天然气脱水循环中的乙二醇发泡性能影响实验

刘 武 刘 姝 韩国强 谷卓霖 陈邵云

(1. 中石油塔里木油田公司， 新疆 库尔勒 841000； 2. 重庆科技学院石油与天然气工程学院， 重庆 401331；3. 华油集团永川石油天然气安装工程有限公司， 重庆 404100)

天然气脱水循环中的乙二醇发泡性能影响实验

刘 武1刘 姝2韩国强1谷卓霖3陈邵云1

(1. 中石油塔里木油田公司， 新疆 库尔勒 841000； 2. 重庆科技学院石油与天然气工程学院， 重庆 401331；3. 华油集团永川石油天然气安装工程有限公司， 重庆 404100)

针对乙二醇在天然气脱水循环系统中容易出现大量发泡的现象，通过实验分析凝析油、缓蚀剂、酸和消泡剂对乙二醇发泡性能的影响，观察乙二醇发泡规律。实验结果表明，乙二醇富液中含有的凝析油、缓蚀剂、酸和消泡剂对乙二醇的发泡都有不同程度的影响，浓度不同对乙二醇发泡性能的影响程度也不同。

乙二醇； 发泡性能； 影响规律

乙二醇具有良好的吸水能力，工业生产中常将乙二醇注入到天然气中循环使用，以除去天然气中的水分，避免对设备及管道造成损害[1]。但在实际生产中，乙二醇大量发泡的现象不容忽视。乙二醇的发泡不仅会造成乙二醇溶液的损失，同时泡沫在溃灭过程中还会产生微射流或冲击波，导致设备产生穴蚀[2]。本次研究的目的是观察乙二醇的发泡情况，探索杂质对乙二醇发泡性能的影响，寻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发生率[3-4]。

1 实验设计

乙二醇溶液脱水后受到凝析油、缓蚀剂、酸和消泡剂的污染，导致其在吸收天然气水分过程中持续发泡。这些泡沫的存在严重影响了现场工艺的实施效果，并且对设备产生了不良影响。在此，针对凝析油、缓蚀剂、酸和消泡剂这4种杂质在不同浓度下对乙二醇发泡性能的影响进行实验分析。

实验装置由发泡管、空气泵、铁支架组成。实验步骤如下：

(1) 制定出实验方案，测定出现场溶液中各杂质及其含量比例；

(2) 配置出合理的杂质比例，将溶液与乙二醇溶液充分混合；

(3) 使用空气泵，向发泡管中通入均匀连续的气体以使溶液发泡；

(4) 观察乙二醇溶液的发泡现象；

(5) 记录乙二醇的发泡高度，分析各因素对乙二醇发泡性能的影响。

2 实验分析

2.1 凝析油对乙二醇发泡性能的影响

根据实验数据，建立凝析油质量分数与乙二醇发泡高度关系图(见图1)。

图1 凝析油质量分数与乙二醇发泡高度关系图

如图1所示，原料中带入的凝析油是促使乙二醇发泡的重要因素之一。凝析油品质的不同，对乙二醇发泡性能影响的程度也不同。

(1) 当凝析油质量分数小于2%时，乙二醇发泡能力明显增强；当凝析油质量分数为2%～8%时，乙二醇发泡能力趋于平稳。

(2) 当凝析油质量分数达到8%时，乙二醇的发泡能力达到最大值。

(3) 当凝析油质量分数大于8%之后，随着凝析油质量分数的增加，乙二醇的发泡能力逐渐减弱，但仍然强于未添加凝析油时乙二醇的发泡能力。

由此可见，凝析油对乙二醇发泡能力有促进作用。当质量分数为8%时，发泡高度可达到最大值。

2.2 缓蚀剂对乙二醇发泡性能的影响

根据实验数据，建立缓蚀剂质量分数与乙二醇发泡高度关系图(见图2)。

图2 缓蚀剂质量分数与乙二醇发泡高度关系图

如图2所示，缓蚀剂能较好地抑制乙二醇发泡。缓蚀剂对乙二醇发泡有着明显的抑制作用，在其质量分数为0.005%左右时，抑制效果最佳。此后乙二醇的发泡高度受缓蚀剂质量分数变化的影响较小，基本趋于稳定。当缓蚀剂的质量分数0～0.005%时，乙二醇发泡高度急剧下降；随着缓蚀剂质量分数的加大，乙二醇的发泡高度趋于稳定，且基本难以发泡。

