气井井场工艺课件

LOGO气井井气井井场工工艺气井井场工艺1气井井场工艺u 采气流程采气流程u 天然气的计量天然气的计量u 气气液液(固固)分离分离u 天然气天然气脱水工艺脱水工艺u 天然气天然气脱硫工艺脱硫工艺气井井场工艺 采气流程2采气流程采气流程：采气流程：气井采出的含有液（固）体杂质的高压天然气井采出的含有液（固）体杂质的高压天然气变为适合矿场输送的合格天然气的气变为适合矿场输送的合格天然气的各种设备组合各种设备组合。l 单井常温采气流程单井常温采气流程l 多井常温采气流程多井常温采气流程l 低温回收凝析油采气流程低温回收凝析油采气流程l 低温回收石油液化气采气流程低温回收石油液化气采气流程根据处理天然气的不同方式，根据处理天然气的不同方式，分类分类为：为：作用：作用：节流降压节流降压气液固分离气液固分离计量计量采气流程采气流程：气井采出的含有液（固）体杂质的高压天然气变3单井采气流程 在在单井上安装一套包括井上安装一套包括调压，分离，分离计量和保温量和保温设备的流程称的流程称为单井采气流程井采气流程 用在气田边远气井，不需要建集气站，可节约成本；用在气田边远气井，不需要建集气站，可节约成本；用在产水量大的气水同产井，可以进行气水分离，减用在产水量大的气水同产井，可以进行气水分离，减少输气阻力；少输气阻力；用在低压气井，由于井口压力低，集气干线的压力波动用在低压气井，由于井口压力低，集气干线的压力波动对产气影响很大，单井采气可以避免这种影响，保持产气对产气影响很大，单井采气可以避免这种影响，保持产气稳定。稳定。应用范围：应用范围：单井采气流程 在单井上安装一套包括调压，分离计量和保温设4单井采气流程单井采气流程5多井常温采集流程 工艺流程工艺流程 工艺流程一般包括：工艺流程一般包括：节流、加热、分离、计量节流、加热、分离、计量等几等几部分。其中加热的目的是防止在节流降压中气体温度过部分。其中加热的目的是防止在节流降压中气体温度过低形成水化物。低形成水化物。若气体压力降低，节流后不会形成水化物，集气站的若气体压力降低，节流后不会形成水化物，集气站的流程可简化为：节流、分离、计量，然后通过汇管输出。流程可简化为：节流、分离、计量，然后通过汇管输出。把把几几口单井的采气流程集中在气田适当部位进口单井的采气流程集中在气田适当部位进行集中采气和管理的流程，称为多井常温采气流程，行集中采气和管理的流程，称为多井常温采气流程，一般具有这种流程的站称为集气站。各单井有集气一般具有这种流程的站称为集气站。各单井有集气支线和集气流程连接。集气站的流程和单井的流程支线和集气流程连接。集气站的流程和单井的流程是一致的。是一致的。多井常温采集流程 工艺流程 工艺流程一般包括：节流6多井常温采集流程多井常温集气流程图多井常温集气流程图多井常温采集流程多井常温集气流程图7多井常温采集流程 用在气田边远气井，不需要建集气站，可节约成本；用在气田边远气井，不需要建集气站，可节约成本；用在产水量大的气水同产井，可以进行气水分离，减用在产水量大的气水同产井，可以进行气水分离，减少输气阻力；少输气阻力；用在低压气井，由于井口压力低，集气干线的压力波动用在低压气井，由于井口压力低，集气干线的压力波动对产气影响很大，单井采气可以避免这种影响，保持产气对产气影响很大，单井采气可以避免这种影响，保持产气稳定。稳定。单井单井常温采气流程常温采气流程应用范围：应用范围：多井常温采集流程 用在气田边远气井，不需要建集气站，可节约8低温回收凝析油采气流程低温采集低温采集流程流程 充分充分利用高压天然气的节流制冷，大幅度降低利用高压天然气的节流制冷，大幅度降低天然气的温度，使天然气中的中烃类凝析出来进行天然气的温度，使天然气中的中烃类凝析出来进行回收。回收。工艺流程工艺流程 高压高压天然气天然气节流节流常温高压分离器常温高压分离器计量装计量装置置乙二醇混合室乙二醇混合室换热换热节流节流温度急剧降低温度急剧降低（-15-20-15-20。