1、 1 论文研究概况 2 边远井天然气回收方式研究 3 边远井天然气液化回收流程设计 4 模拟计算与分析 5 完成进度和后期安排 目 录 1 论文研究概况 2 边远井天然气回收方式研究 3 边远井天然气液化回收流程设计 4 模拟计算与分析 5 完成进度和后期安排 目 录 中国近年来一直在努力开采边远井天然气，新疆的塔河油田的西北油田分公司近年中国近年来一直在努力开采边远井天然气，新疆的塔河油田的西北油田分公司近年来天然气增长较快，新井试采评价及边远小型天然气区块的开采，来天然气增长较快，新井试采评价及边远小型天然气区块的开采，大多采用拉运生产，大多采用拉运生产，天然气放空，为减少放空，满足凝析气
2、田开发的需求，提出需要建设小型撬装化的回收天然气放空，为减少放空，满足凝析气田开发的需求，提出需要建设小型撬装化的回收装置装置，提高经济效益，保护环境。，提高经济效益，保护环境。1.1 1.1 问题的提出问题的提出 国内外对于天然气处理方案多种多样，但是对于边远井天然气回收技术针对不同气国内外对于天然气处理方案多种多样，但是对于边远井天然气回收技术针对不同气质，不同地理位置等不同因素有一定的局限性，因此就此类问题进行研究。质，不同地理位置等不同因素有一定的局限性，因此就此类问题进行研究。1 论文研究概况本研究内容旨在解决下面两个问题本研究内容旨在解决下面两个问题（1）新井试采评价放空气的回收）
3、新井试采评价放空气的回收2013年天然气产能建设计划安排在塔河东南部奥陶系、天山南、天山南三道年天然气产能建设计划安排在塔河东南部奥陶系、天山南、天山南三道桥地区、轮台地区古近系、塔河桥地区、轮台地区古近系、塔河TP28X井区白垩系及重点勘探跟踪区块。井区白垩系及重点勘探跟踪区块。2013年计划新钻井年计划新钻井16口，合计建天然气产能口，合计建天然气产能2.28108m3，凝析油产能，凝析油产能6.18104t。地面工程来不及实施的情况下，新井投产试采大量天然气放空地面工程来不及实施的情况下，新井投产试采大量天然气放空进行回收。进行回收。（2）边远小型天然气区块的开采）边远小型天然气区块的开
4、采西北油田分公司近年来发现一批边远小型的天然气区块，例如西北油田分公司近年来发现一批边远小型的天然气区块，例如AT、TP等。等。大多属于凝析气田，凝析油产量较高，这些新井分布零散，远离现有的油气大多属于凝析气田，凝析油产量较高，这些新井分布零散，远离现有的油气处理装置，无法实现密闭集输。这些边远井大多采用拉油生产，大量伴生气处理装置，无法实现密闭集输。这些边远井大多采用拉油生产，大量伴生气和天然气放空，天然气中含有和天然气放空，天然气中含有H2S等酸性气体污染环境，每天上万的天然气等酸性气体污染环境，每天上万的天然气经济损失大。经济损失大。西北油田分公司凝析气田开发的需求急需建设小型撬装化的回
5、西北油田分公司凝析气田开发的需求急需建设小型撬装化的回收装置。收装置。边远井天然气回收技术研究边远井天然气回收技术研究 是解决天然气放空问题的有效措施是解决天然气放空问题的有效措施1.1 1.1 问题的提出问题的提出 1 论文研究概况1.2 1.2 研究目的和意义研究目的和意义天然气放空天然气放空保护环境保护环境提高经济效益提高经济效益发展地方经济发展地方经济对边远井天然气特点进行分析对边远井天然气特点进行分析研究边远井天然气回收技术研究边远井天然气回收技术软件模拟工艺流程软件模拟工艺流程总结边远井天然气回收技术特点总结边远井天然气回收技术特点设计能够设计能够现场安装、搬迁工作量少，施工周期短
6、，现场安装、搬迁工作量少，施工周期短，工作弹性大，操作维修简单的天然气工作弹性大，操作维修简单的天然气回收装置回收装置，能广，能广泛适用于西北油田分公司所辖泛适用于西北油田分公司所辖勘探区缺水、高寒、冬勘探区缺水、高寒、冬夏温差大的自然环境条件，也适用于以下场合：夏温差大的自然环境条件，也适用于以下场合：1、边远、单独的气井；、边远、单独的气井；2、气田放空气就地回收和利用；、气田放空气就地回收和利用；3、油气田新区开发初期，用作临时产能建设；、油气田新区开发初期，用作临时产能建设；4、中浅层小型气藏的开发和利用。、中浅层小型气藏的开发和利用。研究思路研究思路边远井天然气边远井天然气回收技术回
