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  • 《石油与天然气化工》
  • 2022年 第51卷 第4期
  • 出刊日期:2022-07-25
《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、新能源与新材料、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6个专栏。

2022年第51卷第4期

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    • 油气处理与加工
    • 无机盐与硫化氢对天然气三甘醇脱水的影响
      吕晓方,白博宇,高峰,柳扬,马千里,周诗岽
      目的探究无机盐与硫化氢(H2S)对天然气三甘醇脱水的影响规律。 方法综述了无机盐与硫化氢在三甘醇脱水性、再生性、流变性、发泡消泡性能以及腐蚀性等方面对天然气三甘醇脱水的影响。 结果随着三甘醇溶液中无机盐和硫化氢的富集,三甘醇溶液流变性下降,易发泡且消泡困难,还会与三甘醇发生反应,引起三甘醇变质,脱水效果明显下降。含硫化氢的三甘醇溶液具有腐蚀性,腐蚀管道和设备后产生铁离子,进一步影响三甘醇的性能。 结论由于三甘醇自身的化学结构易受破坏以及外界高温环境,使得三甘醇易发生变质。在天然气采用MDEA进行脱硫时,需要控制MDEA的添加量。建议:①深入研究三甘醇变质机理;②建立各无机盐离子与硫化氢对三甘醇溶液脱水性能影响的模型;③建立统一的三甘醇溶液废弃标准。 
      2022  Vol.  51(4):    1-6    [摘要](129)    [PDF](90)
    • 氮化碳基羰基硫水解催化剂工业侧线试验
      崔吉宏,周家伟,曹文全,邱奎,李长春,肖益鸿
      目的开发一种新型COS水解催化剂,使天然气中COS含量达到GB 17820-2018《天然气》的要求。 方法以工业级尿素制备氮化碳为载体,硝酸镁和硝酸铝为原料,采用共沉淀法在氮化碳表面生长镁铝复合氧化物,进行工业小试生产150 L氮化碳基羰基硫水解催化剂。在中石化元坝西南油气分公司净化厂脱硫单元开展了催化剂工业侧线试验。 结果该催化剂在温度为80~120 ℃、压力为4.8 MPa、空速为1 200~2 000 h-1的条件下对羰基硫的水解活性达到97.0%~99.5%以上。结论本研究制备的氮化碳复合镁铝氧化物作为COS水解催化剂,具有低温活性好、抗水及耐硫化氢能力强、机械强度高、稳定性能良好等优点,有望实现工业应用。 
      2022  Vol.  51(4):    7-12    [摘要](88)    [PDF](72)
    • 油田伴生气脱硫胺液无机膜净化工业试验研究
      滕建强,赵毅,赵德银,刘英杰,郭龙
      目的解决中国石化西北油田分公司所产高含硫伴生气在脱硫过程中因胺液发泡引起的拦液冲塔及净化气中H2S含量超标问题。 方法分析生产过程中存在的问题及其产生的原因,开展了伴生气脱硫胺液无机膜净化工业应用试验研究。 结果分析结果表明,伴生气夹带的固体颗粒物和油泥在胺液中累积及吸收过程伴生气中重烃凝析形成的乳化状油滴是导致胺液发泡、吸收效率低的主要原因。无机膜错流过滤净化胺液工业试验结果表明,该技术可使净化后胺液中油质量浓度和固体质量浓度均降低95%以上,且污染后的无机膜通过清洗即可恢复通量。胺液净化后,通过工艺优化,系统胺液质量分数由32%提高到40%,净化气中H2S质量浓度降至10 mg/m3以下,系统能耗降低25%以上。 结论采用伴生气脱硫胺液无机膜净化工艺后,胺液发泡性能显著降低,消除了拦液现象,解决了因胺液发泡引起的拦液冲塔和净化气中H2S含量超标问题,脱硫效率得到提高。该工艺在高含硫复杂伴生气脱硫过程的成功应用,可为同类装置提供参考。 
