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。

天然气生产企业碳排放核算与预测方法研究--以四川盆地天然气开发为例

碳中和已成全球共识,世界能源体系正加速向低碳化演变。中国能源发展进入新时代,“双碳”目标成为经济社会发展根本遵循,作为碳排放主要来源的能源行业正大力实施绿色低碳发展战略,但要实现“双碳”目标,需建立统一规范的碳排放统计核算体系,并对碳排放量进行科学预测。选取天然气生产企业的碳排放核算及预测方法作为研究对象,基于天然气生产企业作业链,系统性梳理出天然气勘探、开发、处理、输送各环节的碳排放特征,并归类为化石燃料燃烧排放、火炬系统燃烧排放、工艺放空排放、电力消耗隐含排放等四大碳排放源,建立起碳排放核算与预测方法。通过选取四川盆地典型的常规气、页岩气、高含硫气藏进行实例测算与分析,研究结果表明:①鉴于不同类型气藏生产的碳排放结构和强度存在较大差异,为保证核算和预测结果的可靠性,对于涉及到多种类型气藏开发的企业,在碳排放核算和预测时要分类进行,并加强基础数据的统计与监测;②在能耗双控向碳排放双控转变的大趋势下,为促进油气行业的高质量发展,在建立碳排放双控指标时,应以碳排放强度指标为核心,以碳排放总量指标为辅,针对不同类型的气藏、建立不同的碳排放强度动态标准;③天然气生产企业既是甲烷的主要生产供应者、也是甲烷排放者,应加强对甲烷减排控排措施的研究。结论认为,该研究成果可以为天然气行业建立更为科学合理的碳排放核算与预测方法体系提供参考和借鉴。

高载量锂硫电池正极设计优化

高载量硫正极是研发高能量密度锂硫电池的必要先决条件。然而,硫载量的提高不可避免地会引起正极导电性不良、多硫化物转化动力学缓慢,穿梭效应加剧等问题。本文从化学工程的角度出发,重点关注高载量硫正极中的传质和反应过程,综述了性能优良的高载量锂硫电池正极设计思路。具体而言,从增强电子传导、改善锂离子传质、优化反应动力学、抑制多硫化物穿梭这四种研究思路出发,对比了不同优化策略之间的优劣性,并提出下一代高硫载量硫正极设计的探索方向。分析表明,基于吸附-催化双重功能的三维高导电正极具有巨大发展前景。从应用层面考虑,本文还关注了高载量正极设计中常被忽视的安全性问题,探讨了削弱正极诱导并从源头降低热失效风险的可行性,旨在为研究人员优化高载量(≥4mg/cm^(2))正极设计方案时提供实用指导。

高含硫天然气净化装置清洗体系的研制与应用

高含硫天然气净化装置在检修前需清洗因腐蚀产生的FeS以及H_(2)S、SO_(2)等有毒有害气体。针对现有清洗剂清洗效果有限、废液中含有锰铬等重金属离子以及成本较高等问题,以FeS转化率与H_(2)S吸收率为评价指标,研究建立了以氧化剂F、过硫酸钠、乙二胺四甲叉膦酸、Na_(2)SO_(4)与分散助剂D为主要成分的高含硫天然气净化装置化学清洗体系。该清洗体系的FeS转化率为85.86%,H_(2)S吸收率为95.4%。现场应用表明,该清洗体系清洗效果良好,废液中总磷含量仅0.24 mg/L,无锰铬等重金属离子,且成本节约40%以上。

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。

高含硫天然气净化装置高效运行关键技术研究及应用

目的①提高胺液选择性吸收效果,降低装置能耗;②提升液硫产品品质,降低排放烟气中SO_(2)质量浓度;③实现催化剂的国产化应用。方法以数据模拟为指导,结合现场试验,优化装置运行参数,拆除2层吸收塔塔盘。结果产品气收率提升1.3个百分点以上,胺液循环泵电机电耗降低12.46%,胺液再生蒸汽降低11%。通过实施液硫鼓泡脱气、液硫池废气入克劳斯炉及热氮吹硫技术改造,液硫产品品质稳定达标,排放烟气中SO_(2)质量浓度<200 mg/m^(3)。通过开发应用国产水解、制硫、加氢催化剂,均取得了良好的应用效果,具备推广应用价值。结论通过系列生产优化、技术改造、催化剂国产化应用,推动了高含硫气田的进一步发展。

The construction of technical standard system for ultra deep and high sour gas fields in Northeast Sichuan