7、收技术指导工程实践指导工程实践 1 论文研究概况1、边远井天然气回收方式、边远井天然气回收方式理论理论研究研究(1)管道，CNG，LNG的运输对比研究(2)管道，CNG，LNG的储存对比研究(3)LNG在回收边远井天然气中的优势分析2、边远井天然气液化工艺研究边远井天然气液化工艺研究(1)天然气液化工艺对比分析研究(2)边远井天然气净化回收工艺流程对比设计(3)边远井天然气液化回收工艺流程对比设计(4)边远井天然气回收关键设备比选1.3 主要主要研究内容研究内容3、边远井边远井天然气天然气工艺流程工艺流程数值数值模拟模拟(1)边远井天然气液化回收参数确定(2)HYSYS模拟边远井天然气回收工艺
8、(3)边远井天然气回收的经济评价4、边远井天然气回收边远井天然气回收的的撬装设计撬装设计(1)边远井天然气回收技术撬装化设计(2)边远井天然气回收技术模块化安装(2)边远井天然气回收技术一体化维护(3)边远井天然气回收的互联网模式 1 论文研究概况1.4 1.4 技术路线技术路线边远井天然气回收液化工艺研究边远井天然气回收液化工艺研究管道，管道，CNGCNG，LNGLNG回 收 天回 收 天然气的优劣然气的优劣势对比研究势对比研究管道，管道，CNGCNG，LNGLNG回 收 天回 收 天然气的风险然气的风险对比研究对比研究管道，管道，CNGCNG，LNGLNG回 收 天回 收 天然气应用途然气
9、应用途径对比研究径对比研究LNGLNG在 回 收在 回 收边远井天然边远井天然气中的优势气中的优势分析分析通过调研新疆等地边远井现场，查阅各类针对边远井研究的文献资料，总结边远井开发历史和未来发展趋势。调研天然气历史进程，提出边远井天然气回收技术的必要性，分析边远井天然气回收的潜在经济效益前景。边远井天然气回收方式理论研究边远井天然气回收方式理论研究过程系统稳态模拟方法建立数学模型过程系统稳态模拟方法建立数学模型边远井天边远井天然气液化然气液化回收工艺回收工艺流程设计流程设计边远井天边远井天然气液化然气液化回收关键回收关键设备比选设备比选天然气液天然气液化工艺对化工艺对比分析研比分析研究究单元
10、操单元操作过程作过程模拟模模拟模型建立型建立液 化 过液 化 过程 流 程程 流 程模 拟 模模 拟 模型建立型建立过 程 系过 程 系统 稳 态统 稳 态模 拟 方模 拟 方法法 1 论文研究概况 1 论文研究概况 2 边远井天然气回收方式研究 3 边远井天然气液化回收流程设计 4 模拟计算与分析 5 完成进度和后期安排 目 录比较项目比较项目LNG供应供应管道供应管道供应CNG供应供应固态供应固态供应备注备注供气规模供气规模可大可小可大可小大大小小较小较小一次投资一次投资较高较高很高很高低低较高较高仅指应用部分仅指应用部分运行费用运行费用较低较低低低较低较低高高仅指应用部分仅指应用部分技术
11、成熟度技术成熟度成熟成熟成熟成熟成熟成熟不成熟不成熟边远井回收天然气的供应方式对比表边远井回收天然气的供应方式对比表2.1 2.1 运输方式对比研究运输方式对比研究 2 边远井天然气回收方式研究2.1 2.1 运输方式对比研究运输方式对比研究压缩天然气用高压气瓶组槽车运输。槽车一共8个气瓶，每个气瓶的几何容积一样，均为2.25m3，可得总容积18m3，经换算在20MPa压力下一辆槽车的储气量可达4550m3/辆，车辆投资每辆115万元。LNG的体积只是天然气的1/600，体积减小，方便储存并可进行远距离输送。低温的储罐采用真空纤维绝热技术，几何容积达到43m3，当充装90%时可达23220Nm
12、3/辆，车辆投资每辆108万/辆。PNG法是一种已经广泛应用的成熟技术。目前，约有65%的天然气采用此法输送。对于气量小，相对有一定波动，运输距离较长的天然气不适合适用管道运输。将天然气在一定温度和压力条件下与水作用形成固体状态的天然气水合物，经过车辆送到目的地后气化释放天然气供给用户使用。1m3的天然气水合物可以储存150m3的天然气。CNGPNGLNGNGH 2 边远井天然气回收方式研究PNGLNGCNGANGNGH温度（温度（）常温常温-160室温室温常温常温020压力压力（Mpa）10常压常压203.5828储量储量110636220170150170释放量释放量11057520015
13、0160170技术特点技术特点已工业化已工业化已工业化已工业化已工业化已工业化未完全工业未完全工业化化未完全工业化未完全工业化边远井回收天然气储存方式对比表边远井回收天然气储存方式对比表2.2 2.2 储存方式对比研究储存方式对比研究 2 边远井天然气回收方式研究PNGLNGCNGANGNGH优点优点管道建成后运行管道建成后运行成本低，常用于成本低，常用于长途运输长途运输安全性好，安全性好，能量储存量能量储存量大，利于远大，利于远距离运输距离运输制造工艺简制造工艺简单且成熟，单且成熟，充气简单易充气简单易行行吸附条件温和吸附条件温和制造工艺及钢制造工艺及钢瓶成本低，安瓶成本低，安全性高，无需全
