劉 武 劉 姝 韓國強 谷卓霖 陳邵云

(1. 中石油塔里木油田公司， 新疆 庫爾勒 841000； 2. 重慶科技學院石油與天然氣工程學院， 重慶 401331；3. 華油集團永川石油天然氣安裝工程有限公司， 重慶 404100)

天然氣脫水循環(huán)中的乙二醇發(fā)泡性能影響實驗

劉 武1劉 姝2韓國強1谷卓霖3陳邵云1

(1. 中石油塔里木油田公司， 新疆 庫爾勒 841000； 2. 重慶科技學院石油與天然氣工程學院， 重慶 401331；3. 華油集團永川石油天然氣安裝工程有限公司， 重慶 404100)

針對乙二醇在天然氣脫水循環(huán)系統(tǒng)中容易出現(xiàn)大量發(fā)泡的現(xiàn)象，通過實驗分析凝析油、緩蝕劑、酸和消泡劑對乙二醇發(fā)泡性能的影響，觀察乙二醇發(fā)泡規(guī)律。實驗結果表明，乙二醇富液中含有的凝析油、緩蝕劑、酸和消泡劑對乙二醇的發(fā)泡都有不同程度的影響，濃度不同對乙二醇發(fā)泡性能的影響程度也不同。

乙二醇； 發(fā)泡性能； 影響規(guī)律

乙二醇具有良好的吸水能力，工業(yè)生產中常將乙二醇注入到天然氣中循環(huán)使用，以除去天然氣中的水分，避免對設備及管道造成損害[1]。但在實際生產中，乙二醇大量發(fā)泡的現(xiàn)象不容忽視。乙二醇的發(fā)泡不僅會造成乙二醇溶液的損失，同時泡沫在潰滅過程中還會產生微射流或沖擊波，導致設備產生穴蝕[2]。本次研究的目的是觀察乙二醇的發(fā)泡情況，探索雜質對乙二醇發(fā)泡性能的影響，尋求提高乙二醇利用率的方法，在一定程度上降低成本及事故的發(fā)生率[3-4]。

1 實驗設計

乙二醇溶液脫水后受到凝析油、緩蝕劑、酸和消泡劑的污染，導致其在吸收天然氣水分過程中持續(xù)發(fā)泡。這些泡沫的存在嚴重影響了現(xiàn)場工藝的實施效果，并且對設備產生了不良影響。在此，針對凝析油、緩蝕劑、酸和消泡劑這4種雜質在不同濃度下對乙二醇發(fā)泡性能的影響進行實驗分析。

實驗裝置由發(fā)泡管、空氣泵、鐵支架組成。實驗步驟如下：

(1) 制定出實驗方案，測定出現(xiàn)場溶液中各雜質及其含量比例；

(2) 配置出合理的雜質比例，將溶液與乙二醇溶液充分混合；

(3) 使用空氣泵，向發(fā)泡管中通入均勻連續(xù)的氣體以使溶液發(fā)泡；

(4) 觀察乙二醇溶液的發(fā)泡現(xiàn)象；

(5) 記錄乙二醇的發(fā)泡高度，分析各因素對乙二醇發(fā)泡性能的影響。

2 實驗分析

2.1 凝析油對乙二醇發(fā)泡性能的影響

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，建立凝析油質量分數(shù)與乙二醇發(fā)泡高度關系圖(見圖1)。

圖1 凝析油質量分數(shù)與乙二醇發(fā)泡高度關系圖

如圖1所示，原料中帶入的凝析油是促使乙二醇發(fā)泡的重要因素之一。凝析油品質的不同，對乙二醇發(fā)泡性能影響的程度也不同。

(1) 當凝析油質量分數(shù)小于2%時，乙二醇發(fā)泡能力明顯增強；當凝析油質量分數(shù)為2%～8%時，乙二醇發(fā)泡能力趨于平穩(wěn)。

(2) 當凝析油質量分數(shù)達到8%時，乙二醇的發(fā)泡能力達到最大值。

(3) 當凝析油質量分數(shù)大于8%之后，隨著凝析油質量分數(shù)的增加，乙二醇的發(fā)泡能力逐漸減弱，但仍然強于未添加凝析油時乙二醇的發(fā)泡能力。

由此可見，凝析油對乙二醇發(fā)泡能力有促進作用。當質量分數(shù)為8%時，發(fā)泡高度可達到最大值。

2.2 緩蝕劑對乙二醇發(fā)泡性能的影響

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，建立緩蝕劑質量分數(shù)與乙二醇發(fā)泡高度關系圖(見圖2)。

圖2 緩蝕劑質量分數(shù)與乙二醇發(fā)泡高度關系圖

如圖2所示，緩蝕劑能較好地抑制乙二醇發(fā)泡。緩蝕劑對乙二醇發(fā)泡有著明顯的抑制作用，在其質量分數(shù)為0.005%左右時，抑制效果最佳。此后乙二醇的發(fā)泡高度受緩蝕劑質量分數(shù)變化的影響較小，基本趨于穩(wěn)定。當緩蝕劑的質量分數(shù)0～0.005%時，乙二醇發(fā)泡高度急劇下降；隨著緩蝕劑質量分數(shù)的加大，乙二醇的發(fā)泡高度趨于穩(wěn)定，且基本難以發(fā)泡。

