速分離裝置集膨脹機(jī)、分離器、壓縮機(jī)的功能于一體，將待處理的氣體在達(dá)到超音速時(shí)急速冷卻,完成脫水、脫烴后再將其壓力恢復(fù)，整個(gè)過程不需要外力的作用,完全利用了天然氣自身的壓力做功。目前十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)14簡化工藝

3S超音速分離器，是一種創(chuàng)新的致冷、脫水脫烴高效設(shè)備，集致冷、氣液分離、一次性產(chǎn)生干氣等功能于一體，應(yīng)用于氣體處理工藝流程，可以減少設(shè)備、實(shí)現(xiàn)真正意義的短流程，使效率低、能耗高、工藝復(fù)雜的常規(guī)的流程發(fā)生革命性創(chuàng)新。目前十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)15低能耗

由于天然氣在噴管后半部是擴(kuò)散器的減速、增壓、升溫后作用，使天然氣經(jīng)3S噴管損失的壓力能大部分得以恢復(fù)，從而大大減少了天然氣的壓力損失。與外加冷源相比，節(jié)省能耗。在一定的條件下，3S不僅比等焓節(jié)流膨脹制冷的J-T閥效率高，而且也比等熵節(jié)流膨脹的膨脹機(jī)效率高。在相同壓差情況下，3S可使天然氣產(chǎn)生更大的溫降，在相同溫降條件下，3S節(jié)省較大能耗。利用3S于高酸性氣體處理中，將為節(jié)能降耗作出貢獻(xiàn)。目前十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)16長期可靠

3S本身無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，無損耗，操作簡單，運(yùn)行成本低、穩(wěn)定可靠，無維護(hù)工作量。綠色環(huán)保運(yùn)行過程中，無噪聲、無排放、無污染，對(duì)環(huán)境無影響，可實(shí)行全綠色工藝。目前十六頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)17⑶與常用內(nèi)制冷技術(shù)的比較

①.3S與傳統(tǒng)的J-T閥和膨脹機(jī)制冷分離設(shè)備相比，在相同壓差情況下，3S可使天然氣產(chǎn)生更大的溫降。目前十七頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)18進(jìn)出口壓差與溫差關(guān)系圖從上圖可見，在設(shè)備進(jìn)出口壓力比（p1/p2）為2.0的情況下，3S噴管進(jìn)出口溫降為50℃，膨脹機(jī)進(jìn)出口溫降為16℃，J-T閥為10℃.并且隨著壓力比增大溫降差也隨之增大。溫降大，天然氣獲得的水露點(diǎn)和烴露點(diǎn)就低，或者說達(dá)到相同天然氣水露點(diǎn)和烴露點(diǎn)情況下，所需要的壓力降就小。目前十八頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)19②.在一定條件下，3S不僅比等焓節(jié)流膨脹制冷的J-T閥效率高，而且也比等熵節(jié)流膨脹的膨脹機(jī)效率高。目前十九頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)203S與J-T閥效率比較上圖顯示的是在流速時(shí)，在試驗(yàn)裝置中一系列的測試運(yùn)行結(jié)果。縱坐標(biāo)表示3-S分離器的效率，橫坐標(biāo)軸表示J-T閥的效率。分離效率用Δα=α0-α測量，α0和α分別表示開始和結(jié)束時(shí)，組分的摩爾濃度。注：在任何情況下，3S的效率都比J-T閥的效率高目前二十頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)21在后冷器溫度為-10℃時(shí)，3S比J-T閥的C3+收率約高30%，比膨脹機(jī)的C3+收率約高9%；在后冷器溫度為-30℃時(shí)，3S的C3+收率比J-T閥和膨脹機(jī)分別高約20%和7%。后冷器溫度對(duì)C3+收率的影響目前二十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)22③.3S能耗低，適應(yīng)性強(qiáng)在凝液收率相同的情況下，使用3S可減少功耗50～70%；用3S替代膨脹機(jī)可減少壓縮功15～20%。特別是當(dāng)膨脹機(jī)由于技術(shù)原因（諸如進(jìn)口壓力太高），或在中小油氣田使用膨脹機(jī)不經(jīng)濟(jì)的場合，3S的優(yōu)勢更加突出。目前二十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)23高輸出壓力時(shí)，不同制冷工藝流程對(duì)比

