脱油脱水装置区培训教材.ppt

,2012.3.10,脱油脱水装置区培训,一、工艺流程简介二、工艺设备三、工艺流程图四、丙烷制冷系统,第五天然气处理厂脱油脱水装置采用丙烷制冷法脱油脱水，当原料天然气温度被降低至低温，在新的平衡条件下，天然气中的饱和水和重烃大部分就会冷凝析出。由于含有饱和水的天然气随温度、压力的降低会形成固态水合物，极易堵塞管道及阀门，因此，在原料气预冷前需注入水合物抑制剂甲醇，降低水合物的形成温度，以防止水合物的形成，从而保证脱油脱水过程顺利进行。,工艺流程简介,1、脱油脱水部分原料气来自集气区，在2.5MPa，020工况下首先进入压缩机，由2.4MPa增压到5.7MPa，然后经过滤分离器进入预冷换热器，利用外输的冷干气对原料气进行预冷，夏季温度降低至2(冬季温度降低至-8)；再进入丙烷蒸发器，与液体丙烷进行换热降温，夏季温度降低至-5(冬季温度降低至-15)；进入低温分离器进行脱油脱水，再进入预冷换热器，与原料天然气逆流换热，然后去计量装置区外输。,2、丙烷制冷流程液体丙烷在丙烷蒸发器中吸收了热量后变为丙烷蒸汽，同时使原料天然气温度降至-15。丙烷气体经油分离器分离出夹带的液体后进入丙烷压缩机，经压缩后的丙烷气体压力从0.15MPa升至1.50MPa，温度从-20升至73。压缩后丙烷气体经空冷器后冷凝为液体。丙烷液体进入丙烷储液罐，在进入经济器之前分为两路，一路小部分丙烷液体经节流阀降压至0.40MPa后进入经济器管程，与壳程的丙烷换热降低壳程丙烷温度，换热后气体返回压缩机的补充气入口，壳程丙烷液体则进一步节流降压至0.18MPa后进入丙烷蒸发器，在丙烷蒸发器中吸收被冷介质天然气的热量，蒸发为丙烷蒸汽，从而完成整个制冷过程的循环。,工艺设备,脱水脱油装置主要设备为过滤分离器、预冷换热器、低温分离器、丙烷制冷系统的螺杆式制冷机组和丙烷冷凝器等配套内容。,1、过滤分离器为防止固体颗粒堵塞管壳式换热器，影响换热的效率，在来气进入管壳式换热器前，应去除掉固体颗粒，同时为除去事故工况下管道中携带的液体，应具有分离液体功能，因此过滤分离器应具有过滤段和分离段，并集合在一台设备上。固体颗粒捕集效率应大于等于99.9%，具有高纳污量，长检修周期，低阻力，且运行稳定可靠。每套装置选用过滤分离器1台，规格为PN68，DN1100。要求除去固体颗粒10m，其效率应达99.9%。,2、原料气预冷器预冷换热器采用高效逆流换热的管壳式换热器，设计压力为6.8MPa，热负荷为5433kW，总换热面积为3120m2。,3、低温分离器低温分离器是脱油脱水装置中关键设备，分离效果好坏，直接决定着处理厂外输气水烃露点。目前在气田应用的高效低温分离器均为国外进口，漩流型结构分离。设计压力6.8MPa，筒体直径为DN1300，每套装置设置1台。,4、丙烷系统设备丙烷制冷装置是工艺装置区的提供冷量的核心设备，能够把原料天然气冷却至-15.0。它包括压缩机组、蒸发式冷凝器、储液器、油路系统、经济器和丙烷蒸发器各一套，以及相关的电仪自控系统，压缩机选用先进的螺杆制冷压缩机，操作灵活，运行可靠，性能稳定，调节范围为10100%无级调节，可实行手动与自动控制两种方式。,5、注醇泵及甲醇雾化器在预冷器的入口和丙烷蒸发器入口设甲醇注入口，为了减少甲醇注入量，在注入口采用甲醇雾化器，使甲醇雾化，更加有效地与天然气混合，从而减少甲醇的注入量。甲醇注入采用隔膜式柱塞计量泵，选用J5BM-630/8。,脱油脱水工艺流程图,螺杆压缩机工作原理,螺杆式压缩机主要由定子、转子组成，在转子的末端连接一螺杆，由转子带动其旋转压缩气体。由于功率需求大，压缩机的工作电压要求为10千伏。螺杆式空气压缩机属容积式压缩机，是通过工作容积的逐渐减少来达到气体压缩的目的，主要有吸气、压缩、排气三个工作过程。螺杆式空气压缩机的工作容积是由一对相互平行放置且相互啮合的转子的齿槽与包容这一对转子的机壳所组成。在机器运转时二转子的齿互相插入对方齿槽，使得转子齿槽之间的气体沿着转子轴线，由吸入侧推向排出侧,完成吸气过程。齿随着转子的旋转插入对方齿槽的齿向排气端移动，使被对方齿所封闭的容积逐步缩小，气体压力逐渐提高（这是压缩过程），直至达到所要求的压力时，此齿槽方与排气口相通，实现了排气。