2.3 酸對乙二醇發(fā)泡性能的影響

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，建立酸與乙二醇發(fā)泡高度關系圖(見圖3)。

圖3 酸與乙二醇發(fā)泡高度關系圖

以乙酸為例分析酸度對二醇發(fā)泡性能的影響。實驗表明，乙二醇的發(fā)泡性能沒有受到顯著影響，其發(fā)泡高度略小于初始發(fā)泡高度。其主要原因在于，少量的酸和大量的乙二醇發(fā)生了酯化反應，少量的酸被完全消耗，乙二醇的含量略微減少，使得發(fā)泡高度略微低于原來的發(fā)泡高度。故而判定酸對乙二醇的發(fā)泡性能沒有較大影響。

2.4 消泡劑對乙二醇發(fā)泡性能的影響

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，建立消泡劑質量分數(shù)與乙二醇發(fā)泡高度關系圖(見圖4)。

圖4 消泡劑與乙二醇發(fā)泡高度關系圖

如圖4所示，消泡劑對乙二醇發(fā)泡的抑制作用良好。隨著消泡劑質量分數(shù)的增加，乙二醇的發(fā)泡高度逐漸減低，但其作用效果沒有緩蝕劑顯著。

消泡劑的特點是表面活性高、張力小、消泡能力強、成本低、污染小，且與水及多數(shù)有機物不相混溶，對大多數(shù)氣泡介質能夠起到很好的消泡效果。它的穩(wěn)定性也極好，可以在5～150 ℃的較寬溫度范圍內使用[5]。

當乙二醇溶液中含有消泡劑時，消泡劑的分子會隨機分布在溶液各處，并形成彈性膜，從而抑制泡沫的產生，故加入有機硅消泡劑可有效地抑制乙二醇發(fā)泡。

3 結 語

針對乙二醇在天然氣脫水過程中出現(xiàn)的大量發(fā)泡現(xiàn)象，對其發(fā)泡性能和規(guī)律進行分析。

(1) 根據(jù)實驗分析，凝析油對乙二醇發(fā)泡有促進作用，當其質量分數(shù)為8%時乙二醇的發(fā)泡高度達到峰值。隨著緩蝕劑和消泡劑質量分數(shù)的增加，都能有效抑制乙二醇發(fā)泡。

(2) 由于乙二醇溶液的濃度和當?shù)販囟炔煌?，其發(fā)泡能力也不同，故而在控制乙二醇發(fā)泡時，還需要考慮乙二醇自身性質及其所處環(huán)境的約束。

(3) 不同濃度下的乙二醇溶液黏度并不同，因此其發(fā)泡能力也存在一定的差異。

若要改善乙二醇的發(fā)泡性能，應降低凝析油含量并控制藥劑添加量。通過提高醇烴分離器的分離性能，采用多級分離等方式來控制凝析油的含量。當凝析油無法在現(xiàn)有條件下控制時，可添加適量藥劑，如緩蝕劑和消泡劑來控制乙二醇的發(fā)泡程度。同時，為減緩乙二醇酸化和設備腐蝕，應添加適量中和劑來中和酸，以確保乙二醇的循環(huán)使用效果。

[1] 宗兆良.天然氣管道中水分的影響及解除方法[C]//燃氣新技術、新設備高端學術推廣交流會.2011：161-164.

[2] 王承泉.喇壓乙二醇發(fā)泡機理及消泡劑優(yōu)選[D].大慶：大慶石油學院,2007：1-20.

[3] 張艷.乙二醇在天然氣脫水過程中的性能分析及控制措施[D].重慶：重慶科技學院，2016：1-20.

[4] 孟江，李永樹，張燕，等.無機鹽對三甘醇脫水及發(fā)泡性能影響研究[J].廣東化工，2012，39(14):22-24.

[5] 陶波，王同峰，劉永明，等.乙二醇在天然氣處理工藝中的損耗分析與研究[J].化學工程與裝備，2013(9)：89-90.

Experimental Study on the Foaming Properties of Ethylene Glycol in Natural Gas Dehydration Cycle

LIUWu1LIUShu2HANGuoqiang1GUZhuolin3CHENShaoyun1

(1.PetroChina Tarim Oilfield Company, Korla Xinjiang 841000, China; 2.School of Petroleum and Natural Gas Engineering, Chongqing University of Science and Technology, Chongqing 401331, China; 3.Yongchuan Petroleum and Natural Gas Installation Engineering Co., Ltd., China Oil Group, Chongqing 404100, China)

This paper aims at studying the phenomenon that ethylene glycol can easily foam in ethylene glycol dehydration cycle system. Experiments are made to analyze the influence of condensate oil, corrosion inhibitor, acid and defoaming agent to the foaming properties of ethylene glycol, and to find the foaming principle of ethylene glycol. The results show that condensate oil, corrosion inhibitor, acid and defoaming agent in the glycol (fluid rich) have different effects on foaming degree, and different concentrations of the same factor have different influences as well.

ethylene glycol; foaming property; influence law

2017-02-28

國家安全監(jiān)管總局2016年安全生產重大事故防治關鍵技術科技項目“輸氣管道風險評估中的不確定性及其處理方法研究”(CHONGQING-0005-2016AQ)

劉武(1968 — )，男，碩士，高級工程師，研究方向為油氣田開發(fā)工程。

TE375

A

1673-1980(2017)04-0032-03