CN103672408A - 高含硫化氢天然气涡流管节流阀压缩膨胀分离加热系统 - Google Patents

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李清方
张建
庞会中
黄少伟
张启阳
孙广领
刘海丽
刘东杰
吴鲁宁
刘慧英
于惠娟
孙志英
覃磊
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Sinopec Petroleum Engineering Corp
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Sinopec Petroleum Engineering Corp
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Abstract

一种高含硫化氢天然气涡流管节流阀压缩膨胀加热系统，包括涡流管节流阀、换热分离器、压力计、温度计、流量计和加热炉，高含硫天然气高压湿气从涡流管节流阀进口进入涡流管节流阀，通过压缩旋流膨胀分离，将高含硫天然气高压湿气分离为低温干气和高温湿气，低温干气从涡流管节流阀上顶部低温干气出口进入换热分离器的换热盘管与涡流管节流阀下部出口出来的分离后的进入换热分离器的高温湿气换热，高温湿气中的液体冷凝沉降，从换热分离器底部出口出来进入回收管路，换热后的低温干气进入加热炉加热，加热后与从换热分离器下部高温干气出口出来的高温湿气变成的高温干气混合外输。本发明简化了高含硫天然气湿气处理流程，降低了硫化氢对设备的腐蚀。

Description

高含硫化氢天然气涡流管节流阀压缩膨胀分离加热系统
技术领域
本发明是一种高含硫化氢天然气涡流管节流阀压缩膨胀分离加热系统，主要用于高含硫油气田开发过程中高含硫天然气加热运输领域。 
背景技术
我国含硫天然气资源十分丰富，至2007年底，累计探明高含硫天然气储量已超过7000×108m3，约占探明天然气总储量的1／6，主要分布在四川盆地川东北地区和渤海湾盆地，随着海相资源勘探力度的加大，我国高含H2S和CO2天然气探明储量将进入快速增长期。 
国内外高含硫气田在集输工艺上获得了丰富的经验，形成了一套成熟的工艺技术。与常规气田类似，高含硫天然气的集气工艺主要有单井集气和集气站多井集气两种。输气方式则主要分为干法输气和湿法输气，前者是指天然气脱水后的输送，而后者是指水套炉加热后的天然气湿气输送。短距离集气管线一般采用加热法湿气输送，长距离管线则采用集气站脱水后干气输送。 
常规天然气的加热设备经过多年的技术发展与改进，其技术已经成熟，目前常规天然气的加热设备国内均能自行设计生产。但是随着普光气田等高含硫天然气田的开发，需要适用于高含硫天然气的加热设备，该种设备目前国内无法生产，整套设备均需要从国外进口，不仅设备造价高，而且供货周期也非常长。 
发明内容
本发明的目的是提供一种高含硫化氢天然气涡流管节流阀压缩膨胀分离加热系统，解决上述已有技术存在的问题。 
本发明包括涡流管节流阀、换热分离器、压力计、温度计、流量计和加热炉，高含硫天然气高压湿气从涡流管节流阀进口进入涡流管节流阀，通过压缩旋流膨胀分离，将高含硫化氢天然气高压湿气分离为低温干气和高温湿气，低温干气从涡流管节流阀上顶部低温干气出口进入换热分离器的换热盘管与涡流管节流阀下部出口出来的分离后的进入换热分离器的高温湿气换热，高温湿气中的液体冷凝沉降，从换热分离器底部出口出来进入回收管路。换热后的低温干气进入加热炉加热，加热后与从换热分离器下部高温干气出口出来的高温湿气变成的高温干气混合外输。 
压力计、温度计和流量计逐序分别设在换热后的低温干气进入加热炉的管路上和高温湿气分离后的高温干气进入天然气外输管道上。 
涡流管节流阀竖向安装，低温干气出口在上、高温湿气出口在下。 
高温湿气同低温干气进行换热，因高温气体含水蒸汽量较高，降温过程会脱出部分水分和重烃组分，这对降低后续输送流程水合物生成温度起到有利作用，该系统可通过对现有分离器添加换热盘管实现结构优化。涡流管节流阀分离出的高温湿气所携带水蒸汽占入口高含硫化氢天然气中水蒸气量比例越大，经分离换热后天然气含水率越低，相应水合物生成温度越低。 
本发明将涡流管节流阀与换热分离器相结合，充分利用气田井口的高压力能，通过涡流管节流阀不仅实现了降压节流的作用，而且将压力能转化为天然气的动能，实现高温湿气和低温干气的分离，高温湿气和低温干气换热过程节省了天然气冷凝所需要的冷能。将含水较少的低温干气通入加热炉加热可有效减弱高含硫化氢天然气对加热炉盘管的腐蚀，这对高含硫天然气加热设备材质的选取有积极作用。同时本系统同天然气直接进加热炉加热相比，低温干气的温度相对较低，传热温差变大，相同传热功率和传热系数条件下，换热面积减 小，这有利于减小加热炉结构尺寸，实现小型化，减少加热炉的设备投资。 
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。 
图中：1-天然气进气口、2-涡流管节流阀进口、3-涡流管节流阀、4-低温干气出口、5-高温湿气出口、6-换热分离器、7-压力计、8-温度计、9-流量计、10-加热炉、11-天然气外输管道、12-回收管路。 
具体实施方式
为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例作详细说明：本发明包括涡流管节流阀3、换热分离器6、压力计7、温度计8、流量计9和加热炉10，高含硫化氢天然气高压湿气从涡流管节流阀进口进入涡流管节流阀，通过压缩旋流膨胀分离，将高含硫化氢天然气高压湿气分离为低温干气和高温湿气，低温干气从涡流管节流阀上顶部低温干气出口进入换热分离器的换热盘管与涡流管节流阀下部出口出来的分离后的进入换热分离器的高温湿气换热，高温湿气中的液体冷凝沉降，从换热分离器底部出口出来进入回收管路12。换热后的低温干气进入加热炉加热，加热后与从换热分离器下部高温干气出口出来的高温湿气变成的高温干气在天然气外输管道11混合外输。如压力为15Mpa、温度为50℃高含硫化氢天然气湿气进入涡流管节流阀3，低温干气出口4的压力和高温湿气出口5的压力降低为7MPa，低温干气出口温度可降低为20℃，高温湿气出口5的温度可升高为65℃，经换热分离器换热后，高温湿气中水分及重烃部分冷凝脱除。低温干气进入加热炉11加热后与从换热分离器下部高温干气出口出来的高温湿气变成的高温干气在天然气外输管道11混合外输。高含硫化氢天然气湿气经过本系统处理后，湿天然气含水可脱除30％以上，露点温度可降低30％以上。 
上述湿天然气组分如下： 
组分名称 mol／％
CH4 88.68
C2H6 0.04
C3+ 0
CO2 5.37
H2S 5.02
N2 0.75
He 0.06
H2 0.14

