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  • 国际标准刊号:1007-3426
  • 国内统一刊号:51-1210/TE

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  • 《石油与天然气化工》
  • 2021年 第50卷 第6期
  • 出刊日期:2021-12-25
《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。

2021年第50卷第6期

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    • 油气处理与加工
    • 基于敏感性分析的三甘醇脱水系统调节方法研究
      马晨波,刘向东,郑海敏,武旭,张超
      为了研究不同操作参数对三甘醇(TEG)系统脱水效果的影响程度,以国内某海上平台设计处理能力为5×104 m3/h的TEG脱水系统为研究对象,使用HYSYS软件建立了符合现场运行状况的模型。采用单一变量法,分别模拟计算了贫TEG循环量、入口湿气温度、再沸器温度和汽提气量4个操作参数的相对敏感度参数绝对值。通过逐次调节各工况点下最敏感的操作参数,使产品气中水含量降低至目标要求。模拟结果表明,先将入口湿气温度由40 ℃降至37 ℃,再将再沸器温度由195 ℃升至196 ℃,是当前工况点降低产品气中水含量的最优方案。采用该方案进行现场调试,产品气中水质量浓度可由13.31 mg/m3降至8.44 mg/m3,调试结果与模拟结果接近。调节各工况点最敏感操作参数直至满足产品气中水含量要求的方法可为今后TEG系统的调节提供参考。 
      2021  Vol.  50(6):    1-8    [摘要](120)    [PDF](53)
    • 填料叶片式旋转床超重力三甘醇脱水装置影响因素研究
      孟江,张钦,易建国,程浩
      天然气超重力脱水工艺较传统吸收塔脱水工艺具有显著的优势,但目前还未进行规模化推广。为了探究不同结构旋转床的脱水性能,进一步提高脱水效率,利用自制的填料叶片式旋转床超重力实验装置,通过模拟天然气三甘醇脱水实验,分析了天然气三甘醇脱水效果的影响因素。结果表明:①在其他条件不变时,温度和转速对脱水效果有明显的影响,且温度的影响处于优势地位;②在进气口加装相同面积不同形状的导流片可提高脱水效果,但不同形状的导流片引起的能量损失不同,脱水效率也不同;③三甘醇分布器开孔位置对脱水效果存在影响,分布器在超重力床中的位置不同,对脱水效果和三甘醇损失的影响也不同。上述研究结果为进一步研究填料叶片式旋转床的脱水表现提供了改进的方向,也为探索不同型式的超重力脱水结构提供了借鉴。 
      2021  Vol.  50(6):    9-13    [摘要](87)    [PDF](48)
    • 离子液体用于天然气脱硫脱碳研究进展
      朱雯钊,薛靖文,王毅,贺晓敏,刘可
      随着GB 17820-2018《天然气》的发布,对天然气净化技术提出了更高的要求,以甲基二乙醇胺为基础的现有溶剂体系已难以满足天然气精脱除的需求,亟需发展新的溶剂体系。离子液体作为新型“绿色溶剂”,具有可调控的物理化学性能及优良的气体吸收能力,对部分反应还具有一定的催化作用,有望改良或替代天然气净化中的传统吸收溶剂。介绍了近年来离子液体的相关研究进展,对传统离子液体、功能型离子液体、离子液体复配体系的脱硫脱碳能力进行了分析,讨论了温度、压力、复合溶剂配比以及功能性基团等相关因素对脱硫脱碳过程的影响,对离子液体在天然气净化领域的应用前景进行了展望。 
      2021  Vol.  50(6):    14-20    [摘要](97)    [PDF](56)