14、性高，无需昂贵的多级压昂贵的多级压缩设备缩设备操作安全，操作安全，投资运行费投资运行费用低，具有用低，具有较好的发展较好的发展潜力潜力缺点缺点管道一次投资巨管道一次投资巨大，配套设施较大，配套设施较多，远洋输送不多，远洋输送不易实现易实现材质要求高，材质要求高，储罐及站内储罐及站内主主体体设备设备需需低温保冷低温保冷材质要求高，材质要求高，工艺复杂，工艺复杂，自身重量大，自身重量大，需要高压设需要高压设备备对活性炭生产对活性炭生产要求高，受天要求高，受天然气气质影响然气气质影响较大，存在吸较大，存在吸附热效应附热效应目前储运工目前储运工艺需要进一艺需要进一步的研究与步的研究与改进，配套改进，配
15、套装置需要专装置需要专门研究门研究边远井回收天然气储存方式对比表边远井回收天然气储存方式对比表2.2 2.2 储存方式对比研究储存方式对比研究 2 边远井天然气回收方式研究 1 论文研究概况 2 边远井天然气回收方式研究 3 边远井天然气液化回收流程设计 4 模拟计算与分析 5 完成进度和后期安排 目 录本次工程设计规模本次工程设计规模5104m3/d的小型装置，装置采用撬装化设的小型装置，装置采用撬装化设计、标准化采办、模块化施工。装置设计操作弹性计、标准化采办、模块化施工。装置设计操作弹性-50%110%，年操作时间，年操作时间8000h。含水轻烃直接外运至已建气体处理装置处。含水轻烃直接
16、外运至已建气体处理装置处理。同时根据单井开井实际生产情况，单井产量小于开发预安排理。同时根据单井开井实际生产情况，单井产量小于开发预安排，递减比预测的增快，所以增加，递减比预测的增快，所以增加3104m3/d规模处理装置，适用规模处理装置，适用于小型边远气田回收天然气。于小型边远气田回收天然气。净化工艺净化工艺液化工艺液化工艺运输工艺运输工艺储存工艺储存工艺3.1 3.1 整体回收技术设计思路整体回收技术设计思路 3 边远井天然气液化回收流程设计脱酸工艺设计选择原则：脱酸工艺设计选择原则：众多方法中没有尽善尽美的绝对优越的方法，各自具有特点和适用范围，在众多方法中没有尽善尽美的绝对优越的方法，
17、各自具有特点和适用范围，在应用时根据实际情况进行相应选择。应用时根据实际情况进行相应选择。当酸性气体当酸性气体CO2/H2S6，同时脱除，同时脱除H2S和和CO2时，选择一乙醇胺（时，选择一乙醇胺（MEA）或）或混合胺法；混合胺法；当酸性气体当酸性气体CO2/H2S5，选择甲基二乙醇胺（，选择甲基二乙醇胺（MDEA）及其配方溶液；）及其配方溶液；气相中酸性组分分压高、有机硫化物含量高，选择气相中酸性组分分压高、有机硫化物含量高，选择SulfinolD法同时脱除法同时脱除H2S和和CO2；高寒及沙漠地区采用二甘醇胺（高寒及沙漠地区采用二甘醇胺（DGA）法；）法；酸性气体中重烃含量高，采用醇胺法。
18、酸性气体中重烃含量高，采用醇胺法。分子筛脱酸0.8%醇胺法脱酸2%胺法脱酸5%膜分离脱酸CO2含量3.23.2 净化工艺净化工艺 3 边远井天然气液化回收流程设计脱酸工艺脱酸工艺 甲基二乙醇甲基二乙醇胺胺(MDEA)脱脱除除H2S和和CO2脱水工艺脱水工艺脱汞工艺脱汞工艺3.23.2 净化工艺净化工艺 3 边远井天然气液化回收流程设计受温度影响大，多用于初级该设计方案可以在其他边远井上使用，效果显著。对水有高的容量，再生容易，浓度达98.3 边远井天然气液化回收流程设计按内部基准收益率IRR=12%反算5104m3/d的LNG处理装置LNG出厂价2099元/t，具有较强的抗风险能力，3104m
19、3/d的LNG出厂价3038元/t，LNG出厂价是最敏感的风险因素，积极拓展价高运距短的市场。7%，蒸汽压低，露点降高（2858）2 边远井天然气回收方式研究(3)LNG在回收边远井天然气中的优势分析LNG在回收边远井天然气中的优势分析55万元，流动资金138.对边远井天然气特点进行分析管道一次投资巨大，配套设施较多，远洋输送不易实现管道，CNG，LNG回收天然气的风险对比研究酸性气体中重烃含量高，采用醇胺法。(2)HYSYS模拟边远井天然气回收工艺软件模拟优化，研究内容加深。边远井天然气液化回收工艺流程设计(3)LNG在回收边远井天然气中的优势分析过硫酸钾（K2S2O8）(1)边远井天然气液
