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  • 《石油与天然气化工》
  • 2020年 第49卷 第6期
  • 出刊日期:2020-12-25
《石油与天然气化工》重点报道石油与天然气工业化学化工领域的新技术及新经验,是全面报道油气处理、加工及其利用技术的科技期刊,设置了油气处理与加工、天然气及其凝液的利用、油气田开发、分析计量与标准化、安全与环保5个专栏。

2020年第49卷第6期

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    • 页岩气三甘醇脱水装置脱水效果评价研究
      王勇,闪从新,伍坤一
      页岩气井的开发具有生产初期产气量大、中后期衰减快的生产特征。三甘醇脱水装置处理量过大会导致脱水负荷超过最佳工况的允许范围,脱水效果不理想。鉴于此,采用HYSYS软件对三甘醇(TEG)脱水装置进行了流程模拟,定量分析了三甘醇贫液质量分数、三甘醇循环量对三甘醇脱水装置脱水效果的影响,并根据脱水装置在不同处理量下的现场实际考核数据,与模拟结果进行对比验证,从而验证了模拟结果的准确性。研究结果表明,为满足三甘醇贫液质量分数在99%以上的生产控制指标,可在确保再生温度不超过热降解温度204 ℃的前提下,适当提高重沸器温度,并在15~25 m3/h的范围内合理提高汽提气量。当贫液质量分数高于99%、水露点远低于设计值时,建议在保证产品气水露点达标的前提下,适当降低三甘醇贫液的总循环量,从而降低重沸器燃料气耗量,降低能耗。 
      2020  Vol.  49(6):    1-7    [摘要](133)    [PDF](62)
    • 基于旋流和引射循环技术的湿气气液分离方法研究
      裘松涛,张兴凯,冯建设,郑刚,廖锐全,史宝成
      天然气除湿对于天然气的安全输送和精确计量具有重要的意义。针对传统的湿气气液分离装置存在分离效率低、受流型影响大等问题,提出了一种基于旋流和引射循环技术的湿气气液分离装置和方法。通过室内实验的方法,对不同工况下的气液分离效率及压降特性等进行了研究。研究结果表明:①当表观气速为4.2~28.5 m/s、液相体积分数小于3%时,设计的气液分离装置的气液分离效率基本可维持在96%以上,压降最大为167 kPa;②随着气量的增大,气液分离装置的分离效率降低,压降增大;③湿气的液量对分离效率和压降的影响较小。上述研究结果可为工业生产中湿气的气液分离提供一种新的思路,具有重要的工程意义。 
      2020  Vol.  49(6):    8-12, 19    [摘要](102)    [PDF](38)
    • DHX轻烃回收工艺不同运行模式分析
      陈波,张中亚,伍伟伦,林涛,嵇翔,黄春建
      DHX轻烃回收工艺常增设脱乙烷塔回流系统,以提高轻烃收率。以塔里木轻烃回收厂原料气组分、压力等实际参数为研究基础,在合理确定研究边界条件的基础上,应用HYSYS软件对DHX轻烃回收工艺可能存在的4种运行模式进行理论分析,通过对比分析可知:①J-T阀+回流泵的运行模式是不可行方案;②膨胀机制冷模式下,脱乙烷塔塔顶回流在显著提高丙烷收率的同时,可降低F线循环量43%,对于大型装置,可大幅度减小脱乙烷塔、DHX塔及屏蔽泵设计尺寸,减少设备投资与制造难度;③F线出冷箱温度对循环量的影响较大,在J-T阀制冷工况下,F线出冷箱温度应尽量控制在较高值,避免DHX塔底泵流量过小;在膨胀机制冷工况下,F线出冷箱温度不宜过高,避免DHX塔底泵超负荷运行;④在膨胀机制冷工况下,F线出冷箱温度过低时,DHX塔顶部回流量降至最小循环量以下,装置丙烷收率快速下降;⑤要使装置丙烷收率达到98%以上的先进水平,回流罐温度不宜高于-31 ℃。 
      2020  Vol.  49(6):    13-19    [摘要](87)    [PDF](38)
    • CPS+SCOT组合工艺停产尾气SO2减排措施探讨
      张倩,杨贤,苟列生,刘琴,郑植
