高含硫天然气净化装置腐蚀特征与典型腐蚀案例分析

相关高含硫天然气净化装置的工程建设、设备制造、材料选型等标准规范较少,多采用或借鉴石油炼制行业标准。普光气田天然气净化厂自2009年投产至今,因高酸性气体腐蚀,以及酸性气体、制造缺欠、材料缺陷等多因素耦合腐蚀,引发装置设备或设施多次泄漏,成为制约工厂安全、高效、长周期运行的主要问题。通过统计分析历年异常事件、设备检维修台账、压力容器管道检测台账等,归纳了高含硫净化装置重点腐蚀区域、影响因素、腐蚀机理,得出湿硫化氢腐蚀、高温硫腐蚀、二氧化硫腐蚀、垢下腐蚀为主要腐蚀形式;从区域、类别、诱因等不同角度归纳了腐蚀分布规律,脱硫、硫磺回收系统腐蚀占比达80%以上;重点剖析了基于硫化氢、液硫、制造缺欠等因素的典型腐蚀案例,提出了高含硫天然气净化装置腐蚀防控措施,为同类酸性气田装置、设备腐蚀监检测和防控提供了借鉴。

高含硫天然气净化装置过滤器液位计引管失效分析

介绍了某大型净化厂脱硫单元原料气过滤器失效的问题,对过滤器液位计引管直管段及焊接法兰进行化学成分、金相组织、断口形貌等分析,探讨失效的主要原因。结果表明,原料气过滤器失效的原因是过滤器的材质不符合要求,长期处于偏低温度和酸性介质环境中导致原料气过滤器氯化物应力腐蚀失效。准确掌握设备失效成因,有针对性地采取防护措施,对于确保装置长周期安全运行具有重要的意义。

高含硫天然气净化装置胺液系统阻泡技术研究与应用

为防止天然气净化装置胺液发泡,进而引起拦液、冲塔、产品质量不合格等事故的发生,对发泡机理、发泡物的组分以及发泡物性质等进行分析,总结发泡物对胺液的影响,开展胺液系统阻泡技术研究并进行了工业化应用。新技术应用后,消泡效率提高了约35%、发泡频率降低约71%,保障了企业安全平稳生产,经济效益显著,为同类化工企业提供了技术借鉴。

小型高含硫天然气净化装置的设计与运行总结

天然气的安全且高效开发对于助力四川盆地千亿立方米级天然气产能基地建设具有重要意义。结合四川某处理规模500 dam^(3)/d的天然气净化装置的设计与现场运行情况,对原料气中有机硫的深度脱除与直接氧化转化催化剂的应用进行了分析与总结。结果表明:脱硫溶剂UDS-3能有效脱除硫醇类物质,结合低温羰基硫水解工艺,净化气总硫满足国家标准GB 17820—2018《天然气》的要求,尾气采用直接氧化转化+后碱洗工艺可实现烟气的达标排放。

关于高含硫天然气净化处理技术展望及探讨

天然气作为一种重要的能源在全球范围内得到了广泛应用。高含硫天然气处理技术的发展直接影响着天然气生产安全。如含硫气质会进一步引起金属腐蚀,从而降低管道和设备的使用寿命。因此,研究和发展高效的高含硫天然气净化处理技术,对于提升天然气的经济价值具有重大意义。基于此,首先阐述高含硫天然气净化处理工程技术现状分析,随后分析高含硫天然气净化处理工程技术的关键点,最后分析高含硫天然气净化处理工程技术的应用路径,以供相关专业提供借鉴。

高含硫天然气藏同步钻采交叉作业风险识别与评估

高含硫天然气藏同步钻采过程中,新井钻完井作业和生产井生产作业的交叉影响风险较高,需要采取控制措施削减风险。分析对比各种风险评估方法,选择故障假设法(What-if),根据钻井过程划分节点,分析每个节点存在的交叉作业风险,结合防护措施进行风险评级。对风险较高的场景提出风险削减建议,将建议措施转化为行动实施,实现了安全高效钻完井作业。

