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  • 《石油与天然气化工》
  • 2017年 第46卷 第4期
  • 出刊日期:2017-08-25
《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、油气田化学、分析计量与标准化、安全与环保5个专栏。

2017年第46卷第4期

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    • 油气处理与加工
    • 喷射引流法天然气脱硫技术研究
      赵军友,刘崇宁,贺庆强,李天长,赵路豪,毕晓东,田亚敏
      天然气中的含硫酸性物质会引起管道腐蚀、环境污染、催化剂中毒等问题,对天然气进行脱硫不仅能避免上述问题,还可以增大天然气管道内的传输体积。研究了一种喷射引流器装置对天然气进行脱硫的技术,脱硫过程中选取碳酸钠溶液作为脱硫剂。介绍了喷射引流器的原理,对喷射引流器的结构设计进行过程推导和计算,然后通过实验验证了所设计喷射引流器的引射比,并计算了天然气的脱硫率。实验结果表明,喷射引流器结构设计合理,同时表明该技术可有效地对天然气进行脱硫处理。 
      2017  Vol.  46(4):    1-5    [摘要](81)    [PDF](76)
    • 聚乙二醇改性酚醛树脂基球形炭吸附脱硫脱氮性能研究
      逯英英,陈肖平,马枭,文婕
      运用扩展Stber方法合成酚醛树脂基球形炭。在合成过程中,引入不同含量和不同分子质量的聚乙二醇,对所制备球形炭的结构进行改性。并以吲哚、喹啉、二苯并噻吩(DBT)作为目标吸附质,考察球形炭对模型油中含硫含氮化合物的吸附性能。结果表明,添加一定量聚乙二醇后,球形炭比表面积可提高至625 m2/g,微孔孔容增大为0.235 m3/g,对应的吸硫吸氮总量高达1.85 mmol/g。然而,当聚乙二醇添加量进一步增加时,在球形炭中形成的微孔孔径增大,比表面积和微孔孔容均减小,导致吸附量显著下降。此外,引入分子质量大的聚乙二醇,制备的酚醛树脂基球形炭的微孔孔容及吸附量均较大。
      2017  Vol.  46(4):    6-10    [摘要](75)    [PDF](66)
    • 催化汽油加氢脱硫装置国Ⅴ升级改造设计
      接瑜
      某炼厂已投产的90×104 t/a催化汽油加氢脱硫装置原设计为满足国Ⅳ汽油标准的要求而建。同时,为了应对汽油升级步伐的加快,使其将来可以平稳过渡至国Ⅴ汽油生产,设计中兼顾了国Ⅴ汽油的生产工况。其主体设备如反应器、加热炉采用“一步到位”的设计方法,而循环氢压缩机和新氢压缩机则根据机型的大小分别采取了“预留位置”和“一步到位”的设计方法。由此,不仅可满足目前的生产要求,也为将来国Ⅴ汽油的顺利升级奠定了基础。但由于加工原油的品种发生了变化,在进行国Ⅴ汽油升级改造时,催化汽油的硫质量分数由150×10-6升高至200×10-6,分馏塔的切割比例与原设计国Ⅴ工况相比由4∶6变成了3.5∶6.5。结合新国Ⅴ工况下操作条件的变化及实际装置运行过程中遇到的问题,对该装置进行了增加1台加氢后处理反应器、增加1台循环氢压缩机、更换加热炉燃烧器、更换循环氢脱硫塔塔盘以及冷换设备等措施,顺利完成本次改造。 
      2017  Vol.  46(4):    11-15, 29    [摘要](62)    [PDF](57)
    • 靖边气田三甘醇脱水溶液净化方法研究
      翁军利,夏勇,黄昌猛,陈星,宋丽丽,张志锋,薛仁雨
      靖边气田脱水用三甘醇溶液在长期使用过程中,由于地层水携带杂质、管线腐蚀产物、溶液降解产物等杂质不断累积,造成溶液品质下降,影响溶液的吸收和再生性能。针对三甘醇的污染情况,采用气相色谱仪等仪器分别对靖边气田三甘醇溶液的有效成分及杂质种类和含量进行了定性及定量检测,开展了单一净化方法的实验及工艺条件优化,并根据净化结果,研究了不同组合净化工艺,优选了石英砂过滤+活性炭脱色+离子交换组合工艺作为靖边气田三甘醇溶液净化工艺。采用优选的组合净化工艺处理现场废弃的三甘醇,净化后溶液中固体悬浮物、盐离子含量显著降低。将净化后的三甘醇用于集气站现场脱水,结果表明,净化后的溶液具有良好的脱水效果,能够满足生产需求。 
