1、名词解释
天然气:能源、可燃气体、石油煤炭、地下开采、H2S中毒
干气:每㎡气中,戊烃以上烃类(C5+)按液态计小于10ml的天然气。
湿气:每m2气中,戊烃以上烃类(C5+)按液态计大于10ml的天然气。
贫气:每m2气中,丙烷以上烃类(C3+)按液态小于100ml的天然气。
富气:每m2气中,丙烷以上烃类(C3+)按液态大于100ml的天然气。
热值:1m3燃气完全燃烧时所放出的热量。
石油加工烃露点:在一定压力下,天然气析出第一滴液烃时的温度。
水露点:在一定压力下,天然气与液态水平衡时的温度。
标方:101.325KPa,0℃作为天然气体积计量的标准状态
基方:101.325KPa,20℃作为天然气体积计量的标准状态
天然气水合物:也称为“可燃冰”“固体瓦斯”,是一种白或灰的晶体,外貌似松散的冰或致密的雪。
过冷度:管道等体系内实际操作温度低于该体系水合物形成温度之差值。
露点降:脱水前含天然气的露点与脱水后干气的露点之差称为露点降
吸附质:被吸附的气体或液体称为吸附质
吸附剂:吸附气体或液体的固体称为吸附剂。
物理吸附:由范德华力引起吸附,速度快,热量少,平衡快,条件变化容易脱附,可逆。
化学吸附:以未饱和键力作用,所需的活化能、吸附热大,速度慢,不可逆。
破点:当分子筛吸附时,当传质区的前沿到达床层底部,气体中的吸附质浓度突然升高到一定值
轻烃回收:从天然气中回收凝液的过程称之为天然气凝液回收活天然气液回收。
冷剂:在制冷循环中工作的制冷工质称为制冷剂或简称冷剂。
液化天然气:LNG 由天然气液化制取的,以甲烷为主的液烃混合物
压缩天然气:CNG 是经过压缩的高压商品天然气,其主要成分是甲烷
第一章
1、天然气的组成分类
组成:天然气是由低分子饱和烃为主的烃类气体与少量非烃类组成的混合气体。
分类:伴生气、气藏气、凝析气
2、天然气质量要求
项目 一类 二类 三类
高热值, MJ/m3 >31.4
硫化氢 ,mg/m3 ≤6 ≤20 ≤460
总硫, mg/m3 ≤100 ≤200 ≤460
CO2(v), % ≤3.0 ≤3.0
水露点 在天然气交接点的压力和温度条件下,比最低环境温度低5℃.
注:(1)、天然气按照硫和CO2含量分为一类、二类、三类。
(2)、民用燃料天然气总硫和硫化氢含量应符合一类、二类指标。
(3)、三类:工业原料,供给有处理能力的单位。
(4)、m3: 1atm 20℃
3、管输气质量要求
1)、进入管道内的天然气必须清除其中的机械杂质。
2)、水露点是输气管道中可能达到的最低环境温度低5℃.
3)烃露点应低于或等于输气管道中气体可能达到的最低环境温度。
4)气体中的H2S含量不大于20mg/m3。
5)如输送不符合上述质量要求的气体,必须采取相应的保护措施。
4、天然气加工和天然气处理的含义
1)、天然气处理:也叫天然气净化,指天然气符合商品质量或管输要求而采取的措施。
例:脱除杂质、水分 脱除酸性气体 尾气处理
2)、天然气加工:指从天然气中分离、回收某些组分。
例:轻烃回收 天然气液化 天然气中提取氦
第三章
1、水合物的组成、形成条件、危害
组成:带水的天然气
形成条件:(P25)作业本
危害:天然气水合物在一定的压力和低温条件下是稳定的,如果压力减小或温度增加,就可能造成天然气水合物的离解,从而引起井喷、海底塌陷、海啸和沿岸滑坡等自然灾害,并将影响到海底油气的开采、海底国防及战略设施。
2、防止水合物形成的四种途径
①提高天然气温度②降压至形成水合物压力一下③脱出天然气中的水④加入抑制剂
3、热力学抑制剂、动力学抑制剂、防聚剂的作用原理
热力学抑制剂原理:可以改变液态水和水合物的化学相,使水合物的形成条件向更高的压力和更低的温度范围移动
动力学抑制剂原理:不改变水合物的化学位,可推迟水合物成核或晶体生长的时间,从而防止水合物堵塞。
防聚集原理:可防止水合物聚结以及在管道上粘附。
4、甲醇类和甘醇类作为抑制剂各有优缺点
①甲醇优点:1、可用于任何操作温度2可较多的降低水合物的形成温度3水溶液的凝固点低、粘度小
缺点:1具有中等程度的毒性,需防护2增加后续脱水的负荷3甲醇水溶液会对碳钢、黄铜产生腐蚀
②甘醇类优点:低毒、沸点高、可循环使用,适用于量大且不宜采用脱水方法的场合
5、简述并画出低温分离法工艺流程(P41)
简述:井口流出物进入分离器,分离出水和杂质,天然气进入气/气换热器,被冷却,在进入换热器前加入贫乙二醇抑制剂,注入了抑制剂的天然气进入节流阀,温度进一步降低,进入低温分离器。
气体:从低温分离器出来的冷干气经过气/气换热器、气/液换热器被加热后外输
液相:进入稳定塔,塔顶脱出溶解于液相的天然气(供给气),塔底流出的醇烃混合物经过气/液换热器冷却后进入油醇分离器,分离出液烃后经乙二醇再生器脱水,再生后的贫乙二醇回注。
第四章
1、水在天然气中的危害
①当条件发生变化时,天然气中的水蒸气会变成液态水,液态水会与天然气中的酸气反应,腐蚀管道中设备
②温度达到冰点时,液态水会结冰,即使温度在冰点以上,在一定条件下,液态水也会与天然气形成水合物因而发生堵塞现象③天然气中的水存在,降低了天然气的热值和管输能力。
2、甘醇法脱水和吸附法脱水的优缺点
甘醇法的优点:1、投资较低2、压降较小3、甘醇法脱水为连续操作,而固体吸附剂法为间歇操作4、采用甘醇法脱水时补充甘醇比较容易,而采用固体吸附剂法脱水时,从吸附塔中
更换固体吸附剂费时较长5、甘醇脱水装置的甘醇富液再生时,脱出1kg水分所需的热量较少6、有些杂质会使固体吸附剂堵塞,但对甘醇脱水装置的操作影响甚小7、甘醇脱水装置可将天然气中水含量降低到0.008g/m3
缺点1、天然气的露点要低于-32℃时,需要采用汽提法进行再生。2、甘醇手污染活分解后具有腐蚀性
吸附法的优点:1、脱水后干气露点可低至-100℃相当与水含量为0.8mg/m3。2、对进料气压力、温度及流量的变化不敏感3、无严重的腐蚀及起泡。
缺点:1、由于需要两个活两个以上吸附塔切换操作,故其投资及操作费用较高。2、压降较大3、天然气中的重烃、H2S和CO2等可使固体吸附剂污染4、固体吸附剂颗粒在使用中可产生机械性破碎5、再生是消耗的热量较多,在小流量操作时更为显著。
3、简述并画出甘醇法脱水和吸附法脱水流程图
4、甘醇法设备及参数、用途
5、三甘醇与二甘醇相比优点是什么
6、哪些原因会引起甘醇损失?有哪些注意事项?