20、化回收参数确定3.23.2 净化工艺净化工艺 3 边远井天然气液化回收流程设计吸收塔吸收塔操作参数操作参数再生塔再生塔操作操作参数参数气体入塔压力气体入塔压力（MPaMPa）5 5富液入塔温度富液入塔温度（）95-9995-99气体入塔温度气体入塔温度（）4040塔顶压力塔顶压力（MPaMPa）0.050.05气体出塔温度气体出塔温度（）4040塔底压力塔底压力（MPaMPa）0.060.06MDEAMDEA入塔温度入塔温度（）43.9343.93塔顶温度塔顶温度（）103.7103.7富液出塔温度富液出塔温度（）49.6249.62塔底温度塔底温度（）117.6117.6闪蒸罐压力闪蒸罐压力
21、（MPaMPa）0.50.5导热油入口温度（导热油入口温度（）180180闪蒸罐温度（闪蒸罐温度（）49.6149.61导热油出口温度（导热油出口温度（）160160方法名称方法名称分离原理分离原理示例示例特点特点应用情况应用情况低温工艺低温工艺(冷冻分离冷冻分离)高压天然气节流膨胀降温液烃冷凝效果显著，但是要达到更好效果需要制冷，投资消耗会增加适用于高压天然气溶溶应用于深度应用于深度脱水脱水剂剂吸吸收收法法天 然 气 与水 分 在 脱水 溶 剂 中溶 解 度 的差异氯化钙水溶液便宜、露点降较低（1025）适宜于边远、寒冷气井氯化锂水溶液对水有高的容量，露点降为2236价高，一般不使用甘醇一胺
22、溶液同时脱水、脱H2S、CO2，携带损失大，再生温度要求高，露点降低于三甘醇脱水仅限于酸性天然气脱水二甘醇水溶液（DEG）对水有较高的容量，溶液再生容易，再生浓度不超过95%，露点降低于三甘醇脱水，携带损失大应用较多三甘醇水溶液（TEG）对水有高的容量，再生容易，浓度达98.7%，蒸汽压低，露点降高（2858）应用最普遍固固体体吸吸附附法法利 用 多 孔介 质 表 面对 不 同 组分 的 吸 附作用活性氯土矿便宜，湿容量低，露点降较低活性氧化铝湿容量较活性铝土矿高，干气露点可达，露点高不宜处理含硫天然气硅胶湿容量高，易破碎一般不单独使用分子筛高湿容量，高选择性，露点降大于 3 边远井天然气液化
23、回收流程设计脱酸工艺脱酸工艺 甲基二乙醇甲基二乙醇胺胺(MDEA)脱脱除除H2S和和CO2脱水工艺脱水工艺 4A分子筛作分子筛作为脱水吸附为脱水吸附剂剂脱汞工艺脱汞工艺3.23.2 净化工艺净化工艺 3 边远井天然气液化回收流程设计3.23.2 净化工艺净化工艺 3 边远井天然气液化回收流程设计序号序号项目名称及型号项目名称及型号材质材质单位单位数量数量备注备注1 1分子筛干燥器分子筛干燥器800 V=800 V=Q345RQ345R台台2 2设计压力：设计压力：5.2MPa5.2MPa设计温度设计温度：3002 2再生气电加热器再生气电加热器N=35kWN=35kWQ345R/20Q345R
24、/20台台1 1电加热电加热3 3脱汞塔脱汞塔700 V=700 V=Q345RQ345R台台2 2设计压力：设计压力：5.2MPa5.2MPa设计温度设计温度：704 4再生气冷却器再生气冷却器 F=F=Q345R/20Q345R/20台台1 1设计压力：设计压力：5.2MPa5.2MPa设计温度设计温度：705 5再生气分离器再生气分离器500500Q345RQ345R台台1 1设计压力：设计压力：5.2MPa5.2MPa设计设计温度温度70：6 6净化气过滤器净化气过滤器Q345RQ345R台台2 2直径直径1m除去率除去率99.5%7 7盐水冷却器盐水冷却器Q345RQ345R台台1
25、1设计压力：设计压力：5MPa5MPa设计温度设计温度：70708 8盐水机组盐水机组/h/h组合件组合件台台1 1制冷负荷制冷负荷7850kcal/h7850kcal/h脱水脱酸设备表脱水脱酸设备表脱汞方式脱汞方式类型类型特点特点原理原理吸附脱汞法吸附脱汞法煤基活性炭脱除效率低一般对活性炭进行表面处理，用含S、Cl等元素的化合物或单质作改性剂，改性后脱汞效率可提高到90%以上活性炭纤维脱除效果很好70活性炭纤维对汞的吸附效率为65%90%。随着反应温度的升高，活性炭纤维对汞的吸附能力增强活性焦受温度、水、浓度影响活性焦粒破碎至2mm，然后用氯酸钾溶液、氯化钾溶液和硝酸溶液进行浸渍改性处理，脱