      中石油遂宁天然气净化有限公司拥有国内大型天然气净化厂,硫磺回收和尾气处理采用CPS+SCOT组合工艺,硫回收率达99.8%,日常生产排放尾气中SO2质量浓度低于300 mg/m3,远低于GB 16297-1996《大气污染物排放标准》中规定的960 mg/m3。为进一步减少检修停产过程中的SO2排放量,对尾气管线进行优化改造。同时,在4列相同装置分列停产实例中,探索酸气除硫和燃料气除硫的最优方式,并对停产除硫过程中的问题进行总结探讨。结果表明:在酸气除硫阶段,最好选择除一级甩开一级的方式,既不影响后续尾气处理装置正常运行,又保证了每一级反应器中硫磺去除更彻底;在燃料气除硫阶段,为确保SO2排放达标,在时间允许的情况下,最好选择逐级甩开的方式。 
      2020  Vol.  49(6):    20-27    [摘要](89)    [PDF](47)
    • 三甘醇脱水填料塔计算方法适用性分析
      张井,鲁安杰,张倩
      塔径计算是进行三甘醇填料脱水塔设计的首要工作,为了选用准确适用的塔径计算方法,详细介绍了多种塔径计算方法。以两个实际项目的数据为计算案例,分别采用贝恩-霍根(Bain-Haugen)关联式、通用压降关联图法(GPDC)、塔负荷系数法、Aspen HYSYS软件等不同方法计算三甘醇填料脱水塔的塔径,并进行了计算结果偏差分析和计算方法适用性分析。结果分析表明,塔负荷系数法、通用压降关联图法(GPDC)、Aspen HYSYS软件计算结果相近,经圆整后的塔径一致。贝恩-霍根(Bain-Haugen)关联式算出的结果偏差较大,过于保守,分别为11.11%和8.73%。由于通用压降关联图法(GPDC)的计算结果受GPDC关联图内数据点影响准确度不易保证,建议选用塔负荷系数法和Aspen HYSYS软件进行三甘醇脱水填料塔塔径的计算。 
      2020  Vol.  49(6):    28-33, 39    [摘要](90)    [PDF](40)
    • 催化裂化装置旋风分离器运行情况分析及对策
      马明亮,卢朝鹏,赵静
      针对兰州石化300×104 t/a重油催化裂化装置反应-再生系统沉降器VQS、单级旋风分离器、再生器一、二级旋风分离器运行情况进行分析,通过收集对比装置运行周期内相关操作条件,结合装置历次大检修期间的检查维修情况,判断上述气固分离设备工作性能均表现出分离效率下降、运行状况恶化的现象,确定分离效率下降的主要原因包括设备长周期运行带来的变形破损、内部损坏部位无法完全检查修复,以及由此带来影响装置长周期运行的主要问题,包括油浆泵磨损、结焦增加、催化剂跑损、烟气轮机的磨损和叶片结垢、锅炉管束积灰等。提出并实施沉降器VQS、单级旋风分离器以及料腿的整体更换、再生器一二级旋风分离器及料腿的整体更换。在装置新的运行周期内,上述气固分离设备运行良好,催化剂得到高效分离,彻底消除了装置的生产瓶颈。 
      2020  Vol.  49(6):    34-39    [摘要](72)    [PDF](35)
    • KF/ZnO催化蓖麻油甲醇醇解制备生物柴油
      周松
      以KF为浸渍组分、ZnO为载体,通过浸渍、煅烧制备了KF/ZnO催化剂。通过正交试验探讨了制备条件对催化剂蓖麻油甲醇醇解活性的影响,找到的KF/ZnO催化剂的优化制备条件为:KF水溶液的质量分数20%、干燥温度150 ℃、煅烧温度450 ℃及煅烧时间5 h。将优化条件下制备的催化剂用于蓖麻油甲醇醇解制备生物柴油,蓖麻油转化率可达87.9%。采用现代表征技术对优化条件下制备的KF/ZnO催化剂进行了表征。结果表明,KF/ZnO催化剂由载体ZnO晶体及负载于表面的以单层分散的KF及反应产物构成。催化剂比表面积为8.22 m2/g、孔体积为0.019 1 cm3/g,其表面形貌呈多孔云状,碱强度为7.2~15.0。 
      2020  Vol.  49(6):    40-44    [摘要](61)    [PDF](40)
    • 基于BP神经网络的天然气采气管线甲醇加注量预测及其分配管网优化
      梁生荣,李文君,翁军利,郝丽,杨琴,夏勇,刘钊,范峥