c c）低温分离器低温分离器换热（换热（2020。c c）外输；外输；凝凝析液析液集液管集液管过滤器过滤器缓冲塔缓冲塔稳定塔稳定塔三相分离器三相分离器油罐；油罐；乙二醇乙二醇提浓再生提浓再生重复使用。重复使用。低温回收凝析油采气流程 低温采集流程9低温回收凝析油采气流程低温回收凝析油采气流程10低温回收凝析油采气流程适用范围天然气中有较高的凝析油含量，一般要求在20g/m3以上。气井有足够高的剩余压力（井口压力与输气压力之差），一般在8MPa以上；有相当的气量，一般在70104m3/d以上。优点：不需要外来能源节流制冷，投资少，设备简单，操作方便，经济高效。单井和多井集气站都可使用。低温回收凝析油采气流程适用范围优点：不需要外来能源节流制冷，1112 工艺流程低温低温回收石油液化气采气流程回收石油液化气采气流程丙烷、丁烷丙烷、丁烷不同点：温度要求更低不同点：温度要求更低脱水塔脱水塔脱乙脱乙烷塔塔使天然气的露使天然气的露点降到点降到8080使少量已液化的使少量已液化的甲烷和乙烷重新甲烷和乙烷重新气化。气化。低温回收石油液化气采气流程12 工艺流程低温回收石油液化气采气流程丙烷、丁烷脱水塔脱乙低温回收石油液化气采气流程 适用范围 天然气含丙烷、丁烷组分高，一般应在天然气含丙烷、丁烷组分高，一般应在3%3%以上；以上；气井剩余压力在气井剩余压力在10MPa以上，以造成低温；以上，以造成低温；气井产量不受限制，只要丙烷、丁烷含量高，剩气井产量不受限制，只要丙烷、丁烷含量高，剩余压力大。余压力大。低温回收石油液化气采气流程 适用范围 天然气含丙烷、丁烷组13天然气的计量 天然天然气流量：在单位时间内流过管路横断面的天然气流量：在单位时间内流过管路横断面的天然气数量（体积）气数量（体积）。天然天然气流量的测量仪表包括：孔板差压流量计、临气流量的测量仪表包括：孔板差压流量计、临界流速流量计、垫圈流量计、涡轮流量计、靶式流量计、界流速流量计、垫圈流量计、涡轮流量计、靶式流量计、质量流量计等。质量流量计等。天然气的计量 14天然气的计量 孔板孔板压差流量差流量计的的组成成孔板差压流量计由节流装置、导压管和差压计三大部分组成。孔板差压流量计由节流装置、导压管和差压计三大部分组成。天然气的计量 孔板差压流量计由节流装置、导压管和差压15天然气的计量孔板压差流量计的孔板压差流量计的组成组成 节流装置 使使管道中的管道中的流体产生压差流体产生压差的一套装置。完整的的一套装置。完整的节流装置由标准孔板、带有取压孔的孔板夹持器和节流装置由标准孔板、带有取压孔的孔板夹持器和上下游测量管所组成。上下游测量管所组成。天然气的计量孔板压差流量计的组成16天然气的计量孔板压差流量计的组成孔板压差流量计的组成 导压管导压管导压管导压管 一般采用一般采用183183的无缝钢管，其作用是将标准孔板所的无缝钢管，其作用是将标准孔板所产生的产生的压差信号传送压差信号传送给压差计。给压差计。用于用于测量差压信息测量差压信息，把此，把此差压转换成流量差压转换成流量指示并记录下指示并记录下来。来。差压计差压计差压计差压计天然气的计量孔板压差流量计的组成 导压管 一般采用17气液（固）分离分离分离设备及及类型型 根据分离需要分根据分离需要分类:气液两相分离、油气水三相分离气液两相分离、油气水三相分离根据外形分根据外形分类：立式和卧式分离器：立式和卧式分离器按作用原理分：重力分离器、旋流分离器、混合式按作用原理分：重力分离器、旋流分离器、混合式分离器分离器气液（固）分离分离设备及类型18气液（固）分离 重力分离器重力分离器工作原理工作原理 含有液滴和固体含有液滴和固体颗粒的天然气粒的天然气进入分离器后入分离器后由于气流突然减速由于气流突然减速并同并同时改改变气流方向气流方向在在惯性、性、离心力以及重力的离心力以及重力的综合下合下对大量的液滴和固体粒大量的液滴和固体粒子子进行了初步分离。