26、汞性能都有不同程度的提高钙基吸附剂受温度影响大，多用于初级钙基吸附剂指的消石灰，粒径为14.8630.50m。钙基吸附剂比表面积和孔容积越大，汞的脱除效果越好壳聚糖类吸附剂理论最佳吸附反应温度为80120壳聚糖又称脱乙酰几丁质、聚氨基葡萄糖、可溶性甲壳素，多为虾、蟹壳的提取物。壳聚糖无毒、无味、耐热、耐碱、耐腐蚀，具有良好的生物亲和性。壳聚糖分子中含有大量的-NH2基团和-OH基团，是重金属良好的吸附剂化学试剂法化学试剂法过硫酸钾（K2S2O8）脱除效率高、反应速度快、溶液浓度低、不易挥发和沉淀物少可将气态元素汞氧化成Hg2+，且具有溶解度高的优点，不易堵塞鼓泡塔的气孔。AgNO3、CuSO4
27、对其脱汞具有显著催化作用3.23.2 净化工艺净化工艺 3 边远井天然气液化回收流程设计脱酸工艺脱酸工艺 甲基二乙醇甲基二乙醇胺胺(MDEA)脱脱除除H2S和和CO2脱水工艺脱水工艺 4A分子筛作分子筛作为脱水吸附为脱水吸附剂剂脱汞工艺脱汞工艺 载硫活性炭载硫活性炭脱汞脱汞3.23.2 净化工艺净化工艺 3 边远井天然气液化回收流程设计指标指标阶式制冷循环工艺阶式制冷循环工艺混合混合制冷循环工艺制冷循环工艺膨胀制冷循环工艺膨胀制冷循环工艺效率效率高高中中低低复杂程度复杂程度高高中中低低换热器类型换热器类型板翅板翅板翅或绕管板翅或绕管板翅板翅换热器面积换热器面积小小大大小小适应性适应性中中高高高
28、高3.33.3针对不同形式的液化工艺的针对不同形式的液化工艺的SWOT比较，设计出适合边远井天然气液化工艺流程。比较，设计出适合边远井天然气液化工艺流程。对比两种方案的对比两种方案的优点，缺点，机会，挑战优点，缺点，机会，挑战。3.3 3.3 液化工艺液化工艺 3 边远井天然气液化回收流程设计工艺流程工艺流程比功耗比功耗（kWh/Nm3）评价评价适用性适用性Mustang NDX-1工工艺艺0.449结构紧凑，便于模块化设计；对进气组分不敏感；安全；运行平结构紧凑，便于模块化设计；对进气组分不敏感；安全；运行平稳；便于操作；功耗较高稳；便于操作；功耗较高海上中小海上中小型装置型装置Linde
29、Dual N2 Expander工艺工艺0.462对进气组分不敏感；安全；运行平稳；便于操作；设备较多；攻对进气组分不敏感；安全；运行平稳；便于操作；设备较多；攻耗高耗高海上中小海上中小型装置型装置ABB CH4-N2工艺工艺0.465结构紧凑；适应进气组分变化；较安全；运行平稳；便于操作；结构紧凑；适应进气组分变化；较安全；运行平稳；便于操作；功耗高；设备较多功耗高；设备较多海上中小海上中小型装置型装置丙烷预冷的单级氮丙烷预冷的单级氮膨胀液化工艺膨胀液化工艺0.435流程简洁，结构紧凑，布局灵活，便于模块化设计；对进气组分流程简洁，结构紧凑，布局灵活，便于模块化设计；对进气组分不敏感；安全；
30、运行平稳；便于操作；设备数量少；功耗高不敏感；安全；运行平稳；便于操作；设备数量少；功耗高小型装置小型装置丙烷预冷双氮膨胀丙烷预冷双氮膨胀工艺工艺0.392流程简洁，结构紧凑，布局灵活；对进气组分不敏感；操作方便、流程简洁，结构紧凑，布局灵活；对进气组分不敏感；操作方便、运行安全可靠；功耗高运行安全可靠；功耗高小型装置小型装置无预冷的单级氮膨无预冷的单级氮膨胀液化工艺胀液化工艺0.520流程简洁，结构紧凑，布局灵活；对进气组分不敏感；操作方便、流程简洁，结构紧凑，布局灵活；对进气组分不敏感；操作方便、运行安全可靠；功耗高运行安全可靠；功耗高小型装置小型装置无预冷的两级氮膨无预冷的两级氮膨胀液化
31、工艺胀液化工艺0.452流程简洁，结构紧凑，布局灵活；对进气组分不敏感；操作方便、流程简洁，结构紧凑，布局灵活；对进气组分不敏感；操作方便、运行安全可靠；功耗高运行安全可靠；功耗高小型装置小型装置DMR工艺工艺0.374功耗较低；液化率较高；处理量大；投资较低。流程复杂；操作功耗较低；液化率较高；处理量大；投资较低。流程复杂；操作灵活性差；混合制冷剂配比受限于进气条件灵活性差；混合制冷剂配比受限于进气条件中中大大型型装装置置单混合制冷剂工艺单混合制冷剂工艺0.358功耗低；液化率高；制冷剂组成较简单；流程简单，控制方便，功耗低；液化率高；制冷剂组成较简单；流程简单，控制方便，运行可靠；对不同组