      2022  Vol.  51(4):    13-18    [摘要](82)    [PDF](69)
    • 大型硫磺回收装置运行异常原因分析及应对措施
      王会强
      目的结合硫磺回收装置的工艺特点,分析大型硫磺回收装置运行异常的原因,并找到应对措施。 方法①分析高温掺和阀阀芯腐蚀的原理,在检修窗口期及时更换阀门;②完善络合铁尾气处理流程,实现在线升级络合铁尾气处理单元脱硫反应器填料;③更换受损的蒸汽过热器及加氢反应器入口烟气换热器;④在检修窗口期及时处理焚烧炉炉头积垢。 结果解决了装置在生产过程中遇到的瓶颈问题,同时,含盐废水排放减少了25 200 t/a,排放尾气中SO2质量浓度≤10 mg/m3,连续达标运行超过600天。 结论实现了装置长周期达标排放,且排放指标优于GB 31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》,连续达标天数在同类装置运行记录中排名前列,可为同类装置的长周期运行提供参考。 
      2022  Vol.  51(4):    19-23    [摘要](102)    [PDF](74)
    • CO2捕集技术的研究现状与发展趋势
      刘志刚
      目的在全球节能减排的大背景以及我国“碳达峰、碳中和”的双碳战略目标指导下,有针对性地研究适用于不同工况的CO2捕集技术成为极其重要的研究趋势。 方法结合碳捕集领域最新发展动态,针对燃烧过程中CO2的排放,对比了吸收法、吸附法、深冷分离、膜吸收法、超重力法等技术的优缺点以及应用动态,分析总结了CO2捕集技术的发展趋势。 结果阐明了几种CO2燃烧后捕集技术的技术特点。明晰了当前吸收法中吸收剂的选择是核心,反应器与操作条件的优化是重点。对于吸附法,面向大规模工业应用,开发选择性高、吸附容量高、解吸能力强、价格便宜的吸附剂是关键。而对于膜技术,其特点是操作简便、灵活,但提高膜的性能依然是需要持续进行的研究。总体而言,阐明了几种捕集技术的特点、应用潜力和研究方向。 结论尽管当前已经有较多CO2吸收与分离技术得到广泛的研究与应用,但在具体应用中仍存在诸多问题,针对CO2吸收与分离的新材料、新溶剂的研究仍是碳捕集领域研究的前沿与热点课题。从碳捕集技术层面出发,今后的发展趋势很可能是两种或两种以上技术串联使用,以满足更多工况条件下的脱碳需求。 
      2022  Vol.  51(4):    24-32    [摘要](100)    [PDF](91)
    • 中间基油掺炼环烷基油生产橡胶填充油
      刘玉佩,曾海,徐鲁燕,田宏宇,于祺
      目的解决橡胶填充油生产原料单一的问题。 方法采用加氢处理催化剂A和B、异构脱蜡催化剂C、补充精制催化剂D对中间基和环烷基的混合油进行全氢法加氢试验。 结果在温度为382 ℃、315 ℃、240 ℃、空速为0.4 h-1、1.0 h-1、0.6 h-1、 氢油比为1 000∶1、800∶1、800∶1的条件下,经过加氢处理-异构脱蜡-补充精制-实沸点蒸馏过程后,380~400 ℃馏分段100 ℃黏度为6.208 mm2/s ,CA值为0,CN值为56.1%,满足HG/T 5085-2016《橡胶增塑剂 环烷基矿物油》中橡胶油N4006的标准;400~440 ℃馏分段100 ℃黏度为9.565 mm2/s,CA值为0,CN值54.7%,满足HG/T 5085-2016中橡胶油N4010的标准;>440 ℃馏分段100 ℃黏度为15.94 mm2/s ,CA值为0,CN值51.5%,满足HG/T 5085-2016中橡胶油N4016的标准。 结论验证了中间基油掺炼环烷基油生产橡胶填充油的可行性。 
      2022  Vol.  51(4):    33-37    [摘要](66)    [PDF](55)
    • 新能源与新材料
    • 高压氢气压缩因子计算模型研究
      王新跟,沈昱明