金都源泉目前二十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)24

上圖所示為，某天然氣的溫度為T1，壓力為P1，要求輸出壓力為P2，采用J-T閥、膨脹機(jī)和3S工藝以分離天然氣中NGL時(shí)的工作過程。從圖中可見：采用J-T閥直接節(jié)流膨脹制冷（A-D-F-E）流程是不可能從天然氣中分離NGL組分的；采用膨脹機(jī)節(jié)流膨脹制冷（A-D’-F’-E’-E）流程，雖然由于膨脹機(jī)的同軸壓縮機(jī)能給輸出氣增壓約20%，而使膨脹機(jī)的出口壓力低于P2，使膨脹機(jī)出口溫度低于天然氣的臨界溫度（Tc），但其壓力仍高于臨界壓力（Pc）而處于天然氣相包絡(luò)線外的氣相區(qū)，因此也不可能從天然氣中分離出NGL組分；采用3S節(jié)流膨脹制冷（A-B-C）流程時(shí)，由于天然氣在3S噴管中損失的壓力能，可以在其后過程中大部分得到恢復(fù)，因此可以將天然氣的壓力降低到Ｐ3，溫度也隨之降到Ｔ3，使天然氣進(jìn)入兩相區(qū)，實(shí)現(xiàn)NGL分離，然后天然氣再升壓至P3，溫度也隨之升高至接近天然氣的進(jìn)口溫度T1。金都源泉目前二十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)25

如果要采用J-T閥和膨脹機(jī)節(jié)流膨脹制冷分離NGL組分，則需要進(jìn)一步降低J-T閥和膨脹機(jī)出口壓力，即增大膨脹比，使計(jì)算收斂的J-T閥和膨脹機(jī)的出口壓力和溫度低于天然氣Tc和Pc才能進(jìn)入天然氣相包絡(luò)線兩相區(qū)。這樣雖然能分離天然氣中的NGL組分，使天然氣的出口壓力卻低于要求的輸出壓力P2，其結(jié)果必然是要對(duì)裝置出口天然氣進(jìn)行增壓，這不僅要增加壓縮設(shè)備，而且還要消耗大量能量，其中J-T閥能耗最大。

金都源泉目前二十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)26④在NTSUPMT項(xiàng)目中，3S與JT閥的對(duì)比目前二十六頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)2727采用J-T閥的NTSUPMT流程圖原料氣甲醇甲醇水+甲醇溶液凝析液干氣水+甲醇溶液凝析液J-T閥目前二十七頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)2828采用3S的NTSUPMT流程圖原料氣甲醇凝析液水+甲醇溶液甲醇凝析液水+甲醇溶液干氣目前二十八頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)29293S設(shè)計(jì)圖TLT&ENGO干氣原料氣氣液混合物3S-分離器流量計(jì)調(diào)節(jié)閥球閥球閥目前二十九頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)30NTS中，3S與J-T閥的對(duì)比TLT&ENGOParameters采用3S采用J-T閥工況1工況2工況3工況2工況3分離器10С-1出口氣壓力,МPа11,7811,5011,0311,5111,00分離器10С-1出口氣溫度,°С9,78,16,05,84,0分離器10С-2出口氣壓力,МPа7,607,647,607,667,66分離器10С-2出口氣溫度,°С-23,9-24,9-24,2-28,5-27,0UPMT外輸氣壓力,МPа7,497,567,537,537,53UPMT外輸氣流量,th.s.m3/h11,43011,19010,65010,24010,1703S入口壓力,МPа10,9410,7010,21--3S入口溫度,°С-9,6-11,0-12,1--3S液相出口壓力,МPа7,567,647,61--3S氣相出口壓力,МPа7,577,617,57--3S氣相出口溫度,°С-22,2-23,4-23,0--3S氣相出口烴露點(diǎn),°Сbelow-40*below-40*-31--外輸氣烴露點(diǎn),°С-29below-40*-34-20-223S氣相出口С5+含量,g/sm34.313.865.11--外輸氣中С5+含量,g/sm35.795.866.349.198.49目前三十頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)313S出口干氣組成TLT&ENGO3S出口干氣組成Composition,%,mol工況1.（11.8Mpa）工況2.(11.5Mpa)工況3.(11.0Mpa)Methane93,88293,79593,609Ethane3,9563,9604,130Propane1,2121,2481,363i-butane0,1810,1680,181n-butane0,1630,1810,199i-pentane0,0320,0340,041n-pentane0,0240,0250,032Hexane0,0160,0140,023Heptane0,0190,0110,033Octane+highest0,0090,0100,014Helium0,0210,0140,016Hydrogen0,0070,0070,007Carbondioxide0,0060,0080,003Nitrogen0,4710,5210,340Oxygen0,0010,0040,010目前三十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)32