随即气流行了初步分离。随即气流进入了分离器的沉降入了分离器的沉降分离段分离段在此在此阶段段较小的液、固粒子在其自身的重小的液、固粒子在其自身的重力作用下从气体中分离。力作用下从气体中分离。为了增了增进沉降分离效果沉降分离效果有的分离器在有的分离器在结构上加了构上加了“百叶窗百叶窗”式式导流板等流板等以以促促进凝聚和沉降。另外在分离器上段凝聚和沉降。另外在分离器上段设有捕有捕雾器或器或分离分离头以除去以除去雾状液体和固体微粒。在分离器下状液体和固体微粒。在分离器下部部应有足有足够的的储液容液容积并并设有液位有液位检测计和排液和排液装置。装置。气液（固）分离 重力分离器19 重力分离器重力分离器 利用液（固）体和气利用液（固）体和气体之间的密度差分离气体体之间的密度差分离气体中的液（固）体。中的液（固）体。气液（固）分离气液（固）分离l 为提高重力分离器的效率，进口为提高重力分离器的效率，进口管线多以切线进入，利用离心力对管线多以切线进入，利用离心力对液体作初步分离。液体作初步分离。l 安装除雾器，利用碰撞原理分离安装除雾器，利用碰撞原理分离微小的雾状液滴。微小的雾状液滴。V(0.70.8)W 重力分离器 利用液（固）体和气体之间的密度差分离气体2021 为了使液滴沉降，设计分离器时必须使分离器中的为了使液滴沉降，设计分离器时必须使分离器中的气流速度低于液滴沉降速度，一般要求：气流速度低于液滴沉降速度，一般要求：气气液（固）分离液（固）分离 液滴沉降速度与液体的密度、液滴直径、分离器工液滴沉降速度与液体的密度、液滴直径、分离器工作压力等因素有关。可以用公式计算或查图表求得。作压力等因素有关。可以用公式计算或查图表求得。21 为了使液滴沉降，设计分离器时必须使分离器中的气流气液（固）分离气液（固）分离立式分离器立式分离器分离段：分离段：混合物由切向进口进分离混合物由切向进口进分离器后旋转，在离心力作用下密度大器后旋转，在离心力作用下密度大的液（固）体被抛向器壁顺流而下，的液（固）体被抛向器壁顺流而下，液（固）体得到初步分离。液（固）体得到初步分离。沉降沉降段：段：沉降段直径比进口管径大沉降段直径比进口管径大得多，使得气流在沉降段流速急剧得多，使得气流在沉降段流速急剧降低，有利于较小液（固）滴在其降低，有利于较小液（固）滴在其重力作用下沉降。重力作用下沉降。气液（固）分离立式分离器分离段：混合物由切向进口进分离器后旋22除雾段：除雾段：用来捕集未能沉降分离出用来捕集未能沉降分离出来的雾状液滴，捕集器有翼状和丝来的雾状液滴，捕集器有翼状和丝网。网。储存段：储存段：存储液（固）体，由排液存储液（固）体，由排液管排出。排污管的作用是定期排放管排出。排污管的作用是定期排放污物（泥砂、锈浊物等）。污物（泥砂、锈浊物等）。气液（固）分离气液（固）分离除雾段：用来捕集未能沉降分离出来的雾状液滴，捕集器有翼状和丝2324 气液（固）分离气液（固）分离卧式卧式重力分离器重力分离器 l 气液混合物气液混合物碰到导向板而改变碰到导向板而改变流向，在惯性力的作用下流向，在惯性力的作用下大直径液大直径液滴滴被分离下来。被分离下来。l 夹带小液滴的气流继续向下运动。夹带小液滴的气流继续向下运动。由于分离器直径比进口直径大得多，由于分离器直径比进口直径大得多，气流速度下降，在重力作用下气流速度下降，在重力作用下较小较小直径液滴直径液滴被分离下来。被分离下来。l 大直径液滴被分离大直径液滴被分离l 较小直径液滴被分离较小直径液滴被分离l 雾状液滴被捕集。雾状液滴被捕集。l 气流通过整流板，紊乱的气流被气流通过整流板，紊乱的气流被变成直流，更小的液滴与整流板壁变成直流，更小的液滴与整流板壁接触，接触，聚集成大液滴聚集成大液滴而沉降。