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新型天然氣氣水分離裝置節省空間 強力高效

新型天然氣氣水分離裝置節省空間 強力高效

在天然氣生產過程中如何實現快速高效的天然氣脫水是天然氣生產的一項關鍵技術,特別是在偏遠地區和海上,巨大的脫水塔是作業者共同的痛點。

來自 | ExxonMobil
編譯 | 錢佳成

在產出天然氣處理方面,作業者主要關注的問題之一就是如何將產出水與產出氣分離開,因為這樣可以減少腐蝕和設備干擾,保證產出流體的有效運輸。

??松梨诘脑O備技術經理Don Shatto說:“地層產出的天然氣中含有飽和地層水,在生產過程中,需要去除天然氣中的這部分水。

因為天然氣開采中需要進行氣水分離,因此常規脫水塔技術得到了極大的發展,這種工藝主要依靠大型壓力容器或接觸器,在這些裝置的配合下,乙二醇與天然氣充分接觸,并從產出天然氣中吸收水分。乙二醇可再生、再利用,而脫水后的天然氣將輸送到銷售管道。

??松梨诠镜墓こ虒<襈orman Yeh表示:“cMIST簡化了運營的流程,大大提升了氣水分離效率。我們正在努力將脫水塔接觸器和其它可更換配件標準化?!?/span>

常規脫水塔是脫水系統中最重的設備,有的系統中脫水塔重達100噸,占地3000多立方英尺。減少脫水系統的占地面積和重量會降低設備的生產成本,同時也可提高系統運營效率。

Yeh估計cMIST技術可將大型壓力容器的占地面積和重量減少70%左右。Yeh表示,因為cMIST技術能夠與旋風分離器和常規乙二醇再生包(再沸器、泵、過濾器等)配合使用,因此“對于整套脫水系統而言,cMIST系統可比常規系統輕50%?!?/span>

Shatto說:“cMIST系統的另一個好處是縮短了設備高度,這對脫水塔的安裝施工有著很大的意義。

“最高的cMIST管路分離器高約14英尺(4.25米)。分離器可撬裝或模塊化,可車載?!彼f?!芭c傳統脫水塔相比,cMIST管路分離器的成本更低,尤其是在偏遠或海上時,這種差異更為明顯。

“cMIST是過程強化一個很好的例子”。??松梨谏嫌窝芯抗綝on Shatto說。

cMIST系統于2008年開始研發。2015年??松梨谠诙砜死神R州阿德莫爾的壓縮機站開始了現場測試。去年完成的現場試驗表明,cMIST可以有效脫除產出氣中的水。同時,該公司還完成了一些技術資質評定,并于2017年1月將cMIST的技術證書授權給Chemtech公司的分離技術專家Sulzer,以促進cMIST系統在石油和天然氣行業的應用推廣。

??松梨诠究偛肨om Schuessler說:“利用我們在油氣上游領域的經驗,我們的研究人員研發出了這種先進的天然氣脫水技術,大幅提升了天然氣脫水效率,降低了設備的占用空間?!?/span>

這項技術主要是為新氣田開發的,但簡易改裝后也可應用到老氣田,Yeh說:“這項技術只是現有管道的附加部分?!?/span>

注:過程強化是在實現既定生產目標的前提下,通過大幅度減小生產設備的尺寸、減少裝置的數目等方法來使工廠布局更加緊湊合理,單位能耗更低,廢料、副產品更少,并最終達到提高生產效率、降低生產成本,提高安全性和減少環境污染的目的。過程強化是實現綠色工藝的關鍵技術。

分離技術

利用專有的液滴發生器,這項技術可將常規溶劑分解成微小的液滴,使其可以很好地分散在天然氣氣流中,從而增加了吸收水的溶劑與天然氣接觸的面積。接下來,使用管路分離器將富含水的乙二醇液滴聚集運送到管道外,實現氣水的有效分離。然后,使用常規系統處理含水乙二醇,使其再生變成液滴后送回發生器再次使用。

Yeh說,cMIST技術主要通過氣體流動來剪切液體并旋轉流體,所以分離效率主要取決于氣體速度。

他說,如果分離系統以50%的設計流量運行可能導致分離效率有一定程度的下降。無法將全部乙二醇不從氣流中分離出來,因此下游需要對流體進行進一步處理。

他說,運行兩個并行單元可以解決這個問題,盡管第二個cMIST單元會增加系統的重量和占地面積。

該過程可多級重復。俄克拉何馬先導性測試進行了兩級脫水,最終產出的天然氣滿足了銷售管道對天然氣脫水的要求,但是,Yeh估計,如果需要滿足更嚴格的脫水要求,脫水過程可能要增加到四級。他說,該系統可能不適合更高難度的脫水過程,如NGL開采,這主要是因為NGL開采需要的級數過多,或無法乙二醇干燥天然氣。

傳統塔是垂直的,但是cMIST系統的塔既可以是水平的也可以是垂直的。

“這套系統對方向或運動不敏感,”Yeh說,這對海上應用十分重要,海上浮動生產平臺的常規脫水塔隨海浪晃動,會引起塔中的液體晃動。

研發成功

“為提高項目的經濟性,我們工作的重點是使設備更加緊湊,,特別是對于海上和高壓環境而言?!盰eh說?!拔覀兒芨吲d能使我們的設備變得更緊湊,同時使設備實現了更多的功能?!?/span>

油氣行業對cMIST的興趣始于2008年左右。Yeh說,篩選后,研究人員確定脫水能夠滿足公司的業務需求,同時這項技術在天然氣開采中已有廣泛應用。這項研究從概念從驗證到實驗測試共花費了6500多小時。

“cMIST是過程強化一個很好的例子,”Shatto說,這套系統的性能達到了預期?!斑@是一個激動人心的時刻,我們看到cMIST從2008年的概念演變成今天一個真正的商業產品。這說明這個想法是有用的,是創新的,這項技術是真正有用的?!?/span>

2017年1月運營商宣布推出該技術的商業化版本后,??松梨诤蚐ulzer收到了多個技術方案咨詢。

“接下來,Sulzer需要根據收到的技術和商務咨詢郵件來推薦適合他們的解決方案,”Yeh說?!拔覀冊诿梨趦炔恳灿许椖?,我們也正在關注cMIST?!?/span>

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白礬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。
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