低溫分離器10C-2出口氣體組成TLT&ENGO工況1.(11.8Мpa)工況2.(11.5Мpa)工況3(11.0Мpa)Composition,%об.3S3SJT3SJTMethane92,88292,79492,24692,70292,188Ethane4,2674,2634,5304,3224,550Propane1,5351,6481,7401,6461,770i-butane0,2400,2640,2980,2730,305n-butane0,2700,3050,3770,3230,386Neopentane0,0000,0000,0050,0000,006i-pentane0,0590,0700,0880,0750,091n-pentane0,0440,0530,0760,0560,078Hexane0,0250,0280,0460,0310,046Heptane0,0280,0230,0370,0250,034Octane+highest0,0120,0040,0090,0050,006Benzol0,0000,0000,0010,0000,001Toluol0,0000,0000,0010,0000,001Helium0,0170,0170,0230,0160,015Hydrogen0,0070,0070,0070,0070,007Carbondioxide0,0040,0030,0030,0030,005Nitrogen0,6010,5140,5030,5140,507Oxygen0,0090,0070,0090,0030,005目前三十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)33在工況2(11.5Mpa)下，烴露點(diǎn)對(duì)比TLT&ENGO壓力,МPа6,97,07,027,097,47,4367,57,517,537,5387,547,56and

higher工況2，3S外輸氣-27,3-28,3-28,5-29,4-34,4-35,3-37,4-37,9-39,1-40,0below-400Сbelow

-400С3S出口干氣-36,2-38,7-39,3-43,6below-400Сbelow-400Сbelow-400Сbelow-400Сbelow-400Сbelow-400Сbelow-400Сbelow

-400С工況2，J-T閥外輸氣-14,7-15,4-15,5-16,1-18,8-19,1-19,8-19,9-20,1-20,2-20,2-20,4and

below

-實(shí)測壓力

-

臨界氣體目前三十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)341000×104.m3/day處理量的3S設(shè)計(jì)方案7300х4850х700011600х4850х5450800х7100х570034目前三十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)351000×104.m3/day的3S設(shè)計(jì)方案3S球閥球閥球閥調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥流量計(jì)流量計(jì)流量計(jì)目前三十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)36⑷一些研究成果1.關(guān)于天然氣凈化：

在進(jìn)氣壓力為100bar，進(jìn)氣溫度為20℃的條件下，將入口壓力降低17-20%可使出口氣體的露點(diǎn)（水露點(diǎn)和烴露點(diǎn)）達(dá)到-10℃

；若將入口壓力降低22-25%，可使出口氣的露點(diǎn)達(dá)到-15℃。2.關(guān)于丙烷/丁烷的提?。↙PG）:

具有足夠進(jìn)口壓力，但要使出口壓力為60bar時(shí)，與現(xiàn)有的最好技術(shù)系統(tǒng)相比，其能效最高：—對(duì)于‘淺冷’系統(tǒng)---在C3+提取率相同的情況下，可以節(jié)約壓縮功15-20%；或在壓縮功相同的情況下，收率達(dá)到85%；—對(duì)于‘深冷’系統(tǒng)---