而沉降。l 最后，雾状液滴在捕集器中最后，雾状液滴在捕集器中被捕被捕集集下来。下来。24 气液（固）分离卧式重力分离器 气液混合物碰到导向板卧式分离器与立式分离器的区别：l 卧式分离器是用径向进口并安有伞形板，伞形板的作用是防止气液直接撞击储存段的液面，引起已沉降的液体重新被气流携带。气流撞击伞形板后，气流速度降低，方向改变，在惯性力的作用下液滴被分离，粘附在伞形板上顺流而下。l 在分离器直径和工作压力相同情况下，卧式重力分离器处理气量比立式大。但卧式重力分离器占地面积大，清扫困难。l 卧式重力分离器多用于处理量大的集气站和用以脱流装置前的气体进行分离。中小型集气站仍以立式为主。u气液（固）分离气液（固）分离卧式分离器与立式分离器的区别：卧式分离器是用径向进口并安有25三相三相重力分离器重力分离器 三相重力分离器中的油水也是利用密度差三相重力分离器中的油水也是利用密度差进行分离的。在分离器中安有一个堰板，水面进行分离的。在分离器中安有一个堰板，水面上的浮油高度超过堰板顶部时，翻过堰板进入上的浮油高度超过堰板顶部时，翻过堰板进入集油室中，集油室中安有浮球，并用连杆通过集油室中，集油室中安有浮球，并用连杆通过控制机构作排油调节阀的开关。当油面升到规控制机构作排油调节阀的开关。当油面升到规定高度时，阀开启排油；液面降低到规定高度定高度时，阀开启排油；液面降低到规定高度时，阀自动关闭。水也是用浮球控制阀的开启时，阀自动关闭。水也是用浮球控制阀的开启或关闭进行排放的。或关闭进行排放的。u气液（固）分离气液（固）分离三相重力分离器 三相重力分离器中的油水也是利用密度差进26气液（固）分离旋流分离器旋流分离器1气体进口；2气体出口；3内管；4螺旋叶片；5筒体；6锥形管；7支持板；8排液口；9加强板 螺旋叶片是焊在内管上的薄钢板，对气体起着导向和加速旋转的作用气液（固）分离旋流分离器1气体进口；螺旋叶片是焊在内管上的27旋流分离器旋流分离器工作原理工作原理 利用离心力原理分离气液（固）体。利用离心力原理分离气液（固）体。气液（固）混合物由切线方向进入分离器后，沿分离气液（固）混合物由切线方向进入分离器后，沿分离器筒体旋转，产生器筒体旋转，产生离心力离心力。离心力与液（固）体颗粒的密。离心力与液（固）体颗粒的密度成正比。液（固）体颗粒的密度比气体大得多，于是度成正比。液（固）体颗粒的密度比气体大得多，于是液液（固）体颗粒就被抛到外圈（靠近器壁），（固）体颗粒就被抛到外圈（靠近器壁），较轻的气体则较轻的气体则在内圈。在内圈。被抛在外圈的液（固）体颗粒继续旋转，并向下被抛在外圈的液（固）体颗粒继续旋转，并向下沉淀，最后到达锥形管聚集后从下部出口放出，内圈的气沉淀，最后到达锥形管聚集后从下部出口放出，内圈的气体则从上部出口放出。体则从上部出口放出。u气液（固）分离气液（固）分离旋流分离器工作原理 利用离心力原理分离气液（固）体。气28气液（固）分离混合式混合式分离器分离器 混合式分离器是利用多种分离原理进行气液（固）体分离的，结构比较复混合式分离器是利用多种分离原理进行气液（固）体分离的，结构比较复杂，类型也很多，如螺道分离器、串连离心式分离器、多管旋流式分离器等。杂，类型也很多，如螺道分离器、串连离心式分离器、多管旋流式分离器等。螺道分离器螺道分离器 螺道分离器是利用天然气在狭窄的螺道中作高速旋转螺道分离器是利用天然气在狭窄的螺道中作高速旋转运动，形成强烈的离心力，使气流中的液滴聚合成较大的运动，形成强烈的离心力，使气流中的液滴聚合成较大的液滴沿器壁流下。液滴沿器壁流下。气液（固）分离混合式分离器 混合式分离器是利用多种分离29气液（固）分离（1 1）螺道分离器）螺道分离器凝聚段凝聚段由多道螺道组成，它的作用是使气流沿螺道由多道螺道组成，它的作用是使气流沿螺道高速旋转，产生强大的离心力，把小液滴甩到器壁高速旋转，产生强大的离心力，把小液滴甩到器壁上凝聚成大液滴顺器壁流到储液段。