    • 页岩气脱水装置TEG重沸器火管结垢问题分析及解决方案
      方超,李明
      重沸器作为TEG再生系统的关键装置,其内部U型火管结垢会导致局部变形凹陷,严重情况下甚至会破裂,导致整个TEG再生系统停运,天然气脱水系统失效,对生产产生极为严重的影响。针对此项问题,通过对结垢物、TEG溶液取样进行组分分析,将化验结果和现场实际页岩气开采方式、TEG脱水系统运行工艺相结合进行分析。结果表明:①页岩气生产采出的高矿化度返排液进入TEG脱水系统是重沸器火管结垢的主要成因;②气井采用泡排工艺后会加大高矿化度返排液进入TEG脱水系统的量,应及时采取措施。结论认为:通过对工艺设备和生产模式等方面进行优化改进,可以很好地预防重沸器U型火管结垢,为页岩气处理净化站解决类似生产问题提供参考,保障天然气TEG脱水系统设备设施的安全平稳生产。 
      2021  Vol.  50(6):    21-25    [摘要](97)    [PDF](53)
    • Cansolv尾气处理工艺在天然气净化厂的应用及运行优化
      李明松,廖薇,马悦,袁小金,张晋海,马枭,董栖君
      中国石油西南油气田公司川西北气矿苍溪天然气净化一厂采用Cansolv氧化吸收工艺作为尾气处理装置,处理后排放烟气中SO2质量浓度控制在100 mg/m3以下,远低于GB 39728-2020《陆上石油天然气开采工业大气污染物排放标准》中规定的≤800 mg/m3(针对硫磺回收装置总规模<200 t/d的处理装置)。自2020年7月装置投产以来,为了进一步优化Cansolv尾气处理工艺在天然气净化厂中的应用,通过分析有机胺质量分数、贫液pH值、热稳定盐与有机胺物质的量之比等数据并与设计值进行对比,分析出现偏差的原因,不断摸索尾气焚烧炉氧含量等工艺参数,确定有机胺质量分数控制为21%~25%,贫液pH值控制为5.0~5.7,热稳定盐与溶液物质的量之比控制在1.1~1.4,尾气焚烧炉炉温为810 ℃(±5 ℃),氧体积分数为3.3%~3.7%。同时,对装置运行过程中的工艺波动和设备问题进行优化改造,取得了较好的实际成效。 
      2021  Vol.  50(6):    26-31    [摘要](94)    [PDF](56)
    • SVDS脱硫技术在硫磺回收装置的工业应用
      郝东来,李章强,于强,王英魁
      为了满足GB 31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》的规定,提升区域环境质量,对广泛应用于催化烟气的脱硫技术进行了适应性改造,增加了气-气换热器和高效除雾器等设备,形成适合硫磺回收装置的文丘里脱硫技术(SVDS),并在独山子石化硫磺回收装置进行了工业应用。改造后,排放烟气中SO2质量浓度从300 mg/m3降至30 mg/m3以下,满足GB 31570-2015中特别排放限值地区SO2质量浓度的排放要求。在文丘里脱硫技术运行过程中,先后出现气-气换热器压降升高及碱液泵泵壳和叶轮腐蚀的问题,并制定了相应的解决措施,保证了碱洗设施的长周期运行。 
      2021  Vol.  50(6):    32-36    [摘要](87)    [PDF](46)
    • 天然气及其凝液的利用
    • 氨基碳点/聚酰亚胺混合基质膜的制备及CO2分离性能研究
      袁标,毛捷,段翠佳,严硕,沈鹏
      将水热合成法制备的氨基碳点与聚酰亚胺复合得到混合基质膜。通过SEM、FT-IR、XRD和DSC考查了氨基碳点掺杂质量分数对混合基质膜形貌和结构的影响。氨基碳点表面的氨基可以提供碱性环境,同时增加了膜内的自由体积,促进CO2传递。当氨基碳点掺杂质量分数为0.3%时,混合基质膜的CO2分离性能最佳,其CO2、CH4、N2渗透通量分别为85.87 barrer、1.69 barrer、2.62 barrer,CO2/CH4、CO2/N2选择性分别为50.81和32.77。 