      2017  Vol.  46(4):    16-21    [摘要](62)    [PDF](55)
    • 高含CO2天然气脱碳工艺中MDEA活化剂优选
      张磊,蒋洪
      国内高含CO2天然气处理装置主要采用活化MDEA脱碳工艺。以DEA、MEA、PZ为活化剂,总胺物质的量浓度控制在4 mol/L。利用HYSYS软件建立运算模型,研究这3种活化MDEA溶液对CO2的吸收性能和解吸性能,通过分析认为,高含CO2天然气深度脱碳处理宜采用PZ为活化剂。对PZ的活化机理进行研究,发现PZ作为活化剂的效果远胜于DEA和MEA。最后,分析不同吸收温度及CO2分压下PZ浓度变化对活化性能的影响,发现加入少量PZ即可大幅提高PZ活化MDEA溶液与CO2反应速率,在不同CO2分压和吸收温度的条件下均能满足高含CO2天然气的脱碳处理要求,适应性较强,建议活化MDEA溶液中PZ的质量分数为3%~5%。 
      2017  Vol.  46(4):    22-29    [摘要](75)    [PDF](59)
    • 从含酚馏分油中萃取酚的溶剂选择及萃取条件研究
      刘继东,刘爽,吕建华,李扬,陈甲成
      目前,对于含酚油中的酚类提取,存在脱酚率低、酸碱用量大,环境污染等问题,针对现有技术的不足,选取合适萃取剂,利用溶剂萃取法提取含酚油中的酚类化合物,以达到绿色化工环保技术的要求。通过筛选有机溶剂,确定以乙醇胺为萃取剂提取含酚馏分油中的酚类化合物。精馏切取含酚油中170~210 ℃富酚馏分作为萃取原料,进行萃取实验,在充分振荡、充分静置的前提下,得到适宜的萃取条件:萃取温度为室温25 ℃,萃取剂与原料油质量比为0.4,在此条件下,其单级萃取率可达95%以上。 
      2017  Vol.  46(4):    30-34    [摘要](70)    [PDF](65)
    • 天然气及其凝液的利用
    • 生物质甘油经气化制甲烷Ni-Ce/Al2O3催化剂研究
      赵浩阳,徐成华,游俊杰,黄粲,胡晓东,李俊洁,刘建英,刘洁
      采用浸渍法制备了助剂Ce掺杂的Ni/Al2O3催化剂,用于甘油重整气甲烷化反应,分别采用BET、XRD、H2-TPR、CO2-TPD等手段对催化剂进行了表征,并考察了Ce掺杂量、甲烷化温度、在线运行时间对Ce掺杂Ni/Al2O3催化甲烷化性能的影响。结果表明,掺杂的Ce会优先占据Ni/Al2O3催化剂的微孔,抑制活性组分Ni与载体Al2O3相互作用而生成尖晶石NiAl2O4,促进表面高度分散的活性Ni的生成,其催化还原性、甲烷化性能得以提高。3%(w)Ce掺杂的Ni/Al2O3在甘油重整气甲烷化反应中最佳温度范围为275~300 ℃,CO和CO2转化率分别可达99%和75%以上,每千克甘油经水蒸气重整、甲烷化反应后生成的甲烷量达到570 L以上。
      2017  Vol.  46(4):    35-40    [摘要](63)    [PDF](62)
    • 液态CO2原位置换整形天然气水合物的形态研究
      陈国兴,郭开华,皇甫立霞
      CO2置换法在开采天然气(CH4)水合物资源的同时,能将温室气体(CO2)以稳定的水合物形式永久封存并保持海底地质结构的稳定。探究液态CO2原位置换整形天然气水合物的过程形态,验证水合物的形态结构是否会破坏,对实际开采技术的研发具有关键意义。利用自行设计的可视化反应釜对液态CO2置换整形天然气水合物进行实验观测研究。结果表明:①在置换过程中,原位CH4水合物分解的同时生成CO2水合物,并保持过程中水合物的整形结构稳定的第二类原位置换过程是可以实现的;②在实际工程应用中,采用液态CO2在相应的相平衡压力条件下,对大规模的天然气水合物藏进行第二类原位置换,可望获得较高的水合物藏置换开采效率。实验结果为进一步研究液态CO2置换天然气水合物开采工艺提供了直观的过程现象。 
