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  • 《石油与天然气化工》
  • 2020年 第49卷 第4期
  • 出刊日期:2020-08-25
《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,是我国唯一一家全面报道油气处理、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4期

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    • 油气处理与加工
    • 分子筛脱除天然气中硫醇技术研究
      赵国星,朱雯钊,杨威
      为了满足GB 17820-2018《天然气》中总硫含量指标升级的要求,研究了不同类型分子筛对天然气中硫醇的脱除性能,重点考察了13X分子筛对硫醇的吸附及再生性能。实验结果表明:3A分子筛几乎不吸附硫醇;4A分子筛对硫醇吸附容量较小;5A分子筛、13X分子筛对硫醇吸附能力相对较强。13X分子筛对硫醇、H2S吸附能力顺序为:乙硫醇>甲硫醇>H2S;吸附甲硫醇的13X分子筛适宜的再生温度范围为200~250 ℃,吸附乙硫醇的13X分子筛适宜的再生温度范围为250~300 ℃,再生从难到易的顺序为:H2S>乙硫醇>甲硫醇。 
      2020  Vol.  49(4):    1-7    [摘要](219)    [PDF](115)
    • 低返混喷射态塔盘在伴生气脱硫工艺中的应用
      赵毅,赵德银,崔伟,侯建平
      西北油田高含硫伴生气在采用甲基二乙醇胺(MDEA)溶液脱硫净化过程中存在频繁的拦液冲塔及净化气中H2S浓度超标等问题。分析结果表明,其主要原因是伴生气体系中重烃含量高导致胺液易发泡及塔板效率低。提出并设计了一种基于喷射态原理的新型逆流低返混喷射态塔盘结构(SDST)。水力学试验结果表明,相比F1浮阀塔盘,SDST压降可降低10%,通量可提高30%,操作弹性基本不变。SDST塔盘在伴生气脱硫过程的工业应用结果表明,SDST塔盘具有良好的抑制发泡性能,可有效解决伴生气脱硫过程的拦液冲塔问题,同时,塔板效率提高10%以上,有效解决了伴生气脱硫过程中因塔板效率低导致的净化气中H2S浓度超标问题。 
      2020  Vol.  49(4):    8-13    [摘要](141)    [PDF](63)
    • 天然气中有机硫固定床转化催化剂的研究
      刘宗社,李金金,陈昌介,朱荣海
      针对川东北高含硫气田开发中的高浓度有机硫问题,利用多元金属络合固定床转化催化剂制备技术,研究开发了天然气中气相固定床羰基硫(COS)水解催化剂,实验考察了催化剂在不同温度、空速、气体组成下的水解转化率影响,根据研究结果推荐了天然气中COS水解催化剂的使用条件。以川东北高含硫气田胺液吸收塔出口湿净化气为基础,当COS质量浓度为200~300 mg/m3时,考察了催化剂连续运行200 h的COS水解性能稳定性。结果表明,COS水解率大于97%,反应器出口COS质量浓度小于10 mg/m3。天然气中气相固定床催化水解技术和配套水解催化剂可用于解决川东北高含硫气田以COS为主的有机硫脱除处理,使商品天然气达到GB 17820-2018《天然气》中总硫质量浓度小于20 mg/m3的要求。 
      2020  Vol.  49(4):    14-21    [摘要](160)    [PDF](72)
    • 间接电解硫化氢新体系的研究
      吕增,俞英,商杰,黄海燕
      在间接电解硫化氢(H2S)新体系中,采用EDTA-Fe(Ⅲ)吸收液对H2S进行吸收处理,将反应后的吸收液进行电解再生。考察了吸收剂质量分数、H2S摩尔分数、吸收液pH值对脱硫速率的影响、不同电极对电解再生反应的影响及阴阳极再生过程中的电流效率。结果表明:在吸收阶段,H2S含量及吸收液pH值的升高使脱硫速率加快;在电解阶段,EDTA-Fe(Ⅱ)在电解电势大于-0.2 V时,氧化电流随电极电势增加快速上升,在石墨电极的电解再生体系下,阳极反应EDTA-Fe(Ⅱ)氧化为EDTA-Fe(Ⅲ)的电流效率随电极电势增加而增加,阴极为高纯度氢气。新体系兼有湿法吸收对H2S的高吸收率,同时在吸收液再生时回收了氢资源,具有H2S污染处理及高资源回收率的双重效果。 