高含硫天然气集输管道泄漏扩散数值模拟

利用CFD软件FLUENT对高含硫天然气集输管道破裂泄漏后的甲烷、硫化氢的扩散进行了数值模拟。结果表明,受重气扩散时沉积效应的影响,高含硫天然气泄漏扩散时近地面的横向污染范围比普通天然气更大,烟云高度明显降低。在自然风速影响下,随海拔高度的增加,危险气体向下风向偏移明显。压力为3.5MPa、含硫化氢5%的高压天然气管道断裂泄漏2min后,在环境风速影响下爆炸危险范围为下风向150～290m,中毒范围为下风向0～270m。山顶地形条件下的扩散规律与平地类似,山谷地形条件下硫化氢将发生沉积而不利于扩散。

基于FLUENT的高含硫天然气管道泄漏扩散模拟

利用CFD软件FLUENT首次对高含硫天然气管道破裂泄漏扩散规律进行了数值模拟,得到了甲烷、硫化氢在一定风速、地形条件影响下的扩散规律,以及甲烷和硫化氢的浓度分布规律,为有效预测高含硫天然气泄漏扩散的影响范围提供了依据。研究结果对于认识高含硫天然气泄漏扩散规律以及相关安全事故的预警和救援具有指导意义。

特大型高含硫天然气净化厂安全放空与火炬系统设计解析

四川盆地普光气田天然气净化厂具有120×108 m3/a的高含硫天然气(H2S体积分数为14.14%,CO2体积分数为8.6%,有机硫含量为340mg/m3)处理能力。为了保证事故工况时其大排量高含硫天然气的安全泄放和高效燃烧,优化了高低压放空管网及火炬系统的设计,突破一般天然气净化厂"全量放空"的常规设计思路,合理确定了放空规模为75×104 m3/h,研发出放空抗低温、防火雨、高低压火炬密封、大排量放空防回火、三重保障点火、流体密封等技术,同时引进高效高低压酸性气火炬燃烧器,保证了火炬的安全平稳运行。放空与火炬系统投产后运行平稳,燃烧效率高于99.9%,为新建或改扩建大型天然气净化厂提供了参考。

基于大数据的高含硫天然气脱硫工艺优化

为了解决高含硫天然气脱硫工艺中脱硫选择性差、能耗高等问题,提出了基于大数据的高含硫天然气脱硫工艺优化方法。首先,通过工艺流程分析,发现对性能指标有显著影响的决策参数,建立无迹卡尔曼滤波神经网络动态模型,获知了脱硫工艺的潜在规律;然后,针对原脱硫工艺中H_2S、CO_2过分脱除问题,采用偏好多目标优化的方法,分别以H2S浓度逼近2.5 mg/m^3、CO_2浓度逼近2%为目标函数,采用非支配性排序遗传算法对模型进行多目标优化,获得了最佳工艺参数。采集某高含硫天然气净化厂脱硫单元2014年1—12月的生产数据,取前80%数据作为训练集,后20%数据作为测试集,进行了仿真实验。结果表明:1所建立的动态模型能够较好地反映脱硫工艺生产规律;2优化结果建议适当降低一级吸收塔温度,提高二级吸收塔温度,提高闪蒸罐压力,并减少胺液循环量;3优化后净化气中H_2S浓度将由0.62 mg/m^3提高至3.22 mg/m^3,CO_2浓度由1.19%提高至1.99%,脱硫选择性显著提高;4相对胺液循环量下降16.67%,蒸汽消耗量减少,净化气产率提高0.8%,总体实现了增产节能降耗的目的。

气相色谱法测定高含硫天然气中多种硫化合物

建立了用气相色谱仪和硫化学发光检测器检测高含硫天然气中硫化合物的方法。运用微流控制器解决了高浓度H2S对检测器的污染以及对其他硫化合物测定的干扰问题,只需一种标准物质就可快速经济地完成高含硫天然气中多种硫化合物测定。该方法根据标准物质的保留时间完成多种硫化合物的定性,并用外标法定量。用该方法进行高含硫天然气样品测定,硫含量和色谱峰面积呈明显的线性关系,线性相关系数r为0.999 7。测定质量浓度为2mg/m3以下的硫化合物时,测定结果的相对标准偏差小于6.1%;测定质量浓度为2mg/m3以上的硫化合物时,测定结果的相对标准偏差小于2.2%,满足高含硫天然气的分析需要。