      针对天然气采气管线冬季冻堵事故频发这一问题,以井口压力、井口温度、日产气量、日产水量和天然气相对密度为输入,以甲醇理论加注量为输出,利用BP(back propagation)人工神经网络技术对采气管线甲醇理论加注量进行了预测,采用Sobol灵敏度分析找出了显著影响甲醇理论加注量的关键参数,并对注醇分配管网进行了优化。结果表明:5-16-12-1型BP人工神经网络经过2 764次迭代后,它的训练样本、验证样本、测试样本均方误差分别为0.005 5、0.007 2和0.008 5,均小于容许收敛误差限0.010 0,而其决定系数亦高达0.999 5、0.998 6、0.996 4,表现出良好的相关性;井口温度、天然气相对密度和井口压力对甲醇理论加注量影响较大,而井口压力、井口温度、日产气量、日产水量与其他参数之间可能存在明显交互作用;靖99-66、靖99-65、靖99-66H2和靖98-65在放射状和环状管网模式下甲醇实际加注量小于甲醇理论加注量,存在欠注现象,而新北5站所有气井在树枝状管网模式下甲醇实际加注量都大于甲醇理论加注量,起到了预防冻堵的目的。研究结果可为天然气采气管线注醇过程的节能降耗、提质增效提供必要的理论支撑和数据来源。
      2020  Vol.  49(6):    45-52    [摘要](74)    [PDF](40)
    • 基于专利计量的LNG换热器技术趋势分析
      齐廉文,卢冬冬,吴洁,盛英雯
      为了全面把握LNG换热器技术的专利发展现状及趋势,基于Patsnap专利数据平台,检索并分析1987-2017年全球LNG换热器技术专利的申请趋势、来源国与目标国分布、专利技术格局等数据。研究发现:①日本、法国、美国、瑞典、丹麦、加拿大等国家在该领域具有雄厚的技术储备;②中国成为目前全球在LNG换热器领域专利布局的最大目标国家;③中国在LNG换热器微细槽道成型技术领域的专利储备较多,但在焊接工艺及总体结构技术领域还存在较大提升空间,市场前景广阔。 
      2020  Vol.  49(6):    53-57, 65    [摘要](80)    [PDF](38)
    • 浸没燃烧天然气加热装置水浴传热数值模拟
      菅海瑞,史永征,王浩,刘蓉
      针对浸没燃烧天然气加热装置换热器换热设计计算时,由于水浴流动及传热的复杂性给设计工作带来的问题,结合国内首例装置实际运行情况,对装置的水浴传热过程进行仿真分析,并计算验证了根据加热装置运行的实测数据,使用经典传热公式反算出的管外水浴最大流速。模拟结果直观反映了水箱内部水浴流动及烟气与水浴间的换热过程。结果表明:①装置换热区域结构布置合理,气泡破碎效果较好,增大了高温烟气与水浴的接触面积,进而强化了气液间传热;②在换热过程中,气液两相流是以一个相对恒定的温度冲刷换热器的,换热稳定;③在换热器管壁处,烟气几乎不参与换热;④模拟计算的水浴流速最大相对误差为8.33%,为后续浸没燃烧天然气加热装置的研发和设计提供了一种可参考的计算水浴流速的数值模拟思路。 
      2020  Vol.  49(6):    58-65    [摘要](81)    [PDF](44)
    • 稠油注天然气混合密度变化规律研究及模型建立
      胡广杰
      稠油注气后的密度改变直接影响举升效率,为了提高塔河稠油开采效益,针对塔河油田超稠油开展了稠油注天然气混合密度研究。结果表明:稠油注天然气后混合密度随温度升高、注气比增加而降低,近似呈线性关系。在实验基础上,对应用较广泛的原油注气密度计算Obomanu模型进行了修正,建立了塔河原油注天然气密度模型;Obomanu模型的相关系数R2为0.670 3~0.769 2,修正模型的相关系数R2为0.985 2~0.998 9,修正后的密度模型拟合度提升了30%左右,适用于低压和高压环境;建立了原油注天然气平衡压力-原油密度-平衡气油比关系图版,可指导稠油注天然气开采。 
      2020  Vol.  49(6):    66-69, 75    [摘要](80)    [PDF](33)
    • 基于水合物分解传热模型的固体自生热解堵剂热量扩散模拟
      冯莹莹,杨健,向超,蒋泽银,李海涛
      固体自生热解堵技术是一种适用于解除井筒内水合物堵塞的创新技术。针对自生热解堵剂反应时的放热量扩散及损耗问题,建立了水合物生成相平衡、分解速率及分解传热数学模型。开展了不同含量、不同管径时的热量扩散模拟研究,获得了不同条件下井筒内温度、水体积分数、天然气体积分数、水合物体积分数的分布云图。研究发现:随着自生热解堵剂含量的增加,释放热量的速率加快,向周围传递的热量增加,且热量扩散时呈不规则状;随着井筒内径的增加,解堵时间增加,自生热解堵剂用量也随之增加。本实验开展的模拟计算值与现场实际值的吻合度大于85%,为现场解堵施工提供了理论指导。 