      2017  Vol.  46(4):    41-46    [摘要](63)    [PDF](59)
    • 天然气液化与轻烃回收联产工艺研究
      张军辉,白聪
      在分析天然气液化、轻烃回收工艺共同点的基础上,提出将混合制冷循环(MRC)天然气液化与吸收塔(DHX塔)轻烃回收等传统工艺结合的联产工艺,用液化过程的混合制冷循环为轻烃回收提供冷量,同时通过轻烃回收过程对原料气中的重组分进行分离、加工。为进一步研究联产工艺在提高产量、降低能耗方面的优势以及适用气质,利用HYSYS分别对7组不同原料气的联产工艺和传统工艺进行模拟。结果显示,在所有气质条件下,两种工艺的C3收率、液化石油气产量、稳定轻油产量基本相等,联产工艺可提高液化过程重组分分离效率,使LNG中C3摩尔分数≤0.3%。联产工艺生产一、二级LNG分别要求原料气中C1、C2摩尔分数y(C1)/y(C2)≥5.67、y(C1)/y(C2)≥3。同时,联产工艺适用于C+2摩尔分数≥7%的原料气,在该条件下,LNG产量提高约71.89%,单位能耗降低约17.66%。 
      2017  Vol.  46(4):    47-52    [摘要](64)    [PDF](59)
    • 一种新的评估MTO反应生焦量大小的方法
      白永伟,麻丽娟
      从能量守恒角度对MTO反应生焦量的大小进行了评估。MTO反应过程中生成的焦炭附着在分子筛催化剂的活性中心上,导致催化剂失活,为恢复催化剂活性,催化剂需再生烧焦。由于焦炭燃烧释放的能量被用于生产蒸汽,所以计算生产蒸汽过程的焓变大小就能体现焦炭量的大小。利用工业上通用的水蒸气热力学性质计算公式IAPWS-IF97,对某企业MTO装置两个汽包在不同温度、压力条件下,产汽过程焓变进行计算。通过软件SigmaPlot 13.0对焓变数据进行处理,得出产汽过程焓值变化公式,进而得出单位质量甲醇由于生成焦炭而损失能量大小的公式,为调整MTO反应操作条件、降低生焦量提供了指导。 
      2017  Vol.  46(4):    53-56    [摘要](64)    [PDF](66)
    • 油气田化学
    • 液态CO2干法加砂压裂增稠剂技术现状及展望
      王满学,何娜
      CO2干法加砂压裂是低压、低渗透、强水敏等非常规储层高效开发的有效措施之一。系统分析了目前国内外液态CO2干法加砂压裂技术中增稠剂现状,对现有增稠剂分子结构进行分析归类, 指出了增稠剂存在的主要技术问题和开发的难点。通过对目前国内液态CO2干法压裂技术现状和现场试验情况梳理发现:国内液态CO2增稠剂技术滞后于现场应用,压裂液携砂效率低, 影响了压裂施工效果;分析国内外液态CO2增稠剂研究存在的问题,借鉴现有研究成果,依据CO2分子结构特征和理化特性,构建能使液态CO2高效增黏的新型增稠剂分子结构, 合成高质量的液态CO2增稠剂,是实现液态CO2干法加砂压裂的技术关键。在现有技术条件下, 建议将液态CO2干法压裂技术与常规无水压裂技术结合,既发挥了液态CO2干法压裂技术优势,又实现了高砂比对压裂施工技术要求,满足非常规储层压裂开发需要。
      2017  Vol.  46(4):    57-62    [摘要](70)    [PDF](57)
    • X油藏注气混相驱可行性实验研究
      李轶超,姚先荣,王长权,代宸宇,杨琳琳
      针对X底水油藏油井注水后综合含水上升过快的问题,利用HB70/300型高压物性分析仪开展了该区块原油相态特征实验、注气相态特征实验,并运用细管法开展了注CO2最小混相压力实验。对比分析了CO2和N2两种性质气体注入前后原油的相态特征变化,确定了该区块原油注CO2最小混相压力,为X油藏注气提高采收率可行性提出依据。实验结果表明,X油藏原始地层压力为46.01 MPa,原油饱和压力为11.06 MPa,注N2后饱和压力上升迅速,在原始地层条件下难以实现混相,表现出典型的非混相特征;注CO2后饱和压力上升较平缓,细管法测得的最小混相压力为28.03 MPa,说明利用CO2可实现CO2的混相驱替,而且最终的驱替效果比较理想。说明该油藏可开展注CO2混相驱,为进一步的开发方案调整提供了依据和合理的建议。 