Claims (3)

1.一种高含硫化氢天然气涡流管节流阀压缩膨胀加热系统，包括涡流管节流阀、换热分离器、压力计、温度计、流量计和加热炉，其特征在于高含硫天然气高压湿气从涡流管节流阀进口进入涡流管节流阀，通过压缩旋流膨胀分离，将高含硫天然气高压湿气分离为低温干气和高温湿气，低温干气从涡流管节流阀上顶部低温干气出口进入换热分离器的换热盘管与涡流管节流阀下部出口出来的分离后的进入换热分离器的高温湿气换热，高温湿气中的液体冷凝沉降，从换热分离器底部出口出来进入回收管路，换热后的低温干气进入加热炉加热，加热后与从换热分离器下部高温干气出口出来的高温湿气变成的高温干气混合外输。 
2.根据权利要求1所述的高含硫化氢天然气涡流管节流阀压缩膨胀加热系统，其特征在于压力计、温度计和流量计逐序分别设在换热后的低温干气进入加热炉的管路上和高温湿气分离后的高温干气进入天然气外输管道上。 
3.根据权利要求1所述的高含硫化氢天然气涡流管节流阀压缩膨胀加热系统，其特征在于涡流管节流阀竖向安装，低温干气出口在上、高温湿气出口在下。 
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