      目的针对目前高压氢气圧缩因子计算方法精度不足的问题,经比较后得出高压氢气压缩因子的精确计算模型。 方法讨论了几种计算高压氢气压缩因子的计算模型,包括直线方程、Virial(维里)方程、Van der Waals方程和Redlich and Kwong方程。对NIST提供的高压氢气密度数据换算为压缩因子数据,并对由模型计算的压缩因子与NIST数据作了比较。 结果在温度200~293 K、压力10~60 MPa范围内,Redlich and Kwong方程计算精度<1%。当p/T≥1 MPa/K时,NIST提供的高压氢气压缩因子数据可以拟合成一个直线方程,线性误差<0.55%。 结论采用Redlich and Kwong方程在较宽的温度、压力范围内计算高压氢气压缩因子可以获得较高的精确性。 
      2022  Vol.  51(4):    38-42, 50    [摘要](76)    [PDF](72)
    • 天然气及其凝液的利用
    • 超临界含杂质CO2管网停输再启动对水合物生成的影响
      陈兵,徐梦林,房启超,王香增
      目的在CO2管道输送过程中,输送管网的工艺参数在停输再启动工况下会发生变化,容易生成水合物堵塞管网。预测和分析CO2输送过程中水合物及水含量的生成规律,以保证管输的效率和安全性。 方法基于延长油田一期36×104 t/a输送管网设计,利用OLGA软件建立超临界含杂质CO2输送管网模型,在稳态输送下水合物生成的研究基础上,预测和分析停输再启动工况对水合物的生成位置和生成量等的影响。 结果在停输工况下,水合物生成温度和压力降低,水合物生成位置发生前移,在管网入口5 km处开始有质量浓度为0.18 kg/m3的水合物生成;而在再启动工况下,水合物生成温度增加,水合物生成量峰值为0.9 kg/m3,水合物生成区段减短且生成位置后移至管网20 km处。 结论模拟结果可以较好地指导延长油田管网设计,为管网的安全运行提供理论依据。 
      2022  Vol.  51(4):    43-50    [摘要](71)    [PDF](58)
    • 天然气深冷装置投产前循环干燥技术的应用
      嵇翔,陈波,李莎,闫二轮,殷春雷,程会,武钱浩,许江铭
      目的塔里木油田天然气乙烷回收工程的部分系统设计压力达到8.0 MPa,采用水压试验模式,以保证工程施工过程中管线设备强度试压安全。为避免水压试验装置运行冻堵,保证装置顺利试车及长期平稳运行,需要高效完成天然气深冷回收装置投产前的干燥操作。 方法在较全面地调研分析目前国内天然气深冷装置普遍采用的干燥方法及其存在不足的基础上,对塔里木油田天然气乙烷回收工程的循环干燥工艺技术进行优化改进。 结果经过装置后期投产运行检验,优化后的循环干燥工艺流程的干燥效果好,实现了干燥气体“近零排放”,有效避免了装置水压试压后的冻堵问题。 结论①即使采用气压试验装置,建议投产前同样要开展系统干燥工作;②结合工程实践情况,明确了循环干燥压力、流量、温度、水露点检测等参数确定原则;③针对实践中存在的不足,提出了切实可行的解决措施及建议,可为其他天然气深冷装置的干燥操作和相关设计提供参考。 
      2022  Vol.  51(4):    51-57    [摘要](82)    [PDF](72)
    • DHX工艺轻烃合格率低问题分析及工艺优化
      邹浪,李宝强,殷珠辉,袁标
      目的解决天然气处理能力及轻烃产品质量均未达到设计指标的问题。 方法针对某终端投产至今,天然气制冷单元处理量在接近设计值的工况下,存在DHX工艺轻烃产品合格率低、制冷单元系统易回温、操作稳定性差等问题,通过优化设计操作、重新校核选型关键仪器仪表、制定新的工作制度等方式,对制冷单元DHX工艺处理能力及相关工艺参数进行了分析测试。 结果单套制冷满负荷连续运行90天,轻烃产品中C3+C4回收率始终大于95%,解决了制冷单元DHX工艺轻烃产品合格率低的问题。 结论该方法可为同类型轻烃回收装置提高产品合格率提供经验借鉴。 