      2020  Vol.  49(4):    22-26, 31    [摘要](126)    [PDF](67)
    • 天然气净化装置TEG脱水系统盐沉积问题分析
      崔吉宏,李长春,卢克超,曹振涛,李卓彦
      针对天然气净化装置TEG脱水系统盐沉积引发再沸器溶剂侧结垢并造成产品天然气水露点升高的问题,通过红外光谱分析、液质联用分析等方法,对TEG溶液组分、垢样组分进行了分析。结合现场实际工艺调控情况,确定了产生盐沉积的原因为盐类化合物和有机溶剂等随天然气进入TEG系统,促使TEG发生变质形成污垢。实验比选了10种固体材料对TEG的吸附效果,发现大孔吸附树脂D101对TEG有较好的净化效果,可为同类装置解决类似问题提供参考。 
      2020  Vol.  49(4):    27-31    [摘要](150)    [PDF](66)
    • 300×104 t/a重油催化裂化装置的MIP工艺技术改造
      周亚堃,刘彬,马明亮
      为解决中国石油兰州石化分公司汽油池烯烃无法满足车用乙醇汽油调合组分油国Ⅵ(B)标准的问题,在300×104 t/a重油催化裂化装置上进行了MIP工艺技术改造。MIP工艺技术是中国石化石油化工科学研究院研制的串联提升管反应器形式的新型反应系统,通过提升管设置串联的第二反应区,强化氢转移和异构化反应,达到降低汽油中烯烃含量和增加汽油辛烷值的目的。装置自2019年6月首次开工以来运行平稳,通过对比分析工艺技术改造前后汽油中烯烃含量、RON、蒸汽消耗、经济性能等主要经济技术指标,汽油中烯烃体积分数达到设计要求,较改造前降低7.2%,RON上升1个单位,反应再生系统蒸汽消耗量降低8.3 t/h。装置在操作优化与经济性的提升方面也具有良好的效果。 
      2020  Vol.  49(4):    32-36    [摘要](143)    [PDF](80)
    • 天然气及其凝液的利用
    • 含油浮渣与高粱秆协同制备活性炭的研究
      汤超,关娇娇,邓皓,谢水祥
      以含油浮渣和高粱秆为原料协同制备活性炭,制备过程分为低温炭化制备炭前体和高温活化制备活性炭两个阶段。炭前体的制备条件为含油浮渣与高粱秆质量比3∶1,炭化温度450 ℃,炭化时间2 h。制备的炭前体表面具有一些孔道,其浸出液重金属含量不超标,使用过程中不会造成重金属污染。利用正交实验和单因素实验对炭前体高温活化制备活性炭的影响因素进行了深入研究,确定的最佳活化条件为以KOH为活化剂,炭前体与KOH质量比1∶4,活化温度800 ℃,升温速度15 ℃/min,活化保温时间1 h。制备的活性炭表面分布着众多孔隙,大孔深处可见若干层小孔,孔径分布以微孔和介孔为主。比表面积、孔隙体积、平均孔径和碘吸附值分别达到1 648.74 m2/g、1.84 cm3/g、1.76 nm和957.82 mg/g,均超过了市售的木质商品活性炭。
      2020  Vol.  49(4):    37-41    [摘要](129)    [PDF](73)
    • NH4HCO3水热处理对氧化铝孔结构与表面性质的影响
      季洪海,刘璐,凌凤香,王少军,张会成
      分别对硫酸铝-偏铝酸钠法制备氧化铝过程中形成的滤饼、水合氧化铝及氧化铝进行NH4HCO3水热处理,并应用XRD、FT-IR、SEM、N2吸附-脱附、吡啶吸附-脱附等技术分析NH4HCO3水热处理对氧化铝孔结构与表面性质的影响。研究发现,不同阶段物料经NH4HCO3水热处理后可提高氧化铝的可几孔径及不同程度降低氧化铝表面总酸、弱酸、中强酸含量,并改变氧化铝表面羟基结构。其中,滤饼经NH4HCO3水热处理后制得的氧化铝与未处理氧化铝相比,可几孔径由5 nm左右提高至8 nm左右,孔容及比表面积略有降低,表面总酸量由0.47 mmol/g降低至0.30 mmol/g。不同阶段物料经NH4HCO3水热处理后都形成了微米级棒状氧化铝,由于微米级棒状氧化铝的生成从而影响氧化铝孔结构与表面性质。 