      2021  Vol.  50(6):    37-41, 48    [摘要](74)    [PDF](49)
    • 浸没燃烧天然气加热装置燃烧室设计优化
      戎开茹,史永征,菅海瑞,刘蓉
      浸没燃烧天然气加热装置是一种新型天然气加热装置,通过理论分析计算与数值模拟实验研究的方法,并结合实际装置运行情况,对装置燃烧室进行优化设计,给出该类型燃烧室设计结构及运行工况的优化参数。结果表明:①综合考虑过剩空气系数对NOx、CO排放以及烟气出口温度的影响,过剩空气系数建议取1.4;②在浸没式燃烧-圆筒形金属纤维燃烧器的燃烧室设计中,建议烟气流动空间设计流速取值不高于5 m/s。 
      2021  Vol.  50(6):    42-48    [摘要](66)    [PDF](50)
    • SRC乙烷回收工艺改进及综合对比分析
      蒋洪,李浩玉,杨冬磊,张兴国,马亦德,潘磊
      基于SRC乙烷回收工艺提出了节能的富气乙烷回收改进工艺流程,选择了国内6种富原料气作为基础数据,采用经济和热力学分析方法综合对比分析了RSV及SRC改进流程SRCR。在富气条件下,对比分析结果表明:①冷箱内部板翅式换热器几何结构极大地影响其投资成本,在不同气质工况下,同一冷箱内部板翅式换热器结构基本相同,略有差异;②与应用广泛的RSV流程比较,SRCR改进流程年操作成本平均降低4.38百万美元,节能潜力明显;③SRCR乙烷回收工程运行工况下的FNPV均大于零,能满足基准收益率要求的盈利水平,项目投资净利润较大;④在不同富气条件下,SRCR流程均表现出很好的适应性,且气质不同,节能效果有所不同。 
      2021  Vol.  50(6):    49-57, 63    [摘要](60)    [PDF](47)
    • 含硫烟气酸露点实验及预测模型研究
      吴雪峰,李安英,高继峰,麻宏强
      为精准预测含硫烟气酸露点,设计并搭建了含硫烟气酸露点测试实验台,测试了烟气中SO3蒸气和H2O蒸气对烟气酸露点的影响规律。结果表明:烟气酸露点随着烟气中SO3蒸气分压的升高而增加,酸露点与SO3蒸气分压成对数关系;烟气酸露点随着H2O蒸气分压不断增加而升高,但升高较为缓慢,含硫烟气酸露点与H2O蒸气分压成线性关系。通过关联式的对比分析可知,Haase公式与实验数据的吻合度较好,但是在SO3蒸气分压较大时,Haase公式计算结果低于实验结果,基于该缺点并结合实验数据提出了新的酸露点模型。以上结论为确定含硫烟气酸露点及防止设备腐蚀提供了参考。 
      2021  Vol.  50(6):    58-63    [摘要](70)    [PDF](48)
    • 凝析气田高效回收乙烷技术研究与应用
      王传平,吕小明,李英杰,刘俊麟,朱琳,饶何隆
      某凝析气田为了实现长期稳定生产,将实施增压及深冷提效工程,通过提高天然气中乙烷、液化气等资源的回收率综合提升气田的开发效益。处理站内已建浅冷装置的所有设备及功能均原地保留,不作任何更改,原有的自控系统、辅助生产系统等也均保留原功能不变。新建深冷装置在现有生产分离器、湿气脱固体杂质装置和凝析油稳定装置基础上新建1套分子筛脱水装置,以满足深冷凝液装置的最低温度(-106 ℃),轻烃回收采用RSV工艺,乙烷回收率达到95%,提高了天然气处理厂的经济效益,为凝析气田中后期提效改造摸索出了一套行之有效的方法。 
      2021  Vol.  50(6):    64-70    [摘要](69)    [PDF](43)
    • 油气田开发
