盐穴储气库乙二醇+J-T阀制冷脱水工艺设计

工业技术　——Ｃｈｉ——２０—１４—ＮＯ　．１２（．＿Ｆ＿）ｎａＮｅｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓ口　翟墨圈■■　‘硼誓墨　啊啊‘盈　　盐穴储气库乙二醇＋Ｊ－Ｔ阀制冷脱水工艺设计　王旭锋’　逯国英’　张萍　陈冰’赵秀丽’王利强’　（１．中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司，河北任丘０６２５５０：　２．中国石油集团渤海钻探工程有限责任公司，河北河间０６２４６５）　摘要：针对盐穴储气库采气量变化范围大的特点，研究了乙二醇＋Ｊ—Ｔ阀制冷脱水工艺中乙二醇再生装置处理量与天然　气处理量之间的关系，根据Ｈａｍｍｅｒｓｃｈｎｉｄｔ公式推导出两者成正比例关系，比例系数为Ｐ，单位为ｋｇ／ｍ３，将该比例系　数定义为“脱水密度”，其含义为１　天然气脱水至相同的深度时所需处理的乙二醇富液量。　关键词：乙二醇富液量；乙二醇贫液量；天然气处理量　中图分类号：ＴＥ８２２　１研究背景及意义　盐穴储气库地面工程中，天然气处　理的核心工艺为脱水工艺。采气期，地　下水蒸汽会随着天然气夹带出地面，当　气体温度低于其露点温度时，产生水化　物，引起管道冻堵，影响平稳供气。因此，　需配套烃水露点控制装置，以保证天然　气长输管道系统安全供气。当井口压力　足够高时，注乙二醇＋Ｊ－Ｔ阀制冷脱水工　艺应用较为广泛。储气库建库期间与正　常采气期的气量不断变化，并且在高峰　与低峰时相差很大，因此对乙二醇的需　求量变化范围较大。建立采气量与乙二　醇再生装置进料量的关系对于合理设置　再生装置处理规模，提高其适应性具有　节能减排、绿色环保等重要意义。　２盐穴储气库乙二醇＋Ｊ—Ｔ阀制冷脱　水工艺流程　各井场来气在集配站内汇集后节流　至１１ＭＰａ，由集输管网输送至注采站，　经生产分离器进行两相分离，分离后的　天然气进入进站空冷器，冷却至３０￣Ｃ，　然后进入过滤分离器进行两相分离，分　离后的天然气注入乙二醇后进入绕管式　换热器与低温分离器来的干气进行换热　后，经Ｊ—Ｔ阀节流，温度降至一２￣Ｃ进入　低温分离器，气相经绕管式换热器复热　后外输，生产过程中产出的水调压后进　入地下排污罐，经泵装车外运。　２．１乙二醇贫液用量的计算　根据当地环境温度确定出天然气注　乙二醇前后水合物形成的温度降（△ｔ）　后，可按Ｈａｍｍｅｒｓｃｈｎｉｄｔ公式计算乙二醇　最低富液浓度ｃ　（质量百分浓度）。　ＣＩ，Ｍ　：　一—Ｋ　ｃ＋（—Ａｔ）Ｍ　×１００％００　（１）【１）　式中ｃ　一乙二醇最低富液浓度，质　量百分数　（△ｔ）一水合物形成温度降，℃；　Ｍ一乙二醇的相对分子质量；　Ｋ　一乙二醇的常数，２２２０。　计算出乙二醇在水溶液相中的最低　浓度后，可由下式求得水溶液相中的乙　二醇贫液用量ｑ　文献标识码：Ａ　口，：　ｃ　式中ｃ　一注入含水乙二醇中乙二醇　的质量分数，一般取８０％；　ｑ　一系统中析出的冷凝水量，ｋｇ／ｄ；　ｑＩ＿乙二醇贫液用量，ｋｇ／ｄ。　