      2020  Vol.  49(6):    70-75    [摘要](74)    [PDF](29)
    • 盐浴渗氮对P110钢耐硫腐蚀性能的影响
      毛汀,吴贵阳,李珊,曹军,何益杉,闫静
      对P110钢在490 ℃下进行了4 h的盐浴渗氮,通过光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜研究了渗氮对P110钢组织的影响。利用4种不同的硫腐蚀介质,研究了元素硫对渗氮及未渗氮试样腐蚀行为的影响。结果显示:P110钢经渗氮处理后,渗层组织由表及里依次为氧化物层、化合物层、扩散层,化合物层主要由Fe2C、Fe2N和Mn组成;化合物层结构致密,能对钢基体起到良好的保护作用,显著提高了P110钢耐硫腐蚀性能。 
      2020  Vol.  49(6):    76-81    [摘要](73)    [PDF](33)
    • 川南页岩气卧式过滤分离器流场分析
      林宇,伍坤一,吴国霈,李文胜,刘恩斌
      页岩气田生产中后期气井产量下降、压力减小,为保证产品气顺利外输需要启用压缩机进行增压生产。由于页岩气较常规气含有更多的颗粒物杂质,如果杂质分离不完全进入下游,将会导致压缩机损坏甚至停车,从而导致整个页岩气田的生产和集输调配受到影响,造成巨大的经济损失。过滤分离器作为页岩气进入增压机前的最后一道保障,分离效率尤为重要。目前,用数值计算方法对卧式过滤分离器分离效率的研究还较少。通过FLUENT软件对页岩气卧式过滤分离器进行数值模拟,研究分析设备内流场情况。计算结果表明,卧式过滤分离器滤筒部分能有效地分离固体和液体颗粒物杂质,液体颗粒粒径大于60 μm、固体粒径大于30 μm时,分离效率较高,整体分离效率可达96%以上,能有效地保护压缩机撬,优化了页岩气集输工艺,为页岩气田生产安全运行提供保障。 
      2020  Vol.  49(6):    82-86    [摘要](74)    [PDF](28)
    • 西南山区油气并行管道腐蚀速率分析
      王爱玲,韩雷,王彬彬,杨健,赵飞,陈程
      西南山区管道埋设地质条件复杂,多条管道在同一管道廊带并行敷设,每条管线均采用独立的阴极保护系统,线路阴极保护系统之间存在相互干扰的风险。对西南山区并行管道阴极保护系统通断电后目标管线阴保系统产生的影响进行了研究,并对相互干扰的管地电位进行了长达数月的连续监测,选取2个典型并行管段共计5处测试点进行腐蚀速率分析。结果表明,5处位置的土壤自然腐蚀速率为0.080~0.217 mm/a,阴保下的腐蚀速率为0~0.126 mm/a,阴极保护效果良好处腐蚀风险低,土壤自然腐蚀速率是阴极保护下腐蚀速率的几倍、十几倍,在阴极保护良好的条件下并行管道阴极保护间的相互干扰对管道的腐蚀影响效果并不显著。 
      2020  Vol.  49(6):    87-94    [摘要](75)    [PDF](35)
    • 管内相分隔状态下电磁流量计测量气液两相流的方法
      刘明
      针对电磁流量计测量气液两相流时测量精度和稳定性易受流型影响的问题,提出了一种管内相分隔状态下基于电磁流量计的气液两相流测量方法。利用旋流器将不规则的两相流入口流型整形成气芯-水环的对称型环状流,保证了权函数的有序分布,并引入空隙率修正了电磁流量计测量模型,提高了电磁流量计的测量精度。利用空气-水两相流为介质,通过室内实验对该测量方法进行了验证,结果表明,在管内相分隔状态下,电磁流量计的液相测量相对误差在±5%以内。研究结果为工业生产中的气液两相测量提供了一种很好的思路和方法,具有良好的应用价值。
      2020  Vol.  49(6):    95-100    [摘要](66)    [PDF](34)
    • 二维气相色谱技术在汽油含氧化合物和苯分析中的应用
      闫建康