      2017  Vol.  46(4):    63-66    [摘要](54)    [PDF](50)
    • Fe3+对自转向酸用VES性能的影响
      高翔,许永楠,孙世轩,王瑛,邓森
      针对Fe3+会减弱VES自转向酸酸化效果的问题,基于三种VES自转向酸体系与Fe3+配伍性实验,运用流变性测试、HPLC–CLND、ICP和XPS等方法,进一步了解了Fe3+与表面活性剂作用机理。实验结果表明,随着Fe3+质量浓度增加,VES体系黏度呈先增后降趋势,反应越来越剧烈,Fe3+和VES质量浓度大幅降低,且当Fe3+质量浓度大于4 000 mg/L时,体系会出现非混相状态。XPS结果表明,VES与[FeCl4]-形成螯合物沉淀,使体系黏度下降,酸化效果减弱。实验结果为VES表面活性剂合成与复配优选提供了依据。 
      2017  Vol.  46(4):    67-71    [摘要](59)    [PDF](61)
    • 微生物驱油产出液循环利用方法研究
      付颖,俞理,修建龙,马淑芬,严力
      为了探究新疆油田六中区微生物驱油现场产出液循环利用的可行性,在对产出液组成及浓度分析研究的基础上,利用物理模拟方法研究了产出液直接回注、添加营养后注入、地面扩大培养注入以及注入新油藏4种产出液循环利用方式对驱油效果的影响。实验表明,产出液中营养浓度仅为注入浓度的10%左右,已不能满足直接注入要求,需要添加营养才能进一步提高采收率。4种产出液循环利用方式对比发现:有益菌及代谢产物都可以循环利用,产出液地面扩大培养后驱油效果最好,菌浓达到2.1×108 cfu/mL,表面张力由71.6 mN/m降低至55.9 mN/m,提高采收率14.2%。该研究能够进一步降低驱油剂成本并为产出液循环利用提供参考。 
      2017  Vol.  46(4):    72-76    [摘要](55)    [PDF](55)
    • 含CO2高温蒸汽环境中低合金钢耐腐蚀性能评价
      邬元月,石善志,黄建波,于会永,董宝军,曾德智
      利用高温高压釜模拟CO2辅助蒸汽驱注气井筒工况,在CO2分压为2 MPa,温度为160~220 ℃条件下,对低合金钢进行了失重挂片腐蚀试验,得到了不同温度条件下管材的腐蚀速率,并利用扫描电镜和能谱仪观测管材在不同温度条件下的腐蚀形貌及产物组成。实验结果表明:在160~220 ℃范围内,随着温度的升高,低合金钢的腐蚀速率呈现先降低后增大的变化趋势,且均在160 ℃时腐蚀速率最高;在实验条件下,两种低合金碳钢的均匀腐蚀速率均小于油田控制指标0.076mm/a,满足注气井井筒管柱的腐蚀控制要求。 
      2017  Vol.  46(4):    77-81    [摘要](55)    [PDF](61)
    • 分析计量与标准化
    • 煤制气质量标准研究进展
      邢凌燕,邢承治,胡兆吉
      煤制气行业的发展推动了煤制气质量标准的研究进展,GB/T 33445-2016《煤制合成天然气》的批准发布对于煤制气规范化发展将起到重要的引领支撑作用,使其在管输、混输、推广应用中有规可循、有法可依。基于煤制气合成工艺特性,参考天然气相关实施标准,重点介绍了煤制气甲烷含量、高位发热量、伴随组分及水露点等重要技术指标,并对GB/T 33445-2016技术指标进行了逐一分析。指出煤制气在互换性、并网输送及加工利用等方面与常规天然气具有良好的匹配性,为一种优质清洁替代燃气。 
      2017  Vol.  46(4):    82-86    [摘要](52)    [PDF](60)
    • 天然气烃露点预测研究进展
      周理,张镨,蔡黎,郭开华,乔川