上凝聚成大液滴顺器壁流到储液段。扩大段扩大段由紧接凝聚段之后螺距逐渐加大的螺道组由紧接凝聚段之后螺距逐渐加大的螺道组成，由于螺距加大，气流速度降低，避免使已聚成，由于螺距加大，气流速度降低，避免使已聚合的液滴再分散。合的液滴再分散。捕集器捕集器用金属或尼龙丝网制成，起捕集雾状液滴作用金属或尼龙丝网制成，起捕集雾状液滴作用。储液段内设破旋涡板，防止储存的液体产生漩用。储液段内设破旋涡板，防止储存的液体产生漩涡而重新被气流夹带。涡而重新被气流夹带。储液段储液段丝网筒体螺道伞形罩中心管矩形开口破旋涡板储液段排液口排污口气液（固）分离（1）螺道分离器凝聚段由多道螺道组成，它的作用30天然气脱水工艺天然气脱水：从天然气中脱出水汽以降低露点的工艺。露点降：在同一压力下，被水汽饱和的天然气露点温度与经过脱水装置后同一气流的露点温度之差。露点降是脱水装置能力的主要指标。天然气脱水方法：液体吸收法、固体吸附法（干燥法）和冷却法。天然气脱水工艺31天然气脱水工艺液体吸收方法：液体吸收方法：常用的液体吸收常用的液体吸收剂/(干燥干燥剂):乙二醇（EG）二甘醇（DEG）三甘醇（TEG）四甘醇（T4EG）天然气脱水工艺液体吸收方法：32天然气脱水工艺一一.液体吸收液体吸收法法 当要求脱水后的气体露点降低到当要求脱水后的气体露点降低到-200-400c-200-400c时，通时，通常选用三甘醇脱水。实践证明使用乙二醇和二甘醇是损常选用三甘醇脱水。实践证明使用乙二醇和二甘醇是损失较大，而三甘醇以它较大的露点降、技术上的可靠性失较大，而三甘醇以它较大的露点降、技术上的可靠性和经济上的合理性在天然气脱水中使用的最普遍。和经济上的合理性在天然气脱水中使用的最普遍。三甘醇的应用范围：露点降为三甘醇的应用范围：露点降为22-780c22-780c，气体压力，气体压力为为0.172-17.2mpa0.172-17.2mpa，气体温度为，气体温度为4-710c4-710c，含硫或不含硫，含硫或不含硫天然气的脱水。天然气的脱水。天然气脱水工艺一.液体吸收法33天然气脱水工艺一、液体吸收法一、液体吸收法 经分离器预分离油水后的天然气吸收塔被三甘醇贫液将水吸收脱除排出。含水的三甘醇贫液从吸收塔底部排出经过过滤器缓冲换热器(加热)再生塔。再生的三甘醇贫液缓冲换热器(冷却)泵送到吸收塔顶部的塔板上。三甘醇脱水原理流程图三甘醇脱水原理流程图吸收塔吸收塔气提塔气提塔缓冲换热器缓冲换热器重沸器重沸器过滤器过滤器天然气脱水工艺一、液体吸收法 经分离器预分离油水后的天34天然气脱水工艺二、二、固体吸附法（干燥法）固体吸附法（干燥法）如果需要将天然气的露点降至-73以下，含水量小于1ppm时，则采用固体吸附法脱水。常用的干燥剂有硅胶、活性氧化铝、活性炭、沸石分子筛等。天然气脱水工艺二、固体吸附法（干燥法）如果需要将天35天然气脱水工艺脱水用的干燥剂应满足以下要求：脱水用的干燥剂应满足以下要求：对水有较高的吸附能力；对水有较高的吸附能力；有较高的选择性。固体干燥剂无表面上或孔隙中都有吸附有较高的选择性。固体干燥剂无表面上或孔隙中都有吸附重烃和甘醇的趋向，这些物质在再生过程中是很难除掉的；重烃和甘醇的趋向，这些物质在再生过程中是很难除掉的；能再生和多次使用；能再生和多次使用；有足够的强度；有足够的强度；化学性质稳定；化学性质稳定；货源充足，价格便宜。货源充足，价格便宜。天然气脱水工艺脱水用的干燥剂应满足以下要求：对水有较高36天然气脱水工艺（1）固体吸附工艺装置中至少有）固体吸附工艺装置中至少有两两个吸附床层个吸附床层，脱水过程是循环进行的。，脱水过程是循环进行的。在一给定的床层上，一定时间内让它在一给定的床层上，一定时间内让它进行进行吸附吸附；而在另一给定的床层上进；而在另一给定的床层上进行行加热解吸加热解吸（即用加热的方法使被吸（即用加热的方法使被吸附的水分脱除）。