      2022  Vol.  51(4):    58-63    [摘要](75)    [PDF](67)
    • 油气田开发
    • 吉木萨尔页岩油H2S成因分析
      石彦,谢建勇,谢俊辉,梁成刚,鄢雨,韩慧玲,陈磊
      目的针对吉木萨尔页岩油生产过程中存在的H2S问题,开展了H2S成因分析。 方法对硫元素同位素和SRB种类、生物成因反应条件进行了分析。 结果实验表明,吉木萨尔页岩油H2S为生物成因,产出液中SRB、SO2-4含量与井口H2S含量呈正相关, 通过16SrRNA技术鉴定出适宜30 ~40 ℃中温型的SRB 3种,适应60~100 ℃高温型的SRB 6种,在温度为35~100 ℃、矿化度为(0.2~8.0)×104 mg/L、pH值为4~9范围内均可正常生长,满足生物成因的条件。SRB可依赖压裂液大量繁殖,促进了H2S的形成。 结论针对生物成因,制定了以杀菌剂替代化学除硫剂的工艺,现场试验8井次,井口H2S含量降至安全阈限值以下,同比除硫费用降低40.9%,为有效治理H2S提供了依据。 
      2022  Vol.  51(4):    64-68    [摘要](79)    [PDF](68)
    • 预测天然气斜井临界携液流量新方法
      王月杰,张宏友
      目的Turner模型和李闽模型是现场应用比较广泛的气井携液模型,二者是以直井为基础建立的,且假定曳力系数为定值,没考虑井斜角和曳力系数对临界携液流量的影响。为了准确预测天然气斜井临界携液流量,分析了天然气斜井中液滴的受力情况,建立了预测天然气斜井临界携液流量新模型。 方法该模型考虑了雷诺数变化对曳力系数的影响,对比不同曳力系数计算模型的精确度,优选出Barati模型计算天然气斜井中液滴的曳力系数,推导了该模型相对于Turner模型的修正系数,并给出了修正系数表。 结果通过实例将新模型与Belfroid模型、杨文明模型和李丽模型进行比较,结果表明,新模型计算结果与现场数据吻合最好,准确率为94.6%。 结论新模型可用于对天然气斜井积液的判断。 
      2022  Vol.  51(4):    69-74    [摘要](79)    [PDF](69)
    • 焊缝合金化对碳钢焊接接头微观组织和耐蚀性的影响
      蒋雪梅,艾方彬,吴华
      目的针对某气田采出水环境中出现的碳钢焊缝腐蚀问题,加入Mo、Cr、Ni、Cu等微量金属元素对焊条进行微合金化。 方法在60 ℃的气田采出水中用浸泡腐蚀方法系统地评价了5种不同组织的碳钢焊缝金属的耐蚀性。 结果加入Mo、Cr等元素,可以起到细化晶粒,提高耐蚀性的作用。 结论在焊条中加入质量分数分别为12%的Cr、1.5%的Ni、1.6%的Mo或0.8%的Cr、0.3%的Ni、0.3%的Cu,可以提高焊缝组织的抗电化学腐蚀性。腐蚀产物的成分主要是FeCO3,部分样品还包含有少量FeS或FeS2及CaCO3。 
      2022  Vol.  51(4):    75-79    [摘要](69)    [PDF](58)
    • 元坝气田埋地柔性钢骨架复合管非开挖检测分析
      曾德智,袁海富,孙天礼,何欢,朱国,杜友如
      目的为评估元坝气田污水输送复合管的完整性,提出了一种针对埋地柔性钢骨架复合管的非开挖检测方法。 方法该方法依据电位梯度值判定管道的完整性,首先使用交流电位差测量仪检测管线上方电位梯度值,判断管线防护层是否存在破损并确定破损点位置;然后对破损处电位梯度值进行分级,并确定防腐层破损程度;最后利用GPS定位测量仪对破损点进行精确定位。 结果利用该技术对元坝气田污水管线进行无损检测,共检测出5处防腐层破损点,开挖验证后发现各处防腐层均有不同程度的损伤,破损情况与检测结果吻合。 结论提出的非开挖检测方法可以实现埋地柔性钢骨架复合管的无损检测,可精确定位出柔性钢骨架复合管的防腐层破损点,检测结果准确可靠。 