可以節(jié)約壓縮功15-18%?！獙?duì)于伴生氣而言，無需使用透平膨脹機(jī)和冷卻器，可使收率達(dá)到90%。3.關(guān)于乙烷收率:為乙烷回收工廠開發(fā)了新的工藝技術(shù)，可節(jié)省30%以上的壓縮功。目前三十六頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)375、工藝應(yīng)用和實(shí)際效果

⑴3S基本工藝流程⑵UKPGofGubkinskoefield項(xiàng)目⑶Zapolyarnoefield(Gazprom)項(xiàng)目⑷牙哈凝析油氣田的應(yīng)用目前三十七頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)38⑴3S應(yīng)用基本流程基本流程一目前三十八頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)39基本流程二（無冷凝液損失）目前三十九頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)40⑵

Gubkinskoe油田的UKPG項(xiàng)目2007年中下旬3S模塊在UKPG現(xiàn)代化改造中開始投運(yùn)。自11月27日起，3S模塊處于長期穩(wěn)定運(yùn)行中。UKPG現(xiàn)代化改造的目標(biāo)是（

在入口壓力下降的情況下）：①增加氣體處理量②增加凝析液量③按照OST51.40-93標(biāo)準(zhǔn),保證露點(diǎn)④保證外輸壓力運(yùn)行表明，以上目標(biāo)均已達(dá)到：處理氣的流量增加了（6-8）×103.n.m3/h；凝析液增加10-11噸/天；烴露點(diǎn)達(dá)到–270С。目前四十頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)41Gubkinskoe油田

UKPG-1項(xiàng)目改造中采用的3S模塊目前四十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)423S運(yùn)行照片(July2007.)目前四十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)43

3S運(yùn)行驗(yàn)收證明DataData’sEnglishinterpretation目前四十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)443S運(yùn)行主要技術(shù)參數(shù)Дата19.1127.1128.1129.113S-separationoperationregimeSwitchedoffswitchedonswitchedonswitchedonFlowrateofprocessedgasattheregistrationunit

nm3/hour82545884278741388601Flowrateoftheprocessedgasontheinletof3S-separationblocknm3/hour042214,84384544632Condensateflowrate,whichprocessedintheLTSblockanddirectedintothestabilizationblock(fromС-1andС-3)kg/hour1219714022,814424,914229,8PressureofgasontheinletoftheUKPGMPa8,68,08,08,0TemperatureontheUKPGinlet

оС10,61212,412,6PressureofgasattheinletofUKPGMPa5,05,105,105,10Pressureofagasupstreamheat-exchangersАТ1,2,3MPa8,27,97,97,9Temperatureupstreamtheheat-exchangerАТ1,2,3оС6,61212,212,5PressureintheseparatorС-2MPa6,15,55,55,5TemperatureintheseparatorС-2

оС-16,4-24,9-25-24,4Temperaturebeforethethrottle

KRD-5оС-15,9-18,1-17,7-17,0LiquidflowratefromtheseparatorС-3Kg/hour3541,44430,34620,64635,2PressureintheseparatorС-3MPa0,80,80,80,8TemperatureintheseparatorС-3оС-14,1-21-21-20,4CondensateflowratefromtheseparatorС-1Kg/hour8655,49592,59804,39594,6目前四十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)45天然氣組分Date19November200727November200728November200729November2007