    • P110S钢在高矿化度油田水环空保护液中的腐蚀风险评价
      黄知娟,杜春朝,龙武,臧硕,刘振东,曾德智
      采用高矿化度油田水作为环空保护液基液易增加油套管钢腐蚀开裂的风险,因此,需对P110S钢在油田水环空保护液中的腐蚀风险进行评估。在对油田水和P110S钢的化学组分进行分析的基础上,用高温高压釜模拟现场工况,开展温度为200 ℃、CO2分压为10 MPa、H2S分压为2 MPa条件下的失重腐蚀和四点弯曲实验,并用SEM与EDS分析腐蚀产物形貌和成分,最后对试样进行截面分析。结果表明:P110S钢在高温高酸性工况下未发生应力腐蚀失效,腐蚀速率为0.098 5 mm/a,试样表面存在严重的点蚀和局部腐蚀;截面分析显示试样表面腐蚀产物膜厚度为63 μm,金属基体腐蚀严重,P110S油套管钢在此工况下面临较大的腐蚀失效风险。为了抑制管材的腐蚀,建议使用淡水或矿化度较低的井场水作为环空保护液基液。 
      2021  Vol.  50(6):    71-75    [摘要](76)    [PDF](40)
    • 表面活性聚合物驱油剂的合成及性能研究
      李义,刘平德,张松
      针对聚合物/表面活性剂复合驱中聚合物与表面活性剂黏度差异导致其在地层中运移不同步而发生的色谱分离,以及常规驱油用聚合物无表面活性的问题,利用可聚合表面活性单体(YCM)、丙烯酰胺(AM),借助于复合引发体系,控制低温聚合的方法,合成了具有增黏性与界面活性的驱油用表面活性聚合物。红外光谱表征表明表面活性聚合物分子结构中含有磺酸基团(SO3-)、苯环、长链亚甲基疏水基团,目标产物与分子结构设计吻合。优化出表面活性单体YCM质量分数为1.5%~2.5%,引发剂质量分数为0.04%~0.06%。表面活性聚合物在大庆模拟盐水中具有较好的溶解性(溶解时间为85 min)、增黏性(表观黏度>40 mPa·s,7.34 s-1)及降低油水界面张力的能力(10-2 mN/m数量级)。岩心驱替实验结果表明,表面活性聚合物比常规聚合物/石油磺酸盐提高采收率2.5%,表面活性聚合物起到了聚合物与表面活性剂二元复合驱的作用,抑制了二元复合驱的色谱分离,实现了表面活性聚合物既能扩大波及体积又能提高洗油效率的功能,对高含水油田提高采收率具有重要意义。 
      2021  Vol.  50(6):    81-86    [摘要](71)    [PDF](92)
    • 压裂用胶囊破胶剂性能评价方法研究
      李继勇,邵红云,宋时权,夏凌燕,张贵玲
      胶囊破胶剂主要应用于压裂施工中,起到延迟破胶的作用。现行胶囊破胶剂的评价方法仅采用机械压力将胶囊压碎,然后评价破胶能力,缺乏在地层压力和温度条件下对胶囊提前破裂释放出破胶剂情况的研究,难以对胶囊破胶剂的性能做出准确评价。基于此,本研究利用电导率仪对胶囊破胶剂的受热释放性进行研究;利用高温高压稠化仪模拟地层压力和温度,考查加入胶囊破胶剂的压裂液在高温高压条件下胶囊破胶剂对压裂液黏度的影响;利用扫描电子显微镜对热处理后的样品进行微观形貌分析。通过此3种方法对胶囊破胶剂的性能进行评价。研究发现:使用电导率仪对溶液电导率变化趋势测定,可反映胶囊破胶剂在溶液中的受热释放性能;使用高温高压稠化仪模拟地层工作条件,可评价胶囊破胶剂在高温高压条件下的破胶性能;使用扫描电子显微镜(SEM)观察胶囊破胶剂的微观结构,可反映胶囊破胶剂在高温下作用后包裹囊衣的受热变化情况。
      2021  Vol.  50(6):    87-90    [摘要](71)    [PDF](44)
    • 大埋深油气管道防腐层破损检测技术研究
      冀洁梅,何川,王文明