然后切换流程，使附的水分脱除）。然后切换流程，使原吸附床层切换为加热再生；原加热原吸附床层切换为加热再生；原加热床层切换为吸附。床层切换为吸附。（2）流程中）流程中必须有热源必须有热源，用于加热床层进行再生。还必须有热气流过床层，用于加热床层进行再生。还必须有热气流过床层，用以除去被解吸出来的水汽。用以除去被解吸出来的水汽。天然气脱水工艺（1）固体吸附工艺装置中至少有两个吸附床层，脱37天然气脱水工艺三、冷却法三、冷却法 将天然气冷却，降温到将天然气冷却，降温到稍高于水化物生成温度稍高于水化物生成温度，可使一部分水冷凝出来，并经分离器后排走。可使一部分水冷凝出来，并经分离器后排走。常用冷却措施：循环制冷、节流膨胀制冷、膨胀常用冷却措施：循环制冷、节流膨胀制冷、膨胀机制冷等。机制冷等。冷却法对于天然气中水分的冷却法对于天然气中水分的粗分离粗分离是很实用的脱是很实用的脱水方法。水方法。天然气脱水工艺三、冷却法 将天然气冷却，降温到稍高于38天然气脱水工艺外加制冷循环法外加制冷循环法 循环制冷循环制冷 这种方法所需冷量有独立这种方法所需冷量有独立设置的制冷循环产生的冷设置的制冷循环产生的冷量提供。量提供。冷冻介质冷冻介质可以是可以是氨，也可是乙烷和丙烷等，氨，也可是乙烷和丙烷等，具体选择取决于被冷凝分具体选择取决于被冷凝分离的天然气压力、组分和离的天然气压力、组分和分离要求等。分离要求等。天然气脱水工艺外加制冷循环法 循环制冷 这种方法所需冷量有39天然气脱水工艺高压气高压气站阀站阀(调压调压)分离器分离器(脱除油、水及杂质脱除油、水及杂质)计量计量防冻剂混合室防冻剂混合室(高压喷高压喷注乙二醇注乙二醇)预冷热换器预冷热换器针形阀节流膨胀针形阀节流膨胀分离。分离。分离后的干气分离后的干气预冷换热器与来气换预冷换热器与来气换冷，然后再与另一股干气汇合，经换热冷，然后再与另一股干气汇合，经换热器升温后进入外输干线。器升温后进入外输干线。节流膨胀制冷节流膨胀制冷由于冷却效应，气流温度急剧降低由于冷却效应，气流温度急剧降低至至-20-20左右，水汽及重烃凝结成水和左右，水汽及重烃凝结成水和凝析油凝析油低温分离器冷凝分离。低温分离器冷凝分离。天然气脱水工艺高压气站阀(调压)分离器(脱除油、水及杂40天然气脱硫天然气脱硫工艺工艺含硫气田采气面临的三个棘手问题：含硫气田采气面临的三个棘手问题：H H2 2S S的剧毒性、腐蚀性和的剧毒性、腐蚀性和元素硫的沉积元素硫的沉积。含硫天然气必须经过酸气净化才能投入市场含硫天然气必须经过酸气净化才能投入市场。含硫天然气的酸气（含硫天然气的酸气（H H2 2S S和和COCO2 2等）净化包括等）净化包括脱硫、硫脱硫、硫磺回收及尾气处理磺回收及尾气处理三部分。三部分。天然气脱硫工艺含硫气田采气面临的三个棘手问题：H2S的剧毒性41天然气脱硫工艺天然气脱硫工艺一、脱硫一、脱硫 脱硫方法：分为干法和湿法两大类。脱硫方法：分为干法和湿法两大类。若天然气中酸气含量较少，日处理量不大，可采用分子筛等吸附剂若天然气中酸气含量较少，日处理量不大，可采用分子筛等吸附剂脱除酸气和水分，即干法处理。脱除酸气和水分，即干法处理。湿法脱硫按溶液的吸收和再生性质，又可分为化学吸收法、物理吸湿法脱硫按溶液的吸收和再生性质，又可分为化学吸收法、物理吸收法和直接氧化法。收法和直接氧化法。天然气脱硫工艺一、脱硫 脱硫方法：分为干法和湿法两大类42天然气脱硫工艺天然气脱硫工艺 化学吸收法 化学吸收法是以弱碱性溶液为吸收剂与天然气中酸性组分反应来化学吸收法是以弱碱性溶液为吸收剂与天然气中酸性组分反应来吸收吸收H H2 2S S和和COCO2 2。而当压力、温度和吸收剂浓度变化时，酸性气体又。而当压力、温度和吸收剂浓度变化时，酸性气体又会从吸收剂中分出。会从吸收剂中分出。