      2020  Vol.  49(4):    42-47    [摘要](115)    [PDF](63)
    • 前驱试剂对铬系催化剂丙烷脱氢反应的影响
      潘淑倩,余金鹏,徐华胜,周永贤,张丽,王鹏飞
      分别以硝酸铬、三氧化铬、重铬酸钙和重铬酸钾为前驱试剂,制备了丙烷脱氢铬系催化剂,催化剂中Cr名义负载量(w)均为11%,在质量空速0.7 h-1、反应温度600 ℃的条件下,考察了催化剂的丙烷脱氢活性。通过XRD、SEM、NH3-TPD、H2-TPR、UV-vis等方法对不同铬前驱试剂合成催化剂的晶体结构、表面形貌、表面酸性、表面还原性、Cr元素价态进行表征;利用固定床微型反应装置测定了催化剂的丙烷脱氢反应活性;借助高频红外碳硫仪、热裂解GC-MS和原位红外等手段对反应后催化剂积炭量、积炭种类、反应中间产物进行分析。结果表明:以硝酸铬、三氧化铬为前驱试剂的催化剂Cr(III)-RC、Cr(VI)-RC表面以弱酸位点为主,高价铬(Cr6+)易被还原,丙烷转化率与丙烯选择性较高。以重铬酸钙、重铬酸钾为前驱试剂的催化剂Cr(VI)-Ca-RC、Cr(VI)-K-RC表面以中强酸位点为主,高价铬(Cr6+)不易被还原,积炭副反应较强,丙烷转化率与丙烯选择性较低。合理调节催化剂表面酸性,促进高价铬(Cr6+)的还原,将有利于制备高性能铬系丙烷脱氢催化剂。 
      2020  Vol.  49(4):    48-55    [摘要](129)    [PDF](70)
    • 基于分子表征的重油丙烯潜产率模型及应用
      蔡新恒,魏晓丽,梁家林,孙岩峰,刘颖荣,刘泽龙
      从烃分子生成丙烯的反应出发,提出原料丙烯潜产率的分子水平模型,通过重油分子水平表征结合催化裂解反应化学研究,归纳出重油丙烯潜产率模型及其数学表达式。基于所构建的重油丙烯潜产率模型,获得催化裂解多产丙烯的较优烃分子类型,可为多产丙烯的原油、重油等原料的甄选以及对中间基等非理想原料的加氢改质提供参考方向。进一步对原油基属类型涵盖石蜡基、中间基和环烷基的几种减压蜡油及其加氢尾油的丙烯产率进行评价,结果表明,催化裂解丙烯实际产率和低碳烯烃产率均随着原料丙烯潜产率PPY指标的增大而相应提高,并且分别存在较好的线性相关性。 
      2020  Vol.  49(4):    56-61    [摘要](120)    [PDF](69)
    • 油气田开发
    • 酸气回注井管柱剩余寿命预测及选材研究
      杨利萍,王建海,李海霞,彭政德,喻智明,曾德智
      为得出酸气回注环境下不同油管钢的腐蚀规律和安全服役寿命,利用高温高压釜模拟酸气回注井井下工况,在温度90~150 ℃、H2S体积分数为55%、CO2体积分数为45%的条件下开展了腐蚀失重实验,研究了不同温度下T95钢、P110SS钢、G3钢的腐蚀性能,并结合SEM与EDS对腐蚀产物进行了表征分析,最后基于均匀腐蚀速率对油管柱的腐蚀寿命进行了预测。结果表明:随着温度的升高,T95钢及P110SS钢在液相中的腐蚀速率先增大后减小,120 ℃时达到最大值,T95钢的腐蚀速率为1.337 9 mm/a、P110SS钢为0.842 6 mm/a;在气相中,两种钢的腐蚀速率均随温度升高而增大,150 ℃时达到最大值,T95钢的腐蚀速率为0.249 0 mm/a、P110SS钢为0.233 9 mm/a;G3镍基合金钢表现出良好的抗腐蚀性能,各工况下均满足油田腐蚀控制指标0.076 mm/a。在120 ℃液相苛刻工况下,T95油管钢的安全服役年限为2.8年,P110SS油管钢为6年;在150 ℃气相苛刻工况下,T95油管钢的安全服役年限为14.9年,P110SS油管钢为21.3年。由于G3镍基合金钢在不同工况不同温度下均无明显腐蚀,则不对其作腐蚀寿命预测。明确了酸气回注环境中3种油管钢的腐蚀性与其安全服役年限,为酸气回注井的选材和针对性制定腐蚀防护对策提供了依据。 
      2020  Vol.  49(4):    62-68    [摘要](178)    [PDF](81)
    • 川中含硫区块回注井油套管腐蚀及缓蚀剂防护
      顾锡奎,杨辉,张楠革