GascompositionattheoutletoftheUKPG-1*(analysis36)GascompositionattheoutletofLTS-3S(analysis44)GascompositionattheoutletofUKPG-1(analysis45)GascompositionattheoutletofLTS-3S(analysis51)GascompositionattheoutletofUKPG-1(analysis47)GascompositionattheoutletofLTS-3S(analysis54)GascompositionattheoutletofUKPG-1(analysis55)Components%масс.%мол.%масс.%мол.%масс.%мол.%масс.%мол.%масс.%мол.%масс.%мол.%масс.%мол.О20.0130.0070.0150.0080.0080.0050.0070.0040.0090.0050.0070.0040.0100.006N21.5050.9871.6061.0231.5861.0231.6191.0311.5280.9841.6581.0561.5320.987CH478.30089.71781.96991.16180.17590.34382.01891.17480.49090.52081.91891.09980.42290.479CO22.0040.8372.0770.8422.0610.8472.0830.8442.0720.8492.1100.8562.0750.851C2H68.0284.9087.9004.6878.1724.9137.9144.6938.0754.8457.9754.7328.1474.890C3H84.4551.8573.5311.4294.2901.7593.5171.4224.1461.6963.5541.4384.0961.676i-C4H102.4260.7671.4250.4371.9490.6061.4040.4311.9250.5981.4070.4321.9610.609n-C4H101.5930.5040.8330.2561.0850.3380.7860.2411.0930.3390.7800.2391.0810.336i-C5H120.8870.2260.3810.0940.4190.1050.3790.0940.4070.1020.3490.0860.4180.105n-C5H120.5120.1300.2050.0510.2080.0520.2170.0540.2040.0510.2010.0500.1970.049C6+0.2790.0590.0580.0120.0460.0100.0560.0120.0510.0110.0400.0080.0620.013C5+,%1.6780.4150.6440.1570.6730.1670.6520.1600.6620.1640.5900.1440.6770.167C5+,г/н.м312.8624.7895.0724.8464.9044.3875.094Dewpointonthehydrocarbons(compulation),0С-11-31.6-27.1-31.8-27.4-33.2-27.1*UKPGoperationwithoutLTS-3Sblock目前四十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)46UKPG改造前后對(duì)比改造前改造后烴露點(diǎn)

(0С)-4,7-20,6入口流量

(nm3/hour)8540092100干氣流量(nm3/hour)8200088400入口壓力

(MPa)9,278,77出口壓力(MPa)5,375,41凝液量(tonn/day)167,2189,6出口氣中C3+含量

(%mol)0,4550,214TLT&ENGO目前四十六頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)4747Zapolyarnoe油田

(Gazprom)項(xiàng)目TLT&ENGO

2009年，3S分離器用于ООО?ГазпромдобычаЯмбург?公司凝析氣田開發(fā)前期的燃料制備裝置UKPG-15。目前四十七頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)48①工藝流程原料氣甲醇甲醇甲醇干氣火炬液相出口氣循環(huán)進(jìn)入3S，整個(gè)流程無凝液損失目前四十八頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)49②3S分離裝置設(shè)計(jì)圖目前四十九頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)50③.設(shè)計(jì)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)3S-分離器Р=11.568МРаТ=-10.130СР=6.859МРаТ=-30.780СР=5.0МРа,Т=-(70-80)0С原料氣干氣組成成分(%mol甲烷-91.412乙烷-4,454丙烷-1,971丁烷-0,952組成成分(%mol)甲烷-94,499乙烷-3,589丙烷-1,002丁烷-0,282注：3S處理量約30×104m3/d。目前五十頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)5151Pilot3S-unitforZapolyarnoefield

TLT&ENGO目前五十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)5252Pilot3S-unitforZapolyarnoefield

TLT&ENGO目前五十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)5353Pilot3S-unitforZapolyarnoefield

TLT&ENGO目前五十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)54⑷牙哈凝析油氣田的應(yīng)用①J-T閥工藝流程目前五十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)55②3S工藝流程目前五十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)56③牙哈3S模塊組成

3S模塊由3S分離器、測量儀表、調(diào)節(jié)閥等組成。金都源泉3S入口流量計(jì)氣相出口流量計(jì)入口調(diào)節(jié)閥氣相出口調(diào)節(jié)閥液相出口調(diào)節(jié)閥溫度計(jì)、壓力表短接目前五十六頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)57④3S外形尺寸目前五十七頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)58⑤現(xiàn)場安裝照片原料氣入口液相出口干氣出口目前五十八頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)59⑥運(yùn)行結(jié)果

1.3S設(shè)計(jì)參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)對(duì)照表參數(shù)入口流量入口壓力入口溫度氣相出口壓力氣相出口溫度液相出口溫度設(shè)計(jì)值362.8×104m3/d10.85Mpa4.38℃7.0Mpa-8.82℃-14.21℃運(yùn)行值380×104m3/d9.60Mpa5.30℃6.94Mpa-5.94℃-10.42℃目前五十九頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)602.運(yùn)行3S與運(yùn)行J-T閥（2011年6月27日閥后-17℃）對(duì)比