目前目前主要采用吸收剂为主要采用吸收剂为一乙醇胺和二乙醇胺一乙醇胺和二乙醇胺。天然气脱硫工艺 化学吸收法 43天然气脱硫工艺天然气脱硫工艺富液富液经贫经贫-富液换热器（与贫液换热）富液换热器（与贫液换热）再生塔（释放酸气组分）。再生塔（释放酸气组分）。再生塔底部的贫液再生塔底部的贫液换热器换热器（冷却后）吸收塔。（冷却后）吸收塔。出塔的冷凝水作为回流液出塔的冷凝水作为回流液返回再生塔，分离出的酸气返回再生塔，分离出的酸气则进入硫磺回收工段。则进入硫磺回收工段。醇胺法脱硫工艺流程及原理醇胺法脱硫工艺流程及原理原料气原料气吸收塔底吸收塔底与醇胺水溶液相接触与醇胺水溶液相接触酸性气体被溶剂吸收后酸性气体被溶剂吸收后分离器分离器（脱去游离水）（脱去游离水）干线。干线。天然气脱硫工艺富液经贫-富液换热器（与贫液换热）再生塔44天然气脱硫工艺天然气脱硫工艺 物理吸收法物理吸收法 物理吸收法全部采用有机化合物作为吸收溶剂，吸收酸物理吸收法全部采用有机化合物作为吸收溶剂，吸收酸气的过程为物理吸收过程，溶液的酸气负荷正比于气相中酸气的过程为物理吸收过程，溶液的酸气负荷正比于气相中酸气的分压，当富液压力降低时，即放出吸收的酸气组分。气的分压，当富液压力降低时，即放出吸收的酸气组分。物理吸收法的有机溶剂主要包括：多乙二醇醚、物理吸收法的有机溶剂主要包括：多乙二醇醚、N N甲甲基吡咯烷酮基吡咯烷酮(NMP)(NMP)、碳酸丙烯酯、磷酸三丁酯、碳酸丙烯酯、磷酸三丁酯(TBP)(TBP)和环丁砜。和环丁砜。天然气脱硫工艺 物理吸收法 物理吸收法全部采用有机45天然气脱硫工艺天然气脱硫工艺 物理吸收法中最重要的是砜胺法，砜胺溶液是由环丁砜、物理吸收法中最重要的是砜胺法，砜胺溶液是由环丁砜、醇胺和水组成的，砜胺法兼有物理吸收和化学吸收两种作用醇胺和水组成的，砜胺法兼有物理吸收和化学吸收两种作用特点，弥补了物理吸收法净化度差的缺点，适用于净化含有特点，弥补了物理吸收法净化度差的缺点，适用于净化含有机硫和轻质油的高含硫天然气。机硫和轻质油的高含硫天然气。适用条件：由于物理溶剂对重烃有较大溶解度，因而物适用条件：由于物理溶剂对重烃有较大溶解度，因而物理吸收法常用于酸气分压超过理吸收法常用于酸气分压超过3.5,3.5,重烃含量低的天然气净化重烃含量低的天然气净化。天然气脱硫工艺 物理吸收法中最重要的是砜胺法，砜胺溶液46天然气脱硫工艺天然气脱硫工艺 直接氧化法直接氧化法 国内曾用铁碱法进行天然气单井脱硫，其国内曾用铁碱法进行天然气单井脱硫，其脱硫剂脱硫剂为为硫酸铁和碳酸钠溶液硫酸铁和碳酸钠溶液，适合于低含硫天然气的净化。，适合于低含硫天然气的净化。铁碱法是利用悬浮于碱性溶液中的氧化铁与铁碱法是利用悬浮于碱性溶液中的氧化铁与H H2 2S S之间之间的反应，将的反应，将H H2 2S S转化为元素硫的方法。转化为元素硫的方法。天然气脱硫工艺 直接氧化法 国内曾用铁碱法进行天然47天然气脱硫工艺天然气脱硫工艺铁碱法的典型工艺流程铁碱法的典型工艺流程l 碱性溶液由泵打至吸收塔顶部，在塔碱性溶液由泵打至吸收塔顶部，在塔内与自塔底送入的原料气逆流接触，而内与自塔底送入的原料气逆流接触，而脱除其中的脱除其中的H H2 2S S。含。含H H2 2S S的溶液流至再生的溶液流至再生塔（即氧化槽），在此与空气接触生成塔（即氧化槽），在此与空气接触生成元素硫。元素硫。l 元素硫呈泡沫状积累于液面上，然后元素硫呈泡沫状积累于液面上，然后清洗而流入浆液槽，再用泵送至过滤器，清洗而流入浆液槽，再用泵送至过滤器，除去残余液体。除去残余液体。l 再生好的溶液用泵从再生塔打回吸收再生好的溶液用泵从再生塔打回吸收塔。从而完成溶液循环。塔。从而完成溶液循环。天然气脱硫工艺铁碱法的典型工艺流程 碱性溶液由泵打至吸收塔顶48天然气脱硫工艺天然气脱硫工艺二、硫磺回收二、硫磺回收 来自脱硫装置的酸性气体主要包括来自脱硫装置的酸性气体主要包括H H2 2S S、COCO2 2和及少量的和及少量的CHCH4 4等烃类。