      2022  Vol.  51(4):    80-83, 94    [摘要](73)    [PDF](59)
    • 酸性气田缓蚀剂现场效果评价技术及应用
      陈文,莫林,何益杉,陈力力
      目的利用气田水分析、现场腐蚀监测/检测等方法形成酸性气田缓蚀剂现场效果评价技术。 方法在实验室考查了缓蚀剂残余质量浓度分析、超声波测厚、电化学探针等方法的有效性。 结果缓蚀剂残余质量浓度标准曲线拟合值相关系数在99.9%以上、超声波测试结果相对误差最高在0.67%、电化学探针作为评价缓蚀剂的效果手段具有相当的灵敏性。 结论利用形成的酸性气田缓蚀剂现场效果评价技术,在龙王庙某原料气管线开展应用,结果表明可以有效评价缓蚀剂现场应用效果,评价结果与现场腐蚀检测结果相吻合。 
      2022  Vol.  51(4):    84-88    [摘要](76)    [PDF](64)
    • 苏里格桃X区块气藏储层的解水锁剂研究
      吴轶君,董星言,郑兴升,鲁晓华,李东,潘敏,曾文强,何家兴
      目的随着苏里格气田规模化开发,开采过程中因水锁效应导致的低产低效气井逐年增多,针对苏里格桃X区块生产需求和气藏水锁问题,进行气井储层水锁伤害解除技术对策研究。 方法通过开展室内药剂研究,采用氟碳类和两性离子型表面活性剂、润湿反转剂等体系复配 研制出适合该区块的解水锁剂。 结果苏里格桃X区块渗透率极低,平均含水饱和度45%左右,水锁指数小于0.3,水锁强度中等偏强。解水锁剂能够使岩心的润湿性由亲水逐渐变得疏水,接触角增大10°,有效改变了岩石润湿性且能够降低储层流体界面张力,储层渗透率最终能够恢复至原来的93.86%,现场试验后单井日均增产0.409 7×104 m3。 结论该体系解水锁剂适用于研究区块,能有效解决气井水锁问题。 
      2022  Vol.  51(4):    89-94    [摘要](69)    [PDF](59)
    • 分析计量与标准化
    • 一种用于测定天然气发热量的声光关联法
      罗勤,刘海峰,程勇,李晓红,丁思家,周理
      目的介绍一种利用声速和可见光光谱关联测定天然气发热量的方法,以便国内天然气质量检测和能量计量工作者与企业能更有效地开展该方法的研究和标准化,同时也为天然气发热量测定方法提供更多样性的选择。 方法在对比分析各种天然气发热量测定方法和相关标准优缺点的基础上,介绍了利用声速和可见光光谱关联测定天然气发热量的方法原理,并分析了一组气体标准物质采用气相色谱法和介绍的关联法测定获得的发热量数据。 结果利用声速和可见光光谱关联测定的天然气发热量测定值与按GB/T 11062-2020《天然气 发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法》的计算值一致性较好,对6种模拟天然气的二元气体标准物质,相对偏差在0.03%~0.42%之间;对5种模拟天然气的多元(最多14个组分)气体标准物质,相对偏差在-0.45%~0.38%之间。 结论初步验证了利用声速和可见光光谱关联法测定天然气发热量的可行性。该方法具有1 s内可获得多个数据、与流量测量同步、测量不受气体组分的限制和H2影响的特点和优势。建议进一步开展准确度、测定范围、精密度以及现场应用的研究,并适时建立标准方法、发热量直接燃烧0级测试装置和气体压缩因子、密度等测试装置。 
      2022  Vol.  51(4):    95-100    [摘要](79)    [PDF](72)
    • 混氢天然气管道标准孔板流量计适应性研究
      王国云,李长俊,贾文龙