制冷設(shè)備01V-2202A液量01V-2202B液量烴露點(diǎn)（7MPa時(shí)）水露點(diǎn)（7MPa時(shí)）J-T閥22.87m3/h-6.85℃-19.15℃3S運(yùn)行27.28m3/h-38.2℃-46.4℃目前六十頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)613、投用3S后，2臺(tái)低溫分離器（01V-2202A/B）在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算的24h內(nèi)，總的液相流量增加了105.84m3/d，即50.80t/d（液相密度為480kg/m3）。4.新增的2套3S裝置滿足了牙哈現(xiàn)場工藝要求，低溫分離器液相流量增加的數(shù)量（50.8t/d>46.8t/d）滿足了設(shè)計(jì)要求；5.在未達(dá)到設(shè)計(jì)工況和未優(yōu)化3S工況的情況下，低溫制冷及分離效果優(yōu)于J-T閥，低溫分離器液相流量的增加量比J-T閥增加了約20%，確定了3S的低溫制冷和分離的能力潛力較大;6.3S無需風(fēng)、電及復(fù)雜操作，使用方便，操作簡單；噪聲小于80dBA，振幅小于17.831μm，運(yùn)行狀態(tài)良好。目前六十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)626、工藝應(yīng)用分類⑴實(shí)現(xiàn)水、烴露點(diǎn)達(dá)標(biāo)外輸⑵提高凝析油、輕烴回收率⑶應(yīng)用于海洋天然氣處理⑷處理高含H2S、CO2等高酸性氣體⑸老氣田技術(shù)改造目前六十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)63應(yīng)用一：實(shí)現(xiàn)水、烴露點(diǎn)達(dá)標(biāo)外輸①僅為天然氣處理，滿足水、烴露點(diǎn)要求，有可能實(shí)現(xiàn)不注醇的最簡化流程。目前六十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)64②可應(yīng)用于常規(guī)天然氣和非常規(guī)天然氣，在適應(yīng)壓力條件下的貧氣脫水用于生產(chǎn)甜氣、且比較貧的氣田，只需要脫水就能外輸或銷售的天然氣；用于非常規(guī)天然氣，如煤層氣、頁巖氣和致密砂巖氣等，一般只需要脫水，只要增加到2Mpa,就可以替代三酣醇脫水。目前六十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)65應(yīng)用二：提高凝析油、輕烴回收率，增加附加價(jià)值①凝析油氣田應(yīng)用。在保證天然氣水、烴露點(diǎn)達(dá)標(biāo)的同時(shí)，提高輕烴收率。目前六十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)66某凝析氣處理3S方案入口條件（60～80）×104m3/d的單井混合物進(jìn)入處理站后進(jìn)行氣、液分離，分離后壓力約7.0MPa，溫度40℃。天然氣組分（mol%）：出口要求（1）C3+收率≥90%（2）外輸天然氣壓力：2.0MPa（3）產(chǎn)品：合格干氣。井號(hào)相對(duì)密度C1C2C3i-C4n-C4i-C5n-C5N2CO21＃0.74274.949.583.490.330.760.110.132.747.942＃0.70977.9610.163.830.340.940.120.183.353.07平均值0.72676.459.873.660.340.850.120.163.055.51目前六十六頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)67工藝流程目前六十七頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)68工藝計(jì)算結(jié)果節(jié)點(diǎn)234578910112026Temperature,℃

