天然气净化装置应用水热媒技术探讨

《天然气净化装置应用水热媒技术探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、天然气净化装置应用水热媒技术探讨马杰中国石油西南油气田公司摘要天然气净化装置通常采用低压饱和蒸汽供热，国内仅两套装置采用乙二醇溶液、三甘醇溶液作为热媒供热。本文对采用三甘醇溶液作为热媒的靖边气田第三净化厂的供热系统进行了模拟计算，通过分析认识到：在靖边气田第三净化厂热媒供热系统现有设定温度、压力条件下，“水”在比热容、动力黏度、导热系数、焓值四项物性参数上均优于任何质量分数的三甘醇溶液。在此基础之上，提出将“水热媒技术”应用于天然气净化装置供热系统的设想，通过与钢铁、石化行业已成功运行的“水热媒技术”进行比较，肯定了该技术应

2、用于天然气净化装置的安全性、可行性。之后，对天然气净化装置应用“水热媒技术”的相关理论和实际运行问题进行了探讨。最后，对“水热媒技术”在天然气净化装置应用的优势进行了分析阐述。关键词天然气净化水热媒三甘醇溶液低压饱和蒸汽文献标识码：A0前言天然气净化装置通常采用低压饱和蒸汽供热，国内仅有两套净化装置采用非蒸汽供热。第一套是1989年7月四川石油管理局从加拿大马龙尼钢铁公司（MaloneySteelLtd）引进的50×104m3/d撬装天然气净化装置（现为中国石油西南油气田分公司川中油气矿引进撬装天然气净化装置），该装置采用质

3、量分数为50%的乙二醇溶液作为热媒[1]～[2]。第二套是靖边气田（中国石油长庆油气田第一采气厂）第三净化厂，该厂采用质量分数为60%的三甘醇溶液作为热媒，给胺液提供再生所需热量。下面，先对靖边气田第三净化厂热媒供热系统进行介绍。1靖边气田第三净化厂热媒供热系统2003年10月，靖边气田第三净化厂从加拿大普帕克系统公司（PropakSystemsLtd.）引进了一套处理能力为300×104/d的天然气净化橇装装置，该装置加热系统采用三甘醇水溶液作为热媒，提供净化装置再生所需热量。图1为靖边气田第三净化厂热媒供热系统，质量分数

4、为60%的三甘醇溶液储存于热媒缓冲罐中，进缓冲罐三甘醇溶液的温度设定为149℃、压力设定为1.0MPa，由热媒循环泵将三甘醇溶液升压至1.4MPa，然后由工艺加热炉加热至177℃，最后进入脱硫重沸器为胺液再生提供热量，从脱硫重沸器出来的冷热媒回到热媒缓冲罐，形成一个闭路循环[3]～[4]。图1靖边气田第三净化厂热媒供热系统2关于靖边气田第三净化厂供热系统的模拟计算、分析本文采用美国Invensys-SimSci公司的流程模拟软件PRO/Ⅱ，对三甘醇溶液的各项物性参数进行了模拟计算；并运用NRTL热力学计算方法，拟合三甘醇溶液

5、的“气-液平衡相图”，进行泡点计算。2.1三甘醇溶液物性参数2.1.1比热容图2比热容相同换热负荷，热媒的比热容越大，则循环量越小。图2反映出：相同温度和压力下，三甘醇质量分数越大，三甘醇溶液的比热容越小，三甘醇质量分数为0（即：水）的比热容最大。在“比热容”比较上，水优于任何质量分数的三甘醇溶液。2.1.2动力黏度图3动力黏度热媒的动力黏度越小，则循环泵的功耗越小。图3反映出：相同温度和压力下，三甘醇质量分数越大，三甘醇溶液的动力黏度越大，三甘醇质量分数为0（即：水）的动力黏度最小。在“动力黏度”比较上，水优于任何质量分数

6、的三甘醇溶液。2.1.3导热系数图4导热系数相同换热负荷，热媒的导热系数越大，则换热设备的尺寸越小，越有利于减少投资。图4反映出：相同温度和压力下，三甘醇质量分数越大，三甘醇溶液的导热系数越小，三甘醇质量分数为0（即：水）的导热系数最大。在“导热系数”比较上，水优于任何质量分数的三甘醇溶液。2.1.4焓值图5焓值相同换热负荷，热媒的焓值越大，则循环量越小，则循环泵能耗越低。图5反映出：相同温度和压力下，三甘醇质量分数越大，三甘醇溶液的焓值越小，三甘醇质量分数为0（即：水）的焓值最大。在“焓值”比较上，水优于任何质量分数的三甘

7、醇溶液。综上所述，在比热容、动力黏度、导热系数、焓值四项物性参数上，水都更优于任何质量分数的三甘醇溶液；靖边气田第三净化厂是否可用水替代60%三甘醇溶液，还需泡点（或沸点）的确定。2.2泡点（或沸点）确定泡点（或沸点）的意义：热媒被加热后，可能出现汽化，形成气液两相，这对热媒循环泵以及供热系统的安全运行是非常不利的，因此应避免热媒出现气相，亦即确保热媒始终处于泡点温度以下（液相状态）运行。2.2.11.0Mpa质量分数60%三甘醇溶液的泡点图61.0Mpa三甘醇水溶液气-液平衡相图从图6得出：1.0Mpa质量分数60%（摩尔

8、分数15.25%）三甘醇溶液的泡点为191.65℃。2.2.21.4Mpa质量分数60%三甘醇溶液的泡点图71.4MPa三甘醇水溶液气-液平衡相图从图7得出：1.4Mpa质量分数60%（摩尔分数15.25%）三甘醇溶液的泡点为206.37℃。2.2.3泡点（沸点）比较表1泡点（沸点）对比1