高含硫天然气净化厂安全监控技术——以普光气田为例

四川盆地普光高含硫气田天然气净化厂年处理能力为120×108 m3,生产出的天然气为满足《天然气》(GB 17820—2012)一类气的优质商品天然气。如此大规模高压高含硫天然气净化过程,一旦泄漏或者工况失控,将会造成人员、设备以及环境的重特大危害。为此,针对此苛刻工况的安全控制技术难题,系统设计了多级安全仪表系统及各级联锁触发条件,优化了现场高危工段的液位、压力、流量等工艺控制点的监控、报警、联锁与动作方式,建立了一套稳定可靠的一体化安全联锁控制体系,关断有效率达100%;根据净化工艺过程HAZ0P分析与危害分级,合理地确定了泄漏监测布点方案,优化集成了有毒有害可燃气体泄漏监测、火灾报警、视频监控等多重安全系统,形成了净化过程的立体多元全方位监控与应急处置技术,泄漏监控率达100%,处置有效得当。该技术在普光气田天然气净化厂的应用,实现了高含硫高压天然气净化过程的安全、平稳、受控运行。

高含硫天然气净化厂污水源头控制及处理方法

探索了高含硫天然气净化厂高COD值的污水控制,提出了推行清洁生产、源头控制的一系列技术措施。在90%污染物源头控制的基础上,采用厌氧-好氧工艺处理高含硫净化厂污水,外排水达到国家一级排放标准,同时较原活性炭吸附处理成本降低92.6%。

设计阶段高含硫天然气管道泄漏、爆炸危险的本质安全化分析与改进

通过对两种主要的事故形式——高含硫天然气泄漏导致的硫化氢中毒和气体爆炸事故的研究,利用HYSYS软件模拟管网运行条件下的各种临界参数条件,估计最大潜在物质量和最坏的后果。通过实例,利用Pasquill-Gifford模型计算最大可能的H2S浓度、利用等效TNT方法估计最坏的爆炸后果,进而得到死亡和破坏概率曲线,提出设计阶段基于本质安全的改进结论。结果表明:可早在高含硫天然气管道过程设计阶段就提出改进建议,使人员、财产和设备得到保护;中毒风险应通过快速关断阀门设置和划分应急区消减,通过管道和设备优化布局则可有效降低气体爆炸风险。

高含硫天然气硫磺回收及尾气处理工艺技术

为配合天然气“东输”工程的实施 ,重庆市川东北地区将开发高含硫天然气气田 ,并配套建设大型天然气净化厂。川东北地区拟建 2套 30 0× 10 4m3 /d天然气净化装置 ,其原料气H2 S和CO2 含量高达 10 %和 6 % ,产硫量达到 80 0t/d ,当数国内之最 ,按我国现行环保法规要求 ,硫回收率至少要达到 99.7%以上 ,尾气排放才能达标。这对硫磺回收和尾气处理装置的优化设计提出了苛刻的要求。文章介绍了国外大型硫磺回收及尾气处理技术的最新发展动态 ,并结合国外公司技术交流情况 ,针对预可研推荐的总工艺流程 ,从现场操作管理的角度提出了采用两级Claus转化、溶液串级再生和高效富氧工艺技术等初步建议 ,力争实现净化厂工艺简洁先进、技术成熟可靠、操作安全平稳。

高含硫天然气中元素硫含量测定的影响因素分析

准确测定高含硫天然气中元素硫含量对建立气藏硫溶解度模型,预测和处理硫沉积至关重要。为此,通过井口高含硫天然气中元素硫测定技术分析,并根据试验分析结果,揭示了影响元素硫准确测定的各种因素。结果表明:①不同取样位置得到的元素硫测定结果不同,需根据预测目的选择取样位置;②取样容器的结构和容积会影响到元素硫测定结果,使用前应对取样容器的容积进行准确校正;③宜采用抽空容器法和不通过取样分离器的方式来对元素硫进行取样;④样品体积不应采用流量计直接计量,而应采用计算法。结论认为,影响高含硫天然气中元素硫含量准确测定的主要因素是:取样位置、取样容器、取样管线、取样方法、压缩因子计算方法和样品体积计量方式。