２．２系统中析出的冷凝水量　系统中析出的冷凝水量可根据注乙　二醇注入器前的天然气含水量和低温分　离器出口后天然气含水量来计算。　ｑｗ－－Ｇ（Ｗｌ—Ｗ２）　（３）　式中Ｇ一天然气流量（ｐ＝０．１０１ＭＰａ，　ｔ＝２０￣Ｃ），ｍ。／ｄ；　ｗ　，ｗ厂天然气在脱水前后温度　和压力条件下的饱和水含量，ｋｇ／ｍ　，可　从ＨＹＳＹＳ中查取。　２．３乙二醇装置进料量　根据《ＳＹＴ００７６—２００８天然气脱水设　计规范》，乙二醇贫液损失量为４ｍｇ／ｍ　天然气，那么乙二醇贫液损失量　为：　ｑ　＝ＧＸ４×１０　（４）　那么乙二醇装置进料量可以根据乙　二醇质量守恒得到，　Ｆ＝　（５）　式中Ｆ一乙二醇装置进料量，ｋｇ／ｄ；　公式５中，假设乙二醇再生装置乙　二醇贫液浓度为８０％，而将损失考虑在　ｑ６中，将公式（２）、（３）代人公式（４）　中整理可得：　～×　等　（６）　公式（６）中Ｃ　可由公式（１）求得，　ｗ，、ｗ：均可根据《ＳＹＴ００７６—２００８天然　气脱水设计规范》中图Ａ．１一Ａ．６中查取。　当原料性质和要求的烃水露点相同时，　ＣＭ、Ｃ　、Ｗ　、Ｗ：都为常数，即天然气所　含有的饱和水和露点降相同，由公式（６）　可以看出，天然气处理量与乙二醇装置　进料量成正比关系，设比例系数为Ｐ，　则有：　［　（７）　式中Ｐ的单位为ｋｇ／ｍ　。类似于物　体密度的定义，Ｐ可以定义为乙二醇　＋Ｊ—Ｔ制冷脱水工艺中的“脱水密度”，　其含义为ｌｍ　天然气脱水至相同的深度　时所需处理的乙二醇富液量。公式（６）　即为乙二醇再生系统进料量与天然气流　量之间的关系式，据此可以根据天然气　流量的变化范围，合理确定乙二醇再生　系统的设计与运行方案。　结语　本文针对盐穴储气库采气量变化范　围大的特点，研究了脱水工艺中乙二醇　再生装置处理量与天然气量之间的关系　通过Ｈａｍｍｅｒｓｃｈｎｉｄｔ公式推导得出天　然气流量与乙二醇再生装置进料量成正　比关系，比例系数Ｐ，单位为ｋｇ／ｍ　。将　其定义为乙二醇＋Ｊ＿Ｔ制冷脱水工艺中的　“脱水密度”，含义ｌｍ　天然气脱水至　相同的深度时所需处理的乙二醇富液量。　乙二醇再生装置进料量与天然气流　量的比例关系为Ｆ＝Ｐ・Ｇ，据此可以根　据天然气流量的变化范围，合理确定乙　二醇再生系统的设计与运行方案，节约　能耗，降低成本。　参考文献　［１元震宇．盐穴储气库天然气脱水处理　１１工艺Ⅱ】．中国石油和化工标准与质量，　２０１３。３（Ｏ６）：３．　【２１李明，温冬云，吴艳等．相国寺地下　储气库采出气脱水方案的选择［『１．天然　气与石油，２０１１，２９（Ｏ４）：３２－３６．　【３１吴洪波，何洋，周勇，等．天然气调　峰方式的对比与选择　天然气与石油，　２００９，２７（Ｏ５）：５－９　【４Ｊ周学深，孟凡彬．大张坨地下储气库　地面工程设计［『１＿天然气工业，２００４，２３　（０３）：１３９—１４２．　【５１王遇冬．天然气处理原理与工艺［Ｍ】．　北京：中国石化出版社，２００７：６８—７４．　【６１　ＳＹ／Ｔ　００７６—２００８．天然气脱水设计规　范【ｓ】．