32、分原料气和处理气量适应性强；投资成本低，运行可靠；对不同组分原料气和处理气量适应性强；投资成本低，操作费用低；关键设备采取模块化设计。操作费用低；关键设备采取模块化设计。各种各种LNG装置装置C3MRC工艺工艺0.321功耗小；液化率高；处理量大；投资较低。流程较复杂；操作灵功耗小；液化率高；处理量大；投资较低。流程较复杂；操作灵活性差；混合制冷剂配比受限于进气条件活性差；混合制冷剂配比受限于进气条件陆上大型陆上大型装置装置 3 边远井天然气液化回收流程设计 3 研究阶段性成果序号序号液化工艺名称液化工艺名称能耗能耗1阶式（级联式）制冷循环工艺12混合制冷循环工艺（MRC）单级混合制冷剂液化流
33、程1.253丙烷预冷的单级混合制冷剂液化流程丙烷预冷的单级混合制冷剂液化流程1.154多级混合制冷剂液化流程多级混合制冷剂液化流程1.055膨胀制冷循环工艺单级膨胀机液化流程26丙烷预冷的单级膨胀机液化流程1.707两级膨胀机液化流程1.703.3 3.3 液化工艺液化工艺 3 边远井天然气液化回收流程设计项目项目方案一方案一丙烷预冷的单级混合制冷丙烷预冷的单级混合制冷方案二方案二单级混合制冷单级混合制冷预冷设备预冷设备丙烷机组丙烷机组-制冷设备（主要）制冷设备（主要）混合冷剂机组混合冷剂机组/冷箱冷箱混合冷剂机组混合冷剂机组/冷箱冷箱预冷机组功率预冷机组功率250250600600冷剂机组功
34、率冷剂机组功率300300 天然气节流后温度天然气节流后温度-163-163-165-165进进LNGLNG槽车罐的压力槽车罐的压力barbar2 22 2能耗能耗kWkWh/mh/m3 30.440.440.480.48冷剂名称冷剂名称丙烷丙烷混合冷剂混合冷剂混合冷剂混合冷剂制冷剂循环量制冷剂循环量t/ht/h3.13.14.24.27.57.5设备成撬尺寸（长设备成撬尺寸（长m m宽宽m m高高m m）11113.33.32.72.711114.54.52.82.816164.54.52.82.8设备重量设备重量15.5t15.5t33t33t50t50t 3 边远井天然气液化回收流程设计
35、针对不同形式的液化工艺的SWOT比较，设计出适合边远井天然气液化工艺流程。(1)天然气液化工艺对比分析研究阶式（级联式）制冷循环工艺3 边远井天然气液化回收流程设计项目建成后，将使西北油田分公司边远井区放空天然气得到回收利用，避免资源的浪费，同时也减少环境污染，具有较好的社会效益。1、边远、单独的气井；36万元，建设期贷款利息136.对水有较高的容量，溶液再生容易，再生浓度不超过95%，露点降低于三甘醇脱水，携带损失大丙烷预冷的单级膨胀机液化流程4 模拟计算与分析壳聚糖分子中含有大量的-NH2基团和-OH基团，是重金属良好的吸附剂3 边远井天然气液化回收流程设计5 完成进度和后期安排36万元，
36、建设期贷款利息136.(1)边远井天然气液化回收参数确定1、边远、单独的气井；(1)边远井天然气液化回收参数确定2 边远井天然气回收方式研究4、边远井天然气回收的撬装设计ABB CH4-N2工艺项目项目方案方案一一丙烷预冷的单级混合制冷丙烷预冷的单级混合制冷方案方案二二单级混合制冷单级混合制冷项目总投资（万元）项目总投资（万元）6089.89 6089.89 6144.31 6144.31 运行成本（元运行成本（元/m/m3 3）0.5294 0.5294 0.5354 0.5354 成撬性成撬性较易较易较难较难现场施工工作量现场施工工作量小小较大较大操作方便操作方便较难较难较易较易3.4 3
37、.4 方案比选方案比选 3 边远井天然气液化回收流程设计 就冷剂不同，进行压缩空气负荷，仪表用气量，压缩空气气量，无油螺杆空压机排气量，氮气用量，LNG撬块数目，液化单元设备数目，装置能耗，辅助系统能耗，成本等因素进行对比计算研究，综上所述，推荐方案一丙烷预冷的单级混合冷剂液化工艺。本项目5104m3/d装置，开工时率90%，年产LNG产品8616t，年产轻烃产品553t。3104m3/d装置，开工时率100%，年产LNG产品5744t，年产轻烃产品369t。3 边远井天然气液化回收流程设计项目项目数量数量5 510104 4/d/d3 310104 4/d/d天然气原料（天然气原料（/d/d
38、）5 53 3开工周期（开工周期（d d）330330330330开工时率（开工时率（%）9090100100LNGLNG日产量（日产量（t/dt/d）29.0129.0117.41 17.41 LNGLNG年产量（年产量（t/at/a）8615 8615 57445744轻烃日产量（轻烃日产量（t/dt/d）1.861.861.12 1.12 轻烃年产量（轻烃年产量（t/at/a）5535533693693.4 3.4 方案比选方案比选方案一：丙烷预冷的单级混合制冷方案一：丙烷预冷的单级混合制冷 3 边远井天然气液化回收流程设计3.4 3.4 方案比选方案比选方案二：单级混合制冷方案二：单级