-25.79-36.13-25.95-36.12-29.42-33.67-46.31-46.31-36.56-69.6834.93Pressure,Mpa6.9505.2005.2005.2005.2003.8003.8003.8003.8002.1002.000COMPONENTSMOLEFRACTIONMethane0.76440.66340.83460.79720.82310.84120.76250.80620.83380.82310.8027Ethane0.09870.14210.06850.09000.07510.06570.10670.08760.07030.08220.1031Propane0.03660.07470.01010.02070.01340.00660.03600.01630.00870.00410.0042i-Butane0.00340.00770.00040.00110.00060.00010.00210.00050.00020.00000.0000n-Butane0.00850.01980.00060.00200.00110.00020.00410.00070.00030.00000.0000i-Pentane0.00120.00290.00000.00010.00010.00000.00030.00000.00000.00000.0000n-Pentane0.00160.00390.00000.00010.00010.00000.00030.00000.00000.00000.0000Nitrogen0.03050.02350.03530.03320.03470.03590.03060.03350.03540.03290.0320CO20.05510.06200.05030.05560.05200.05030.05740.05520.05140.05770.0579Total1.00001.00001.00001.00001.00001.00001.00001.00001.00001.00001.0000目前六十八頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)69②用于油田伴生氣處理。在不使用膨脹機(jī)的條件下，提取90%以上C3+重組份。（注：要保證高的C3+收率，需要使用分子篩脫水再用3S脫烴，還需要較低的入口溫度。）目前六十九頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)70基于3S的伴生氣加工方案方案的優(yōu)勢：無需丙烷/膨脹機(jī)制冷循環(huán)系統(tǒng)；可在不對(duì)伴生氣進(jìn)行預(yù)先干燥的情況下運(yùn)行；伴生氣的壓縮可以使用耐用螺桿壓縮機(jī)；與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，精餾塔的直徑和高度較??；加工氣體量最小1×104nm3/hour，最大到10×104nm3/hour；投資費(fèi)用低；無需使用丙烷制冷機(jī)和膨脹機(jī)就可以從伴生氣中提取90%的C3+組分。天然氣廠運(yùn)行的

3S分離試驗(yàn)裝置

P=1.0-2.0barsТ=20СП=45000nm3/hourComposition(mol.%)N2–0.77%CO2-1.50%CH4-67.0%C2H6-7.8%C3+-22.93%P=25barsT=20CP=24barsT=12CP=23barsT=-40CP=75

barsТ=20СП=35000nm3/hourComposition(mol.%)N2–0.98%CO2-1.9%CH4-85.0%C2H6-9.4%C3+-2.72%Р=25barsG=23t/hour(92%ofС3+potential)Thistechnologicalschemeispatented.Patent

RU2272973,PCT/CA2005/001437TLT&ENGO目前七十頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)71提高伴生氣天然汽油產(chǎn)量的改造方案換熱器后溫度：-80С;截流后溫度：-510С;3S后溫度：-170C;冷卻器混合液量：10t/hour;С-103后的氣液混合量：17t/hour;流量：12×104m3/hour;天然汽油產(chǎn)量：6t/hour(4.8×104ton/year)；實(shí)際產(chǎn)量：7-8t/hourTLT&ENGO方案特點(diǎn)：可采用3S處理塔頂氣伴生氣目前七十一頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)72③可用于儲(chǔ)氣庫采出氣脫水脫烴儲(chǔ)氣庫采出氣增壓外輸利用3S很容易實(shí)現(xiàn)脫水、脫烴；需要用多支3S組合，適應(yīng)不同采氣量處理需要。目前七十二頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)73④可做成簡單、小型橇裝裝置，用于單井試采期的輕油回收。⑤用于輸氣管道的分輸站、城市輸氣管道門站，利用壓降回收輕油。目前七十三頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)74應(yīng)用三：海洋天然氣處理3S由于體積小、效率高、非常適合于海上天然氣、伴生氣的處理；海上高酸性氣體初步處理。目前七十四頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)75

以3S技術(shù)為基礎(chǔ)開發(fā)的海上天然氣處理系統(tǒng)1–氣井2–井口配件3–C5+/С3+組分分離單元4–3S分離器5–氣液分離器6–換熱器7–冷凝液調(diào)節(jié)裝置8–干氣外輸管線9–冷凝液外輸管線10–海床用于海上平臺(tái)的處理裝置全海底天然氣處理裝置目前七十五頁\總數(shù)八十四頁\編于十四點(diǎn)76應(yīng)用四：處理高含H2S、CO2等高酸性氣體①可以把高含H2S的天然氣一次性脫到4%以下，再利用MDEA