      目的将氢气掺入天然气管道中会改变管道内气体的性质和流动状态,可能会影响标准孔板流量计计量准确度,采用ANSYSY Fluent对混氢天然气管道标准孔板流量计进行适应性研究。 方法比较了不同混氢量的天然气对流出系数、可膨胀系数、相对密度系数、超压缩系数、流速及差压的影响。 结果在303.15 K、3 MPa,混氢量为0%~30%的条件下,随着混氢量的增加,会导致差压上升;导致相对密度系数、可膨胀系数和超压缩系数下降;导致流速上升,使测量流量增加。 结论由于氢气的发热量低于天然气,因此,针对混氢天然气,建议采用能量计量。混氢天然气不会对标准孔板流量计准确度产生较大影响。 
      2022  Vol.  51(4):    101-106    [摘要](75)    [PDF](68)
    • 安全与环保
    • 页岩气热解油基钻屑残渣路基填料的制备及其性能研究
      焦艳军,唐春凌,吴潇,何坤忆,杨震寰
      目的为探索页岩气热解油基钻屑残渣路基填料的可行性,采用石灰和粉煤灰作为复合材料,进行油基钻屑改性研究。 方法比较不同矿物材料复配比例及掺量对改良残渣无侧限抗压强度和污染物浸出特性的影响效果,探究了残渣替代天然土的比例对改性路基填料击实特性和CBR值的影响规律。 结果残渣固化后的无侧限抗压强度(7天)、CBR值分别可达3.93 MPa和15.5%,浸出液污染物均达到GB 8978-1996《污水综合排放标准》要求。 结论复合矿物材料水化生成的水化硅酸钙、水化铝酸钙、氢氧化钙、碳酸钙和矿物材料自身均对重金属离子具有固化稳定作用,因此,对污染物可实施有效封堵和吸附,从而抑制污染物的浸出,同时可使固化体结构致密化,承载力得以提高,该体系具有良好的应用前景。 
      2022  Vol.  51(4):    107-112    [摘要](74)    [PDF](64)
    • 热带假丝酵母菌对含油污泥的修复潜力研究
      孙妩娟,王琴婷,王历历,柯从玉,张群正,王嗣昌
      目的从油田含油土壤中筛选出了一株石油高效降解菌株—热带假丝酵母菌,实验对其降解石油的特性进行研究。 方法通过红外光谱及薄层色谱对热带假丝酵母菌的代谢产物进行分析,并采用气相色谱法及四组分实验对热带假丝酵母菌降解前后的石油含量及组成进行了检测。 结果实验发现,该菌株的适宜生长温度为30~35 ℃,当温度为32 ℃时,其在7天内对石油的降解率可以达到81.6%,而且对较难降解的芳香烃和沥青质也有良好的降解效果。针对初始含油率为5.21%的含油污泥,其在90天内对石油的降解率达到80.5%。 结论实验所筛选的热带假丝酵母菌能够以葡萄糖和原油为唯一碳源代谢脂肽类生物表面活性剂,该脂肽表面活性剂具有很强的表面活性,对石油具有良好的乳化分散作用,且该菌株对原油具有很高的降解效率。实验所筛选的热带假丝酵母菌在含油土壤的修复方面具有良好的应用潜力。 
      2022  Vol.  51(4):    113-118    [摘要](62)    [PDF](60)
    • 加氢裂化装置加工高硫原料油问题分析
      涂连涛,雷小春,董改利,张卫成,马向伟
      目的为管控加氢裂化装置加工高硫原料油带来的风险,对加工高硫原料油导致的生产问题进行全面总结,对REAC系统腐蚀原因进行重点分析。 方法逐项计算影响REAC系统腐蚀的主要参数,与设计规范或有关研究成果对比。 结果通过分析可知,循环氢H2S体积分数上升,造成REAC系统腐蚀因子Kp、H2S分压上升,导致REAC空冷管束和出口弯头腐蚀加剧。 结论加工高硫原料油对加氢裂化装置的长周期平稳运行造成严重的不利影响,建议在成品柴油需求下降时,将硫质量分数较低的直馏柴油掺入加氢裂化原料,一方面增产航煤和尾油,降低柴汽比,另一方面降低原料硫质量分数。建议在生产操作过程中严格控制循环氢H2S体积分数,确保腐蚀因子Kp<0.2。 
      2022  Vol.  51(4):    119-124    [摘要](72)    [PDF](54)

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