川东北高含硫天然气形成机理

川东北高含硫天然气中的硫化氢来自硫酸盐热还原(TSR)反应,但高含硫天然气的分布与硫酸盐的分布并不完全一致,与地层水中SO42-离子浓度分布也不一致。在对比分析湿气-硫酸镁反应体系、甲烷-硫酸钙反应体系及重烃—硫酸镁反应体系模拟实验的基础上,通过TSR化学反应表达式的分析及化学动力学、热力学等理论的探讨,结合实际地质资料,认为甲烷是C2+烃类参与TSR反应的产物而不是反应物,TSR的发生与C2+气态烷烃的产生具有同步性,TSR的反应速率随着C2+气态烷烃的增加而增加,当湿气裂解为干气后,硫化氢含量几乎不再增加,从而形成干气伴生硫化氢。川东北地区TSR主要发生在热裂解生凝析气阶段,原油裂解为硫化氢伴生天然气后,压力系统发生改变,天然气重新聚集成藏,喜山期构造运动而进一步调整成藏,因此现今高含硫天然气藏分布规律极其复杂。

高含硫天然气净化装置余热锅炉系统优化改造

普光气田天然气净化装置尾气焚烧炉余热锅炉系统由于设备腐蚀失效,造成排烟温度超高及装置的频繁停车,由此带来了较大的安全隐患、经济损失以及环保的压力。通过对余热锅炉系统的故障原因分析,提出了相应的改造措施。改造后的余热锅炉系统相比原系统排烟温度降低了30℃,回收了更多热量,也降低了装置的故障频率,保障了装置平稳运行。

高含硫天然气过滤单元性能优化

为了避免高含硫天然气湿气输送过程中所夹带的固体颗粒和液体杂质对天然气净化装置和效果的不良影响,在脱硫工艺前端设置了由预过滤器和聚结过滤器所组成的两级过滤单元。针对某高含硫天然气净化厂原料气过滤单元存在的聚结过滤器滤芯压降不上升、无法通过压降来判断滤芯更换时间等问题,利用两级过滤性能评价系统对比了不同过滤性能预过滤器滤芯和聚结过滤器滤芯组合的过滤性能,发现其原因在于聚结过滤器滤芯对亚微米级液滴的聚结性能不理想、预过滤器滤芯和聚结过滤器滤芯的性能不匹配。为此,提出了改进措施:①改进聚结过滤器滤芯的聚结层;②设置疏油型排液层,改变预过滤器滤芯的结构参数,使之与改进后的聚结过滤器滤芯的性能相匹配。实验结果表明:改进后聚结过滤器滤芯的稳态压降较在用滤芯降低75%,对于粒径为0.3μm及以上的液滴过滤效率达到99.99%,同时实现了预过滤器滤芯和聚结过滤器滤芯压降的同步变化。现场试验结果表明:改进后的原料气过滤单元对液体杂质的过滤能力提高了1倍,能更有效地保证后续工艺的安全运行。该研究成果为高含硫天然气过滤元件设计和过滤系统优化运行提供了参考。

高含硫天然气净化厂腐蚀与安全维护系统研发

针对高含硫天然气净化过程中H_2S腐蚀和其他危害,借鉴炼化企业防腐蚀管理系统,研发净化厂腐蚀与安全维护系统,建立设备完整性数据库,开发装置运行监控、腐蚀监测与检测、腐蚀案例统计、介质化验分析、风险检验和设备维护策略等业务模块,综合应用腐蚀评价和风险检验技术,及时掌握设备H_2S腐蚀规律和风险等级,并适时修订防腐蚀策略和风险管理策略,从技术层面对设备进行专业化管理。