      为了解决大埋深油气管道由于表面的腐蚀和破损对管道安全、高效、持续的运输造成的不利影响,针对大埋深管道进行防腐层破损检测研究。利用电磁波衰减的理论研究,对大埋深管道检测防腐层破损处的变化规律进行了分析;采用Comsol软件建立了相应的三维埋地管道仿真模型,模拟管道防腐层破损检测研究;通过对仿真模型的分析,得出了在不同埋深情况下、不同防腐层破损面积、不同频率的对应结果;研究确定了埋地管道防腐层更容易出现破损的位置。 
      2021  Vol.  50(6):    91-95    [摘要](73)    [PDF](40)
    • 分析计量与标准化
    • 一种适用于现场应用的溶硫量快速测定方法研究
      先小洪,李伟,梁君,杨渊宇,梁国超,范蕾
      随着越来越多含硫气田投入开采,硫沉积堵塞越来越受到人们的重视。硫沉积解堵最有效的方法是使用溶硫剂,而溶硫量是评价溶硫剂的基本性能指标,也是溶硫剂现场应用效果评价的关键性指标。现有溶硫量测定方法有差量法、挥发质量法和结晶法,这些方法多用于室内评价,普遍存在操作繁琐、周期长等问题,而针对溶硫剂解堵现场和溶硫量的测定缺少研究和报道。通过对溶硫剂密度、溶硫量及实验温度之间的关系进行分析研究,提出了一种适用于现场应用的溶硫量快速测定方法。该方法应用于川东北罗家寨气田解堵作业现场,测定了解堵过程中不同阶段溶硫剂的溶硫量,通过测得的溶硫量变化评估了解堵进程、溶硫剂反应效能,而且通过最终解堵返排液的溶硫量推算出各流程中沉积硫总量,为今后硫沉积防治用溶硫剂解堵的效果评价和硫沉积解堵工艺制度的制定提供了依据。
      2021  Vol.  50(6):    96-100    [摘要](68)    [PDF](36)
    • 关于GB 11174-2011《液化石油气》的修订建议
      张秋萍,李森,陈燕飞
      GB 11174-2011《液化石油气》是液化石油气国家产品标准,发布至今已将近10年,部分检测项目试验方法已不再适应当前的发展形势,建议对其进行修订:①将组成的质量指标修订为主要烃类组分(C3和C4)总量不小于95%(体积分数),二甲醚和C5及C5以上烃类总量不大于3%(体积分数);②试验方法推荐使用NB/SH/T 0230-2019《液化石油气组成的测定 气相色谱法》中系统2;③将总硫检测项目试验方法修订为SN/T 4117-2015《液化石油气和气态烃中总挥发性硫测定 紫外荧光光度法》;④相关组织尽快编制用气相色谱法测定LPG中硫化氢含量的方法标准并积极推行应用;⑤将蒸发残留物项目试验方法修订为GB/T 30518-2014《液化石油气中可溶性残留物的测定 高温气相色谱法》。实验结果显示,上述方法在实际LPG样品组分、总硫含量、硫化氢含量和残留物含量4个项目的检测上展现出良好的应用性和适应性。 
      2021  Vol.  50(6):    101-107    [摘要](82)    [PDF](49)
    • 天然气及类似气体产品标准水露点指标解读
      曾文平,王伟杰,蒲长胜,廖珈
      水露点是天然气及类似气体产品的一项重要质量指标,正确理解不同产品标准对水露点的技术要求,对天然气及类似气体加工、输送条件的选择和控制具有重要意义。对比分析了GB 17820-2018《天然气》、GB 18047-2017《车用压缩天然气》和GB/T 37124-2018《进入天然气长输管道的气体质量要求》等对水露点的指标要求,详细解读了各标准对判定水露点超标的工况条件,并通过实例分析了当工况条件发生变化时,测定和评判水露点结果时的关注要点。结果表明:天然气及类似气体的水露点有定性和定量两类指标,定性指标要求在交接点的压力和温度条件下应不存在液态水;定量指标采用“在一定压力下,水露点应比输送条件下最低环境温度低5 ℃”的要求。在此情况下,标准的使用者正确理解“一定压力”和“最低环境温度”是有效判断水露点是否超标的关键。而车用压缩天然气以环境温度-13 ℃为界点,分两种情况规定水露点或水含量,其指标具体明确,具有较好的操作性。提出了GB 18047-2017和GB/T 37124-2018规定水露点指标的局限性,为今后修订相关国家标准提出了建议。其结论对从事天然气分析测试及质量管理的人员正确理解和使用标准具有实际意义,也为天然气脱水处理装置和输气管道的安全平稳运行提供了技术参考。 