      川中地区气田水在回注过程中暴露出井下管束断落、腐蚀穿孔及窜漏等现象。其中,由于腐蚀导致停注的回注井占停注井的35%以上。从腐蚀评价结果发现,川中含硫区块在役回注井油套管处于中度和严重腐蚀,温度升高腐蚀加剧,且呈现局部腐蚀特征。通过对缓蚀剂溶解性和防腐效果评价,筛选出适合川中含硫区块回注井的井下油套管缓蚀剂CT2-19C,其液相缓蚀率>80%。 
      2020  Vol.  49(4):    69-72    [摘要](126)    [PDF](70)
    • 高温高压凝析气藏井筒结垢及除垢研究
      姚茂堂,刘举,袁学芳,吴红军,黄龙藏,彭芬
      塔里木油田迪那2高温高压凝析气藏共有生产井25口,其中有19口井存在井筒结垢堵塞的问题。由于迪那2气田目前主要是产凝析水,国内外尚无凝析水结垢的系统研究成果。现有的除垢剂除垢效果慢、成本高,急需开展高温高压凝析气藏井筒的结垢分布规律、垢成分、结垢原因及除垢措施研究。通过对井筒精确分段取样、室内测试、结垢原因分析及除垢措施研究,明确了井筒结垢主要集中在井筒变径的局部位置;凝析水结垢主要是生产过程中部分束缚水转变为可流动地层水,部分充填物的溶解提供了矿物离子,井筒变径位置的涡流作用引起流场、流态和相态变化,导致液体的聚集和再蒸发,从而产生结垢(盐析);土酸酸化可高效解除井筒结垢堵塞。开展了高温高压凝析气藏井筒凝析水结垢分析研究,提出除垢措施,提供了井筒凝析水结垢的理论基础,有效恢复了气井的正常生产。 
      2020  Vol.  49(4):    73-77    [摘要](135)    [PDF](73)
    • 塔河油田非金属管失效分析与评价体系的建立
      许艳艳,葛鹏莉,肖雯雯,王孟欣,林平林,卿双永,高多龙,刘青山,陈苗,张晓灿
      非金属材料在油田的应用虽缓解了传统金属材料的腐蚀等问题,但其他方面的失效仍然存在。对塔河油田某计转站HDPE内穿插修复管线开裂失效、某联合站污水外输管线玻璃钢法兰渗漏失效、某单井用塑料合金复合管内衬起泡失效3个典型失效案例进行了系统分析,由此提出了油田用非金属管失效分析与评价体系的基本方法。 
      2020  Vol.  49(4):    78-82    [摘要](135)    [PDF](87)
    • 分析计量与标准化
    • 天然气总硫在线分析标准化研究
      周理,王伟杰,邢鹏飞,王晓琴,王微微,沈琳
      随着天然气产业绿色发展的趋势,天然气产品质量快速升级,关键指标总硫含量的分析测试技术水平也亟需提升,以满足在线监测的生产需求。在对天然气产业及技术指标发展动态的广泛调研和分析基础上,介绍了已取得的总硫检测技术国际标准化研究成果,并开展了3种总硫在线检测方法(GC-μTCD、GC-IMS、GC-FPD)的检测限、重复性、相对一致性的实验研究。结果表明,3种方法具备检测天然气中总硫(硫化合物加和)的能力,为未来总硫在线分析方法选择和优化奠定了基础。最后,提出实现天然气总硫在线检测是未来发展的必然趋势,下步将继续深入开展在线总硫色谱法检测技术和国际标准化工作,为天然气绿色发展提供技术支撑和标准化保障。 
      2020  Vol.  49(4):    83-89, 108    [摘要](177)    [PDF](79)
    • 油井液量含水自动测量新技术的应用
      鄢雨,石彦,冯小刚,蒋轩宇,张绍鹏
      通过对现有计量技术的分析研究,研发了适合于螺杆泵、无杆泵采油方式的油井产液量、产油量及含水率测量技术,并研制了一种新型的液量含水自动计量撬。室内实验和现场试验表明,该计量撬运行可靠,测量结果准确度高,产液量和产油量测量结果误差在±10%以内,含水测量结果误差在±5%以内,满足油气田地面工程油气集输处理工艺设计规范的要求。液量含水自动计量撬的研究应用能简化油田集输工艺,减少地面建设费用,解决了针对螺杆泵、无杆泵等采油方式无有效单井在线计量方法的难题,填补了技术空白。 
      2020  Vol.  49(4):    90-94    [摘要](146)    [PDF](86)
    • 天然气中C6+组成不同定量方式对发热量计算结果的影响
