基于HYSYS的超声速天然气脱水脱烃工艺设计

范学君， 李 巍， 张 斌， 于同川， 卢胜寒

(海洋石油工程股份有限公司， 天津 300461)

0 引 言

目前，国内外油气田普遍应用的传统天然气脱水脱烃技术主要有分子筛脱水技术[1]、三甘醇脱水技术[2-3]、J-T阀低温分离技术[4]、透平膨胀机技术和低温冷凝技术[5]等。这些技术普遍存在占地空间大、系统相对复杂、设备运行成本高、维护保养费用高和环境污染大等问题。近年来新型超声速脱水脱烃技术将J-T阀、膨胀机、旋流分离器和压缩机融合于一个管段上，利用超声速场和旋流场使天然气中的水和重烃组分冷凝脱除。与传统天然气脱水脱烃技术相比，该技术在热力学原理和系统构成上有着创造性差别，该技术系统简单、设计紧凑，大幅减少空间占用率，且无旋转部件，显著减少设备维护费用。

该技术以其特有的优点得到广大学者的深入研究[6-8]，随着该技术的不断成熟，其应用研究[9-10]和设计研究[11-13]越来越多。然而这些设计研究都集中于对该系统核心设备超声速分离器的热力学和动力学研究，利用Fluent等数值模拟软件对超声速分离器的内部流场和结构件的设计进行优化，并未指出该技术工艺设计的关键参数，即无法简单地与系统工艺设计相结合，针对不同天然气组分，需要重新搭建模型，进行数值模拟计算，不适用于工程设计。因此，本文分析超声速分离器工作原理，提出将压损比、设计马赫数和气液分流比作为超声速分离器关键设计参数，并以关键设计参数为基础，运用HYSYS软件对该系统工艺进行模拟，得出一套系统工艺设计方法。……