7、液烃进入溶液的方式?(P71)
①进料气携带②贫甘醇进塔温度比出塔干气低,使气体中重烃冷凝析出的③甘醇吸收下来的
8、保持甘醇清洁措施
①氧气串入系统②防止降解③防止pH值降低④防止盐类污染⑤防止液烃进入⑥淤渣⑦起泡
第五章
1、吸附法脱水使用范围
2、常用吸附剂
1)活性铝土矿 2)、活性氧化铝 3)、硅胶和硅胶球 4)、分子筛 5)、复合固体吸附剂
3、分子筛做干燥剂特点
1)、吸附选择性强 2)、具有高效吸附容量 3)、使用寿命较长 4)、不易被液态水破坏 5)、价格较高
4、分子筛对一些物质吸附强弱顺序
H2O>NH3>CH3OH>CH3SH>H2S>COS>CO2>N2>CH4
5、采用干气做再生气的流程并简述(P82)
湿气在进口分离器中除去液体与固体杂质后自上而下进入干燥器脱除其中的水分后变为干气外输。
再生:干燥器内的吸附剂达到饱和前就需要对干燥器进行切换再生。作为再生气的一小部分干气经再生加热器升温后自下而上流过再生干燥器。(这样,一方面可以脱除靠近干燥器上部被吸附的物质,使其不通过整个床层,另一方面可以确保进料湿气最后接触的床层得到充分的再生。)热的再生气将床层加热,并使水在吸附剂上脱附。脱附出的水蒸气随再生气一起离开再生床层后进入再生冷却器,大部分水蒸气在冷却器中冷凝下来,并在再生分离器中分离。分离后出的再生气与进料湿气汇合后又去进行脱水。
6、吸附过程、再生过程及参数
第六章
1、天然气轻烃回收的目的
①生产管输气②满足商品气的质量要求③最大程度的回收天然气液
2、天然气回收的方法及原理
⑴吸附法 利用固体吸附剂对各种烃类的吸附容量不同,从而使天然气中一些组分得以分离的方法
⑵油吸收法 利用不同烃类在吸收油中的溶解度不同,从而使天然气中一些组分得以分离的方法
⑶冷凝分离法 利用在一定压力下天然气中各组分的挥发度不同,将天然气冷却至露点温度以下,得到一部分富含较重烃类的天然气液,并使其与气体分离的过程。
3、冷凝制冷法的适用范围,常用冷剂
①以控制外输气露点为主,并同时回收部分凝液的装置②原料气较富,但其压力和外输压力只见没有足够压差可供利用,或为回收凝液必须将原料气适当增压,所增压力和外输气压力之间没有压差可供利用,而且采用冷剂制冷可经济的达到所要求的凝液收率。
4、冷凝分离的四个系统
1)、冷量获得系统 2)、净化系统 3)、分馏及精馏系统4)、热交换系统
5、浅冷分离工艺流程(P143图)
原料气中C3+含量较多,天然气凝液回收C3+为目的,且对丙烷的收率要求不高。
工艺条件
1、压力:两级往复增压1.6~2.4MPa
2、制冷后温度:-15~-25℃
6、浅冷工艺选择考虑因素
因地制宜,从原料的组成、装置建设的目的、产品回收率要求、生产成本和工程投资等方面综合比较。
1)、天然气(伴生气)组成较富,处理量较小,装置建成的目的是回收C3,且产品的回收率要求不高时,宜选用浅冷分离工艺。
2)气体组成较贫、处理量较大、希望回收较多乙烷时,应采用深冷分离工艺。
3)在满足工艺要求的制冷量的条件下,首先立足采用膨胀机制冷,必要时考虑采用设置外冷源制冷。
4)对回收率也要制定一个适宜的指标。
C2 深冷 60~85%回收率比较合适
C3 浅冷 50~80%回收率比较合适
第七章
1、天然气中酸性组分的危害
1)、开采、集输、处理时会造成设备腐蚀 2)、含硫气体有臭味、污染环境、威胁人身安全。 3)、造成催化剂中毒
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