高压侧的排气压力（绝对压力）和低压侧的吸气压力（绝对压力）的比值称为为压缩比。,气体压缩过程示意图,丙烷压缩机的工艺,丙烷制冷循环是所有循环系统中最为主要的循环，此循环的目的是通过降低天然气温度，从而将天然气中的水和部分烃类物质脱除。其循环过程如下：压缩机把由满液蒸发器蒸发而来的丙烷蒸汽压缩，（压缩后丙烷蒸汽压力在1.235左右，温度在70左右）。压缩后的丙烷蒸汽进入油分离器，将携带的润滑油分离后进入蒸发式冷凝器，经风冷或水冷冷却后（冷却过程中丙烷蒸汽转化为丙烷为液体）流至蒸发式冷凝器下方的热虹吸贮罐内，再流向丙烷系统贮罐（此时贮罐内压力为0.8Mpa左右，温度在23左右）。接着，丙烷液体经过经济器流向满液蒸发器底部，丙烷液体在入口处节流后压力迅速降低，温度降至-35左右。低温丙烷液体与高温天然气换热后成为低压丙烷蒸汽，蒸汽再经压缩机压缩，开始下一次循环。,滑阀：输气量调节滑阀是螺杆式制冷压缩机中用来调节输气量的一种结构元件，虽然螺杆式制冷压缩机的输气量调节方法有多种，但采用滑阀的调节方法获得了普遍的应用。压缩机的吸气量由处于吸气端的滑阀控制，当滑阀的开度大时，循环量吸气量就大，反之就小。滑阀开度为零时，循环量最大，无负荷，空载运行；反之，滑阀关度100%时，不打循环，负荷最大；滑阀的开度可以自动调节，亦可手动调节。在压缩机启动时，滑阀必须处于关闭状态，压缩机停机后，要将滑阀关度手动降至0。滑块：主要用来控制压缩机的载荷，可通过调节滑阀的开度来实现滑块左、右移动，以此来增加或减小压缩机载荷，从而达到控制冷却温度，即控制丙烷系统的丙烷循环量。,滑阀、滑块的作用,蒸发器回油系统,丙烷循环过程中，在油分离器中丙烷气体与润滑油分离，经过长时间的循环，在油分离器中会有很少部分润滑油被丙烷气体携带到空冷中，随着丙烷的循环，润滑油进入满液蒸发器，为了保证整个制冷循环系统的安全、可靠，需将满液蒸发器中的润滑油回收至压缩机中。回油系统是这样工作的：在满液蒸发器中接有三根高度不同的钢管，可以根据蒸发器内丙烷液体液位高低进行收油，为了保证回油器中润滑油的温度不低于凝点，在回油器底部设有油加热器，当油加热器工作时，回油器与满液蒸发器之间连通管的电磁阀会自动打开，将加热所产生的润滑油蒸汽排入满液蒸发器上部，既回收了少部分润滑油，又平衡了回油器内的压力。当满液蒸发器中的润滑油流向回油器时，为了平衡压力，回油器与满液蒸发器之间连通管的电磁阀会自动打开。回油器向压缩机回油时，系统储罐与回油器连通管的电磁阀会自动打开，为回油管路提供动力。,压缩机组润滑油循环系统由于螺杆压缩机内部的各个部件在工作时相互摩擦，为了保证压缩机能够长时间安全、可靠的运行，需要在压缩机内注入一定量的润滑油对各工作部件进行润滑。启动压缩机前，通过油泵将润滑油油分离器中，实现预润滑；压缩机正常工作后，油泵自动关闭，依靠丙烷进出口压差，使油分离器中的润滑油流向油分离器，实现油润滑。油冷却器中的润滑油与液体丙烷进行换热，降低自身温度后经油过滤器后进入压缩机，当丙烷气体被压缩后，携带润滑油共同进入油分离器，开始下一次循环。,润滑油冷却循环系统由于压缩机排气时将丙烷蒸汽和润滑油一起排入油分离器中，这部分润滑油经油分离器进入油冷却器，在油过滤器中过滤后，返回到压缩机内。在油分离器中润滑油的温度高达70，为保证压缩机的正常运转必须将油温降至50左右，这就是润滑油冷却循环设计的原由。,润滑油冷却循环系统由于压缩机排气时将丙烷蒸汽和润滑油一起排入油分离器中，这部分润滑油经油分离器进入油冷却器，在油过滤器中过滤后，返回到压缩机内。在油分离器中润滑油的温度高达70，为保证压缩机的正常运转必须将油温降至50左右，这就是润滑油冷却循环设计的原由。,油加热器、油压保护开关和油温保护为了防止在环境温度较低时由于油温过低影响机组起动，一般都装有油加热器。向压缩机正常供油是机组运转的必要条件，故油压保护对提高压缩机可靠性至关重要。如因油冷却器性能下降，水量减少或断水等原因，使向压缩机供油的温度超过规定值时，油温保护装置动作，电动机随即停止工作。,高液位报警停机1、停机原因（1）天然气流量突然变小，