To deal with the exploitation difficulties of gas fields in Northeast Sichuan with deep marine strata, after researching the relative standards domestic and abroad extensively, summarizing and promoting the successful experiences and failure lessons of project construction technology application scientifically, Sinopec has established an integrated technical standard system for the exploration and development of ultra deep and high sour gas fields. The system consists of 51 enterprise standards and covers 7 professions including geophysical prospecting, drilling, drilling log, well logging, gas formation test and production, sour gas gathering and transferring system, and HSE (health,safety,environment). It guides and guarantees the safe, high-quality and high-efficiency project construction effectively by means of enhancing the engineering design criterion, recommending the data processing and interpretation methods, identifying the requirements of operation and field inspection and standardizing the application of technical equipments.

高含硫天然气水合物生长特性实验研究

目的解决高含硫气田开发过程中在井筒和管道中形成的天然气水合物造成冰堵的问题。方法在恒温、恒容条件下,采用耐高压哈氏合金釜研究了高含硫天然气水合物宏观生长速率及气田水矿物离子对其的影响情况,同时,采用直接观察法从俯视角度研究了压力、气田水矿物离子及溶液形态对气液界面高含硫天然气水合物生长过程形貌特征、生长特性及延展规律的影响。结果气田水中矿物离子的存在可降低水合物的生长速率,同时改变水合物形貌。在气液界面,水合物从成核点以二维拓展模式向四周生长。升高压力对水合物形貌影响较小,但会提高水合物的生长速率。结论分析认为,矿物离子主要是通过离子化作用来降低水的活性,从而影响水合物的生长过程。研究结果对水合物安全防治和高含硫气田的顺利开发具有理论指导意义。

适合高含硫天然气的脱硫脱碳工艺研究

在分析了目标高含硫天然气组分及含量的基础上,采用MDEA/DEA混合胺溶液对高含硫天然气进行脱硫脱碳处理,并对MDEA/DEA法脱硫脱碳工艺的主要参数进行了优化。确定最佳工艺参数为:MDEA/DEA混合胺溶液中MDEA和DEA的质量浓度分别为41.0%和5.0%、MDEA/DEA混合胺溶液循环量为105 m^(3)·h^(-1)、吸收塔压力为4 MPa、吸收塔塔板数为20块、MDEA/DEA混合胺溶液温度为40℃,在此条件下,净化气中H_(2)S和CO_(2)的含量分别为10.69 mg·m^(-3)和2.74%,能够达到GB 17820-2018中二类天然气的质量要求。

分布式光纤泄漏检测与安全预警系统在天然气管道中的应用

及时发现高含硫天然气管道泄漏并迅速定位,可降低运行时潜在的威胁。分析目前常用天然气管道泄漏检测方法的优缺点,对比光纤泄漏检测方法,提出了基于分布式光纤声波传感检测技术(DAS)的泄漏检测与安全预警系统。介绍了该系统的结构组成、模式识别、现场测试等。经过现场应用表明:该系统反应灵敏可迅速采集信号进行报警,实现了高含硫天然气管道全面、实时的安全防护,提高了泄漏处置效率。

高含硫天然气站场定量风险评价技术研究

为保证高含硫天然气站场的安全平稳运行,在梳理失效机理的基础上,对站内压力容器及管道的失效概率进行计算,并评价了单体设备的风险等级;按照介质流向,结合GO (以成功为导向的方法)建立了站场子系统流程,将GO图中的操作符和信号流向贝叶斯网络映射,最终得到各系统的故障率、维修率和稳态不可用概率,继而得到站场的整体风险水平,通过实例分析对定量风险评价技术进行了验证。结果表明,不同子系统及站场的风险水平与实际情况相符;子系统的风险水平与腐蚀情况、设备备用情况及设备使用频率等有关,应在经济和安全条件允许的情况下,对风险水平较高的系统设置防护及风险减缓措施。研究结果可为站场风险减缓措施的制定提供实际参考。

高含硫天然气净化厂在线腐蚀监测系统的建立与应用

建立一套适用于高含硫天然气净化装置的在线腐蚀监测系统,介绍了系统的组成并分析了实际应用效果。结果表明,该系统能够实时监测各布点的腐蚀状况,并且通过历史数据预判未来的腐蚀趋势,有助于技术人员掌握装置的生产运行情况,有效地分析出导致腐蚀失效的原因并制定相应的腐蚀防护对策,从而能够对各种破坏性工况进行早期预防。