      获取准确的天然气烃露点数据,对发展天然气工业的诸多环节(如天然气开采、加工和管输)都具有重要意义。预测方法可快速提供一定精度范围的天然气烃露点数据,是推动天然气工业发展的一种重要手段。首先,梳理了经验关联式、状态方程、超额吉布斯自由能-状态方程(GE-EOS)模型3种预测方法的发展及其在烃露点预测领域的应用。其次,通过对不同天然气体系复杂性的分析,提出了以不同的预测模型深入开展不同天然气体系烃露点预测研究的思路,并结合开展的实验工作,指出目前国内常用的烃露点预测模型(PR方程和SRK方程)的平均预测偏差较大(分别为6.7 ℃、9.2 ℃),不能准确有效地指导天然气工业的工程设计和装置运行。最后,指出针对不同复杂性的天然气体系,开发不同的预测模型,形成系统化的天然气烃露点研究成果的重要性与迫切性。
      2017  Vol.  46(4):    87-92    [摘要](57)    [PDF](49)
    • 双色谱柱分析模块型在线气相色谱仪校准结果的不确定度评定
      孙丽敏
      以具有双色谱柱分析模块的一种在线气相色谱仪的校准为例,对两个分析模块的分离度、灵敏度校准结果的测量不确定度分别进行了评定,并对评定结果进行了讨论。结果显示,两个分析模块的分离度、灵敏度校准结果的相对扩展不确定度基本相同,校准机构在进行不确定度评定时可以简化运算过程,重点关注对不确定度影响较大的因素。但由于两个分析模块的分离度、灵敏度数值不同,使用单位更应关注分离度、灵敏度数值较小的分析模块是否符合要求。 
      2017  Vol.  46(4):    93-97    [摘要](49)    [PDF](53)
    • 安全与环保
    • 高含硫天然气净化厂腐蚀与安全维护系统研发
      许述剑,柴永新,刘小辉,于艳秋,张晓刚
      针对高含硫天然气净化过程中H2S腐蚀和其他危害,借鉴炼化企业防腐蚀管理系统,研发净化厂腐蚀与安全维护系统,建立设备完整性数据库,开发装置运行监控、腐蚀监测与检测、腐蚀案例统计、介质化验分析、风险检验和设备维护策略等业务模块,综合应用腐蚀评价和风险检验技术,及时掌握设备H2S腐蚀规律和风险等级,并适时修订防腐蚀策略和风险管理策略,从技术层面对设备进行专业化管理。
      2017  Vol.  46(4):    98-102    [摘要](67)    [PDF](67)
    • 大型LNG工厂能耗分析及节能措施
      杨远,唐文洁,齐安彬,孙贵杰,朱华,马玉华
      为了研究大型LNG工厂能耗组成,系统分析能耗情况并提出合理节能措施。结合GB/T 50441-2016《石油化工设计能耗计算标准》,运用某大型LNG工厂性能考核期间连续运转数据进行核算,再利用层次分析法科学分析,最后提出节能降耗措施。研究表明,某大型工厂的主要用能为电能,在相同处理规模下降低工厂的用电量是节能的关键。单位能耗随日处理量的增大而减小,工厂在高负荷运行下较优,满载生产情况下最为节能。因此,协调充足的原料气气源,保持销售渠道畅通,进行高负荷生产有利于降低单位产品的运行成本。
      2017  Vol.  46(4):    103-108, 114    [摘要](76)    [PDF](74)
    • 电催化氧化复合磁分离处理页岩气压裂返排液室内研究
      肖波
      通过对页岩气开采用滑溜水压裂返排液组成、特性及处理现状分析,结合页岩气开采现场及国家对水资源的资源化利用、环保要求,提出了采用电催化氧化技术及磁分离处理滑溜水压裂返排液研究思路。实验研究了影响电催化氧化技术及磁分离处理的主要影响因素,讨论了电催化氧化作用机理,研究得到处理优化工艺条件。电极板选择铝板电极,极板间距为4 cm;催化剂选择二氧化钛,加量为3.0(w)%;处理时间为40 min;电催化氧化处理电流为0.06 A,电流频率为1 800 Hz;磁铁粉加量为0.3%(w),絮凝剂HPAM加量为20 mg/L。研究表明,采用上述技术及优化工艺条件处理滑溜水压裂返排液,处理后水质COD值、SS、油含量、色度、pH值等指标均达到GB 8978-1996的一级排放要求。 
      2017  Vol.  46(4):    109-114    [摘要](54)    [PDF](96)

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