      利用双柱切换-反吹二维气相色谱技术,将预柱中的被测物质切换到分析柱中,通过对色谱阀的切换时间和其他色谱条件的优化,建立了同时测定汽油中含氧化合物和苯的分析方法。结果表明,含氧化物和苯的检测范围为0.10%~20.00% 和0.05%~2.50%,加标回收率为96.4%~102.3%,方法的相对标准偏差均小于1.14%。该方法重现性好,检测结果准确、可靠。 
      2020  Vol.  49(6):    101-105    [摘要](63)    [PDF](28)
    • 原油贸易交接计量及标定系统设计探讨
      李增材,郭保玲
      原油贸易交接计量系统是不同公司间实现交接结算的重要装置,广泛应用于国内外油田、油库和输油管道站场,且普遍采用标准化或橇装化设计。标定系统用于校准计量系统,通常作为贸易交接计量系统的重要组成部分进行设计。国内外对于原油贸易交接计量系统的设计存在差异,对橇装化贸易交接计量系统的工艺流程、系统组成、设计难点和橇装化特点等进行了分析,可为贸易交接计量系统的橇装化设计提供参考和借鉴。 
      2020  Vol.  49(6):    106-110    [摘要](70)    [PDF](33)
    • 元坝气田蒸发母液深度处理技术研究与工艺设计
      朱国,孙天礼,陈伟,梁中红
      元坝气田污水处理厂蒸发母液为三效蒸发系统粗盐结晶后的残液,是复杂组分共存的高盐废水,处理难度极大。研究拟对蒸发母液进行深度处理,通过工艺比选和优化后,蒸发母液经过混凝沉降、CaCl2除SO2-4、UV+H2O2协同氧化除有机物的组合工艺处理后,出水水质为ρ(固体悬浮物)<50 mg/L,ρ(SO2-4)为4 200 mg/L,TOC值为459.25 mg/L。出水水质达到厂区采出水处理工艺进水水质要求,可回到厂区水处理工艺及装置进行处理,能有效解决母液处理和积压的难题。该组合处理工艺流程短、简单易维护,在一定程度上实现了蒸发母液的近零排放。 
      2020  Vol.  49(6):    111-116    [摘要](69)    [PDF](35)
    • 天然气放空管地面爆燃点火装置点火特性研究
      岑康,邓宇凡,刘丹,宋斌,王磊,罗飞
      针对目前对天然气放空管地面爆燃点火装置点火机理认识的不足,导致其一次点火成功率较低的问题,采用FLACS分析了典型地面爆燃点火装置传火管传火动态过程,探讨了传火管内可燃气体体积分数、可燃气体充装率以及传火管长度对其点火性能的影响。结果表明:传火管内的平均火焰传播速度为155 m/s,为爆燃过程;传火过程中传火管内的最大超压峰值高达2.5×105 Pa,须确保传火管具有足够的承压能力,且应固定牢靠;地面爆燃点火装置应在可燃气体和压缩空气进口管路分别增设流量计量仪表,使传火管内充装体积分数接近于9.5%的可燃气体,并确保充装率在40%以上;传火管的点火性能随其长度的增大而变差,尤其在传火管长度大于35 m后将快速变差。研究成果为天然气放空管地面爆燃点火装置的优化设计、安装固定与点火操作提供了理论支撑。 
      2020  Vol.  49(6):    117-124    [摘要](91)    [PDF](38)
    • 高磨地区含硫气田水除臭处理技术探讨
      周厚安,熊颖,康志勤,宋亮,刘友权,高晓根
      含硫气田水含硫化物、有机物等污染物,恶臭味大,易挥发,对周边环境和人员的影响及危害大。随着国家新《环境保护法》的实施,对含硫气田水的处理提出了更高要求。针对高磨地区含硫气田水的恶臭治理问题,简要概述了目前国内外含硫气田水脱硫除臭处理技术及其优缺点和适用条件,介绍了安岳气田高磨区块含硫气田水的处理现状。主要通过拉运和管输的方式将闪蒸后的气田水送至回注站处理后回注;结合现场含硫气田水化学除臭探索性试验,探讨了高磨地区含硫气田水拉运除臭的处理工艺和硫化物控制指标;对含硫气田水拉运除臭提出了先采取闪蒸或联合燃料气气提工艺脱硫,将水中硫化物质量浓度降至300 mg/L以下,然后再加注液体脱硫剂进行化学除臭的处理工艺,将处理后水中硫化物质量浓度控制在20 mg/L以下。 
      2020  Vol.  49(6):    125-130    [摘要](91)    [PDF](48)

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