2.3 酸对乙二醇发泡性能的影响

根据实验数据，建立酸与乙二醇发泡高度关系图(见图3)。

图3 酸与乙二醇发泡高度关系图

以乙酸为例分析酸度对二醇发泡性能的影响。实验表明，乙二醇的发泡性能没有受到显著影响，其发泡高度略小于初始发泡高度。其主要原因在于，少量的酸和大量的乙二醇发生了酯化反应，少量的酸被完全消耗，乙二醇的含量略微减少，使得发泡高度略微低于原来的发泡高度。故而判定酸对乙二醇的发泡性能没有较大影响。

2.4 消泡剂对乙二醇发泡性能的影响

根据实验数据，建立消泡剂质量分数与乙二醇发泡高度关系图(见图4)。

图4 消泡剂与乙二醇发泡高度关系图

如图4所示，消泡剂对乙二醇发泡的抑制作用良好。随着消泡剂质量分数的增加，乙二醇的发泡高度逐渐减低，但其作用效果没有缓蚀剂显著。

消泡剂的特点是表面活性高、张力小、消泡能力强、成本低、污染小，且与水及多数有机物不相混溶，对大多数气泡介质能够起到很好的消泡效果。它的稳定性也极好，可以在5～150 ℃的较宽温度范围内使用[5]。

当乙二醇溶液中含有消泡剂时，消泡剂的分子会随机分布在溶液各处，并形成弹性膜，从而抑制泡沫的产生，故加入有机硅消泡剂可有效地抑制乙二醇发泡。

3 结 语

针对乙二醇在天然气脱水过程中出现的大量发泡现象，对其发泡性能和规律进行分析。

(1) 根据实验分析，凝析油对乙二醇发泡有促进作用，当其质量分数为8%时乙二醇的发泡高度达到峰值。随着缓蚀剂和消泡剂质量分数的增加，都能有效抑制乙二醇发泡。

(2) 由于乙二醇溶液的浓度和当地温度不同，其发泡能力也不同，故而在控制乙二醇发泡时，还需要考虑乙二醇自身性质及其所处环境的约束。

(3) 不同浓度下的乙二醇溶液黏度并不同，因此其发泡能力也存在一定的差异。

若要改善乙二醇的发泡性能，应降低凝析油含量并控制药剂添加量。通过提高醇烃分离器的分离性能，采用多级分离等方式来控制凝析油的含量。当凝析油无法在现有条件下控制时，可添加适量药剂，如缓蚀剂和消泡剂来控制乙二醇的发泡程度。同时，为减缓乙二醇酸化和设备腐蚀，应添加适量中和剂来中和酸，以确保乙二醇的循环使用效果。

[1] 宗兆良.天然气管道中水分的影响及解除方法[C]//燃气新技术、新设备高端学术推广交流会.2011：161-164.

[2] 王承泉.喇压乙二醇发泡机理及消泡剂优选[D].大庆：大庆石油学院,2007：1-20.

[3] 张艳.乙二醇在天然气脱水过程中的性能分析及控制措施[D].重庆：重庆科技学院，2016：1-20.

[4] 孟江，李永树，张燕，等.无机盐对三甘醇脱水及发泡性能影响研究[J].广东化工，2012，39(14):22-24.

[5] 陶波，王同峰，刘永明，等.乙二醇在天然气处理工艺中的损耗分析与研究[J].化学工程与装备，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

国家安全监管总局2016年安全生产重大事故防治关键技术科技项目“输气管道风险评估中的不确定性及其处理方法研究”(CHONGQING-0005-2016AQ)

刘武(1968 — )，男，硕士，高级工程师，研究方向为油气田开发工程。

TE375

A

1673-1980(2017)04-0032-03