高含硫天然气净化装置的腐蚀与防护

针对高含硫天然气净化厂设备及管线存在较大腐蚀风险的问题,通过停工检修期间对某单套联合及配套装置进行全面的腐蚀调查,了解现场实际的腐蚀状况并开展腐蚀分析,总结出主要腐蚀问题,同时对腐蚀防护管理提出建议,为净化厂的安稳长满优运行提供保障。

高酸性条件下元素硫对碳钢腐蚀的影响

天然气中硫含量超过一定温度、压力条件下的溶解度会导致气井中发生硫沉积,当元素硫大量沉积时,会堵塞流体通道.导致关井停产以及采输系统的严重腐蚀。为此,采用电化学极化测试、电化学阻抗测试和失重腐蚀及应力腐蚀测试的组合体系,全面系统地开展了元素硫存在条件下碳钢的腐蚀性能试验,进而模拟了元素硫在现场可能出现的沉积方式,弄清了元素硫沉积量、沉积方式对碳钢腐蚀性能的影响及腐蚀垢物的组成。结果表明:①元素硫与试样的接触程度和堆积形式对碳钢的腐蚀行为有重要影响;②元素硫的存在促进了碳钢的阴极反应;③硫的加入会改变腐蚀产物膜的结构,降低膜的电阻,增大腐蚀速率。最后结合电化学及失重腐蚀测试结果,明确了碳钢在含氯化物湿硫化氢环境中的腐蚀机理,为元素硫沉积工况下的材质选择、缓蚀剂应用、腐蚀监测及控制提供了技术支撑。

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。

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。

高含硫天然气净化技术现状及研究方向

高含H2S和CO2的"双高"天然气净化技术面临天然气气质和尾气排放标准的双重挑战,脱除有机硫,减缓溶剂变质。进一步提高硫磺回收装置总硫回收率是"双高"天然气净化技术面临的主要问题。在回顾国内外高含硫天然气脱硫脱碳和硫磺回收技术现状的基础上,分析了现有高含硫天然气净化技术存在的问题,即硫、碳含量"双高"天然气净化脱硫溶剂循环量大、装置能耗高、脱硫溶液易变质、新标准下硫磺回收尾气排放难以达标和硫磺回收装置效率难以提升等,进而提出了物理溶剂脱硫脱碳技术、天然气脱硫脱碳溶剂变质与复活技术、高效H2S直接氧化工艺技术和天然气中COS水解技术等新的研发方向,以期形成适用于"双高"天然气净化的系列配套技术,助推我国高含硫天然气的高效开发。

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。

高硫石油焦制备高储气性能天然气吸附剂

以高硫石油焦为原料,KOH为活化剂,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂制备天然气吸附剂,分析了高硫焦基吸附剂的孔结构和孔分布特征,讨论了高硫焦制备吸附剂的活化机理。结果表明,预活化中加入表面活性剂SDBS可提高KOH与原料的混合均匀度,对活化效果有利。最优活化条件下制备的吸附剂样品GSR3和GSR4的微孔容积分别达到1.098 5 cm3.g-1和1.319 3 cm3.g-1,孔径分布集中在0.9 nm^1.5 nm;在25℃、充放气压力3.5 MPa和0.1 MPa下,GSR3、GSR4对甲烷的质量吸附量分别达到0.139和0.145,有效体积脱附量达到111和115。粉体高硫焦基吸附剂的性能非常接近于低硫焦基吸附剂。

克劳斯尾气低温加氢水解催化剂研究与工业应用

随着国家环保标准的日益严格,节能减排、清洁生产对硫磺回收尾气处理工艺和催化剂都提出了更高的要求,克劳斯尾气加氢催化剂逐渐由常规加氢催化剂转变为低温加氢催化剂。为此,重点介绍了低温加氢水解催化剂技术的研发、催化剂制备及工业应用情况。针对低温加氢过程中的SO_2加氢反应和有机硫水解反应特性,提出了加氢型催化剂和水解型催化剂组合使用的新工艺,分别研发了适合低温条件下使用的低温加氢催化剂和低温水解催化剂,将两种催化剂组合使用,使传统的加氢反应器入口温度由280℃降至220℃,同时SO_2的加氢转化率提高到超过99%。为进一步提高有机硫水解率.还开发了低温有机硫水解催化剂。实验室研究两种催化剂按体积比为5:5组合使用时尾气总硫含量(体积比)最低可达131×10^(-6)。该催化剂在15家单位的17套硫磺回收尾气处理装置上获得了工业应用,其中中国石化金陵石化分公司的尾气排放浓度低于77.9 mg/m^3,装置总硫回收率达到99,97%,应用效果良好。