主要等烃类。主要包括部分燃烧法和分流法。包括部分燃烧法和分流法。部分燃烧法（单流法）部分燃烧法（单流法）酸气中酸气中H H2 2S S含量在含量在50%50%以上时，应选以上时，应选择部分燃烧法。择部分燃烧法。（1 1）在部分燃烧法中，所有的酸气全部进）在部分燃烧法中，所有的酸气全部进入燃烧炉，同时严格按配风比送入空气，使入燃烧炉，同时严格按配风比送入空气，使酸气中全部烃类完全燃烧，而只有酸气中全部烃类完全燃烧，而只有1/3H1/3H2 2S S氧氧化生成化生成SOSO2 2,剩下的剩下的2/3H2/3H2 2S S与与SOSO2 2生成元素硫。生成元素硫。天然气脱硫工艺二、硫磺回收 来自脱硫装置的酸性气体主要49天然气脱硫工艺天然气脱硫工艺（2 2）从燃烧炉出来的高温气体，主要由）从燃烧炉出来的高温气体，主要由H H2 2S S、SOSO2 2、S S（蒸汽）、（蒸汽）、COSCOS、CSCS2 2等组成，等组成，经废热锅炉回收能量后，进入一级冷凝器再次回收热量，并分离液硫。经废热锅炉回收能量后，进入一级冷凝器再次回收热量，并分离液硫。采用部分燃烧法硫磺回收率可达采用部分燃烧法硫磺回收率可达9090 95%95%。（5 5）二级转化器出来的气流，进入三级冷凝器回收热量并分离液硫。）二级转化器出来的气流，进入三级冷凝器回收热量并分离液硫。（4 4）一级转化器出来的气流，经二级冷凝器回收热量并分离硫后，用酸气再热）一级转化器出来的气流，经二级冷凝器回收热量并分离硫后，用酸气再热炉升温到二级转化器所要求的温度后，进入二级转换器。炉升温到二级转化器所要求的温度后，进入二级转换器。（3 3）一级冷凝器出来的气流与废热锅炉部分高温气混合掺热，使其达到一级转）一级冷凝器出来的气流与废热锅炉部分高温气混合掺热，使其达到一级转化器所要求的温度，进入一级转换器。化器所要求的温度，进入一级转换器。天然气脱硫工艺（2）从燃烧炉出来的高温气体，主要由H2S、S50天然气脱硫工艺天然气脱硫工艺 分流法分流法 酸气中酸气中H H2 2S S含量低于含量低于50%50%时，应选择分流法。时，应选择分流法。1/3 1/3的酸气首先进入燃烧炉。在燃烧炉中，仅生成的酸气首先进入燃烧炉。在燃烧炉中，仅生成SOSO2 2而不生成元素硫。而不生成元素硫。从燃烧炉出来的含有从燃烧炉出来的含有SOSO2 2的高温气体，经废热锅炉回收热量后，与其余的的高温气体，经废热锅炉回收热量后，与其余的2/32/3的酸气混合，使其达到一级转化器所要求的温度，进入一级转化器。的酸气混合，使其达到一级转化器所要求的温度，进入一级转化器。以后的流程与部分燃烧法相同。以后的流程与部分燃烧法相同。分流法的硫磺回收率较低，可达分流法的硫磺回收率较低，可达8585 92%92%。天然气脱硫工艺 分流法 酸气中H2S含量低于50%时51天然气脱硫工艺天然气脱硫工艺三、尾气处理三、尾气处理斯科特装置用加氢还原和二异丙醇胺脱硫的方法处理尾气。斯科特装置用加氢还原和二异丙醇胺脱硫的方法处理尾气。（1 1）硫磺回收装置来的尾气）硫磺回收装置来的尾气在线燃在线燃烧炉烧炉还原反应器还原反应器尾气中的尾气中的SOSO2 2、S S（蒸汽）、（蒸汽）、COSCOS和和CSCS2 2均被还原成均被还原成H H2 2SS废废热锅炉热锅炉冷却塔冷却塔气体进入吸收塔。气体进入吸收塔。（2 2）H H2 2S S被二异丙醇胺水溶液吸收，以后的流程同脱硫工艺。再生脱出的酸气送被二异丙醇胺水溶液吸收，以后的流程同脱硫工艺。再生脱出的酸气送回硫磺回收装置，吸收塔顶的尾气燃烧后排空。回硫磺回收装置，吸收塔顶的尾气燃烧后排空。天然气脱硫工艺三、尾气处理斯科特装置用加氢还原和二异丙醇胺脱52