      2021  Vol.  50(6):    108-114    [摘要](83)    [PDF](48)
    • 安全与环保
    • 含油污泥催化热解及残渣资源化利用实验研究
      尚贞晓,赵庚,马艳飞
      为了达到含油污泥无害化和资源化处理的目的,使用真空管式热解炉对某炼油厂的含油污泥开展了催化热解实验。以油相回收率为评价指标,优选出了最佳的催化热解工艺参数,并将热解残渣经过活化处理后应用于含油废水的吸附处理中。催化热解实验结果表明:当催化剂活性白土的加量为1.5%(质量分数)、热解温度为440 ℃、热解时间为3 h、升温速率为10 ℃/min时,油相的回收率可以达到87.8%,达到了高效回收油相资源的目的。热解残渣使用KOH和NaOH活化处理后,其比表面积和孔体积明显高于商用活性炭,并且其重金属浸出含量远小于标准控制值。活化后的热解残渣吸附性能评价结果表明:当热解残渣加量为3%(质量分数)时,含油废水中的石油类物质含量降低率可以达到90%以上,COD值降低率可以达到95%以上,吸附效率明显高于商用活性炭,经过热解残渣吸附处理后的废水中石油类物质含量和COD值均可满足GB 8978-1996《污水综合排放标准》中的一级排放标准要求,实现了热解残渣资源化利用的目标。 
      2021  Vol.  50(6):    115-119, 125    [摘要](74)    [PDF](57)
    • 复合菌剂固定床修复油泥的应用条件研究
      杨博丽,徐迎新,张冕
      以长庆油田油泥为研究对象,设计了一套固定床式生物修复装置并进行实验。对影响复合微生物菌剂的修复效果相关因素进行优化,包括温度、通气、水分、石油含量、盐含量、菌剂及营养剂添加量。实验结果表明,在w(石油)低于8%,w(盐)低于20 000 mg/kg时,最佳生物修复条件为w(石油类物质)为 5%、w(水)为25%、每隔12 h通气1 h、流量60 L/min、温度30 ℃。在长庆油田陇东华HXX井场经过20天现场试验,w(石油类物质)由83.1 g/kg降低为3.7 g/kg,微生物菌落总数高达89.63×107 cfu/g,石油降解率为95.5%,相关指标满足含油污泥处理标准的要求。 
      2021  Vol.  50(6):    120-125    [摘要](71)    [PDF](45)
    • Cansolv中和废水对废水处理装置的影响分析及处理措施
      瞿杨,雷恒蒋,吉强,涂婷娟,罗东,代超
      Cansolv装置产生的酸性和碱性废水中和后,存在中和废水温度高、排水量大、COD值和还原性硫含量高等问题,造成废水处理装置废水调节池长期满液位、反渗透膜寿命衰减、处理效率下降、蒸发结晶装置设备管线堵塞严重,影响冷凝回水和产盐品质。通过采取以下工艺优化措施,减少中和废水产生量:①调整酸性废水排水位置;②降低中和废水温度;③调整文丘里管组合塔出口尾气温度;④加强尾气焚烧炉配风操作;⑤提高湿式电除雾器除酸雾的能力;⑥更换离子交换树脂和优化胺液净化装置运行程序;⑦提高除盐能力,增加臭氧催化装置和氧化装置氧化降解,降低废水COD值和还原性硫含量,确保废水处理装置运行正常。
      2021  Vol.  50(6):    126-130    [摘要](83)    [PDF](55)

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