39、混合制冷 3 边远井天然气液化回收流程设计3.4 3.4 方案比选方案比选 3 边远井天然气液化回收流程设计3.4 3.4 方案比选方案比选 1 论文研究概况 2 边远井天然气回收方式研究 3 边远井天然气液化回收流程设计 4 模拟计算与分析 5 完成进度和后期安排 目 录原料气设计参数：原料气设计参数：H2S-150mg/m3；CO2-2%；N2-5%；CH4-85%C2-5%；C3-2%；C4-0.5%；C5及以上及以上-0.5%；Hg-100g/m3；井口压力井口压力30MPa左右，井口温度左右，井口温度2030。凝析气田单井产气量在凝析气田单井产气量在5104m3/d左右，因此本次工程
40、建设设左右，因此本次工程建设设计规模为计规模为5104m3/d的小型装置的小型装置，装置采用撬装化设计、标准化，装置采用撬装化设计、标准化采办、模块化施工。装置设计操作弹性采办、模块化施工。装置设计操作弹性-50%110%，年操作时，年操作时间间8000h。含水轻烃直接外运至已建气体处理装置处理。同时根。含水轻烃直接外运至已建气体处理装置处理。同时根据单井开井实际生产情况，单井产量小于开发预安排，递减比预据单井开井实际生产情况，单井产量小于开发预安排，递减比预测的增快，所以测的增快，所以增加增加3104m3/d规模处理装置规模处理装置，适用于小型边远，适用于小型边远气田开发生产。气田开发生产。
41、4.14.14.1 4.1 各种条件各种条件 3 边远井天然气液化回收流程设计4.2 4.2 模拟模拟 4 模拟计算与分析 4 模拟计算与分析4.2 4.2 模拟模拟 4 模拟计算与分析4.2 4.2 模拟模拟材质要求高，储罐及站内主体设备需低温保冷边远井回收天然气的供应方式对比表36万元，建设期贷款利息136.一般对活性炭进行表面处理，用含S、Cl等元素的化合物或单质作改性剂，改性后脱汞效率可提高到90%以上4 模拟计算与分析3 边远井天然气液化回收流程设计材质要求高，工艺复杂，自身重量大，需要高压设备(2)边远井天然气净化回收工艺流程对比设计总结工作，并进行研究内容细化同时根据单井开井实际
42、生产情况，单井产量小于开发预安排，递减比预测的增快，所以增加3104m3/d规模处理装置，适用于小型边远气田回收天然气。2 边远井天然气回收方式研究对边远井天然气特点进行分析边远井回收天然气储存方式对比表丙烷预冷的单级膨胀机液化流程2、边远井天然气液化工艺研究安全性好，能量储存量大，利于远距离运输对水有较高的容量，溶液再生容易，再生浓度不超过95%，露点降低于三甘醇脱水，携带损失大3 边远井天然气液化回收流程设计湿容量较活性铝土矿高，干气露点可达，露点高通过调研新疆等地边远井现场，查阅各类针对边远井研究的文献资料，总结边远井开发历史和未来发展趋势。4 模拟计算与分析4.2 4.2 模拟模拟 4
43、 模拟计算与分析4.2 4.2 模拟模拟1、建设规模根据西北油田分公司2013年天然气井产能的单井配产以及天然气单井产量递减情况，确定建设2套LNG处理装置，规模分别为3104m3/d和5104m3/d（操作弹性为-50%110%），分别适用于小型边远气田开发和新井试采。2、主要工艺技术（1）选用甲基二乙醇胺（MDEA）脱除CO2和H2S。（2）采用分子筛作为脱水吸附剂，载硫活性炭吸附脱汞。（3）选用丙烷预冷混合制冷剂液化工艺（C3/MRC）。4、结论项目建成后，将使西北油田分公司边远井区放空天然气得到回收利用，避免资源的浪费，同时也减少环境污染，具有较好的社会效益。该设计方案可以在其他边远井
44、上使用，效果显著。4 模拟计算与分析4.3 4.3 分析总结分析总结4、主要技术经济指标（1）投资5104m3/d的LNG处理装置项目总投资6089.89万元，其中建设投资5814.36万元，建设期贷款利息136.55万元，流动资金138.98万元。3104m3/d的LNG处理装置项目总投资5279.96万元，其中建设投资5079.77万元，建设期贷款利息119.30万元，流动资金80.89万元。（2）经济评价5104m3/d的LNG处理装置效益评价结果为税前、税后内部基准收益率28.57%、23.05%，所得税前、税后财务净现值为5,188万元、3,319万元。3104m3/d的LNG处理装