      曾文平,王伟杰,王晓琴,蒲长胜,周文娟
      天然气的发热量是计算天然气能量的一项主要基础参数,其结果是否准确可靠对能量计量有着重要影响。采用气相色谱法分析天然气的组成,然后通过组成数据计算天然气的发热量是最常用的检测方法,而天然气中重烃组分含量(C6+组成)的准确分析又是影响发热量计算结果的重要因素。概述了分析C6+组成常用的几种定量方式,通过分析实际天然气样品,讨论比较了C6+组成不同定量方式对高位发热量的影响。结果表明:随着天然气中C6+含量的增加,不同定量方式对计算发热量结果有明显影响,当天然气中C6+摩尔分数大于0.1%时,不同定量方式获得高位发热量的最大偏差可达0.24%。提出了针对重烃含量较高的天然气,选择C6+组成定量方式的建议,其结论对我国未来实施天然气能量计量具有参考意义。 
      2020  Vol.  49(4):    95-100    [摘要](151)    [PDF](82)
    • 安全与环保
    • 不同土壤对输气管道泄漏扩散影响模拟分析
      金龙,陈樑,王海燕,张昇
      针对埋地输气管道泄漏气体在土壤中的迁移过程,以FLUENT软件为平台,研究了泄漏气体在土壤中的对流扩散规律,得到泄漏后的气体会在管道泄漏口形成椭球形的高浓度区,以浓度差为主要推动力的横向扩散小于以压力差为主要推动力的纵向对流,该结论与全尺度试验结论吻合。以甲烷爆炸下限扩散半径与地面甲烷质量分数的变化为尺度,研究了土壤性质包括土壤孔隙率、土壤含水率、土壤密度对气体对流扩散行为的影响,得出土壤孔隙率才是影响气体对流扩散行为的重要因素。模拟所得结论为埋地管道泄漏风险评估、事故应急疏散、管道设计与施工等提供了参考。 
      2020  Vol.  49(4):    101-108    [摘要](152)    [PDF](68)
    • 关于LNG储罐连续型泄漏的动态风险分析
      杨凌鹏,杜胜男,王卫强,王博,耿孝恒
      为动态研究LNG储罐的失效风险,利用蝴蝶结模型和贝叶斯模型识别导致泄漏的关键因素,预测各主要事件,即泄漏和各事故的发生概率;根据异常事件历史记录,动态更新各主要事件发生概率;基于无环量圆柱体绕流的风速矫正模型对高频高危事故进行了情景模拟。将上述方法应用于某LNG接收站储罐,研究结果表明:在73个基本因素中,附属管道应力腐蚀、阀体与阀盖接触不良、外部超压冲击、台风和部分人为及管理因素等是导致LNG储罐泄漏的主要原因;考虑到事件的多态和相对性后,泄漏概率从8.42×10-3增至9.28×10-2,各事故风险亦呈逐年递加态势,根据历史数据,最终增长幅度均可达111.06%;高危事故中喷射火和闪火最有可能发生,在既定条件下影响范围最大分别可达93.7 m和436.0 m,很可能会形成多米诺事故,造成严重的危害。 
      2020  Vol.  49(4):    109-116, 122    [摘要](162)    [PDF](83)
    • 污水储罐内牺牲阳极保护电位研究
      周勇,周攀虎,张世虎,董会,刘彦明,孙良,姚建洮
      为研究牺牲阳极数量、布局等对污水储罐保护性能的影响,分别表征了阳极数量为0、1、12、16、20个时的阴极保护电位分布情况。结果表明:Al-Zn-In系铝合金阳极材料第二相分布较均匀,材料较均匀溶解;储罐在污水中无阳极保护时的腐蚀电位约为-0.482 V;阳极数量为20个时,腐蚀电位约为-1.002 V,能够保护整个储罐不受腐蚀;阳极数量为16、12个时,储罐保护电位为-0.960 V、-0.786 V;阳极数量为14个时,阳极保护效果可以达到标准规定的要求;若任意一阳极出现虚焊等情况,则阳极数须不少于16个;储罐内部出现泥层加厚、水位下降等情况时,阳极会失去保护作用;阳极与罐板焊接要牢固,焊后清除焊渣;若阳极焊接高度不当、出现虚接、个别阳极消耗过度等情况可能会导致储罐部分区域保护效果不佳。 
      2020  Vol.  49(4):    117-122    [摘要](164)    [PDF](71)

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