45、置效益评价结果为税前、税后内部基准收益率16.43%、13.62%，所得税前、税后财务净现值为1,128万元、397万元。本项目所得税前、税后财务内部效益率均大于行业基准收益率，财务净现值大于零。说明项目盈利能力能够满足行业要求，项目在经济上是可行的。（3）风险分析按内部基准收益率IRR=12%反算5104m3/d的LNG处理装置LNG出厂价2099元/t，具有较强的抗风险能力，3104m3/d的LNG出厂价3038元/t，LNG出厂价是最敏感的风险因素，积极拓展价高运距短的市场。4 模拟计算与分析 1 论文研究概况 2 边远井天然气回收方式研究 3 边远井天然气液化回收流程设计 4 模拟计算
46、与分析 5 完成进度和后期安排 目 录面临的问题拟解决办法研究工作软件模拟软件模拟优化，优化，研究内容加深研究内容加深。在不断调整的过程中进行研究，尝试寻找最优答案。论文撰写总结工作，并进行研究内容细化研究内容细化写出一篇符合工学硕士的论文。与导师多沟通，阅读相关的硕士论文，不断对论文初稿进行完善。5 完成进度与后期安排1、边远井天然气回收方式、边远井天然气回收方式理论理论研究研究(1)管道，CNG，LNG的运输对比研究(2)管道，CNG，LNG的储存对比研究(3)LNG在回收边远井天然气中的优势分析2、边远井天然气液化工艺研究边远井天然气液化工艺研究(1)天然气液化工艺对比分析研究(2)边远
47、井天然气净化回收工艺流程对比设计(3)边远井天然气液化回收工艺流程对比设计(4)边远井天然气回收关键设备比选1.3 主要主要研究内容研究内容3、边远井边远井天然气天然气工艺流程工艺流程数值数值模拟模拟(1)边远井天然气液化回收参数确定(2)HYSYS模拟边远井天然气回收工艺(3)边远井天然气回收的经济评价4、边远井天然气回收边远井天然气回收的的撬装设计撬装设计(1)边远井天然气回收技术撬装化设计(2)边远井天然气回收技术模块化安装(2)边远井天然气回收技术一体化维护(3)边远井天然气回收的互联网模式 5 完成进度与后期安排2、完成可能性、完成可能性1 修读课程已经全部完成修读课程已经全部完成2
48、 在在中国石油和化工标准与质量中国石油和化工标准与质量中中发表普刊论文发表普刊论文关于都江堰某小区天关于都江堰某小区天然气管线碰口过程的危险源辨识然气管线碰口过程的危险源辨识3 在在20152015年油气田勘探与开发国际会议论文集中发表年油气田勘探与开发国际会议论文集中发表油田污水治理工油田污水治理工艺研究艺研究4 在中国化工贸易上发表普刊论文在中国化工贸易上发表普刊论文中国中国LNGLNG发展现状研究发展现状研究5 正常情况下有信心按质按量按时完成论文的撰写正常情况下有信心按质按量按时完成论文的撰写 5 完成进度与后期安排Thankyou请老师同学 批评指正！中国近年来一直在努力开采边远井天
49、然气，新疆的塔河油田的西北油田分公司近年中国近年来一直在努力开采边远井天然气，新疆的塔河油田的西北油田分公司近年来天然气增长较快，新井试采评价及边远小型天然气区块的开采，来天然气增长较快，新井试采评价及边远小型天然气区块的开采，大多采用拉运生产，大多采用拉运生产，天然气放空，为减少放空，满足凝析气田开发的需求，提出需要建设小型撬装化的回收天然气放空，为减少放空，满足凝析气田开发的需求，提出需要建设小型撬装化的回收装置装置，提高经济效益，保护环境。，提高经济效益，保护环境。1.1 1.1 问题的提出问题的提出 国内外对于天然气处理方案多种多样，但是对于边远井天然气回收技术针对不同气国内外对于天然
50、气处理方案多种多样，但是对于边远井天然气回收技术针对不同气质，不同地理位置等不同因素有一定的局限性，因此就此类问题进行研究。质，不同地理位置等不同因素有一定的局限性，因此就此类问题进行研究。1 论文研究概况77万元，建设期贷款利息119.2 边远井天然气回收方式研究(2)边远井天然气净化回收工艺流程对比设计一般对活性炭进行表面处理，用含S、Cl等元素的化合物或单质作改性剂，改性后脱汞效率可提高到90%以上可将气态元素汞氧化成Hg2+，且具有溶解度高的优点，不易堵塞鼓泡塔的气孔。70活性炭纤维对汞的吸附效率为65%90%。1、边远井天然气回收方式理论研究LNG在回收边远井天然气中的优势分析3 边
