2016-05
工艺与设备
海上平台氮气系统流程工艺
○宗远航1刘文智1王书来1杨宇环2
(1.中海石油（中国）有限公司天津分公司天津300451；
2.海洋石油工程股份有限公司天津300451)
当代化工研
Chenmd
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摘要：海上平台的生产操作需要氟气源为平台设提供覆盖气，吹扫气等。氮气瓶系统一般部适用于面积较小、设施商单的无人简易井口平台；而大型平台，尤其是综合性平台需要有专门的制氟系统来满足平台上的用气量，本文介绍了海上平台常用的膜制氯技术及氯气系统流程设计方案
关键调：膜制装置；渗造率；氮气纯度；露点；海泽平台
中图分类号：T
文献标识码：A
DesignGuideforNitrogenSystemforOffshorePlatforms
Zong Yuanhang', Liu Wenzhi' , Wang Shulai', Yang Yuhuan
(1.CNOOC, Tianjin,300451;
2. Offshore Oil Engineering Co, Ltd., Tianjin, 300451)
Abstract: Nitrogen is needed on offshone of and gas production plaforms for purposes of blanketing, purging, etc. Nitrogen borrles are normally tsed for normally no maned wellhead plagforms with small area and simple eqizipmenis; For large plaforms, special nitrogen generation Sysfem is nteeded to sarisfiy the large nitrogen user contsumption. This paper infroduces membrane type nitrogen generation method which are usualy adopted on ofi&hore platforms and zhe design guide for nitrogen system
Key Words: membrane type nitrogen genenator; permearionr rate; nitrogen purity; dew poinr; ofishore plaform
引言
气是无色无味的气体，在空气中的体积百分比为 78%，是化学情性气体。利用其惰性的特点，广泛用于防止氧化、防止燃烧及爆炸。应用的行业包含：石油、天然气、化工、制药、食品、机械、电子、金属热处理、冶金、
海上平台的生产操作需要氮气源为平台设备提供覆盖气，吹扫气等。氮气瓶系统一般都适用于面积较小、设施简单的无人简易并口平台：而大型平台，尤其是综合性平台需要有专门的制氮系统来满足平台上的用气量。
海上平台最常用的制氮工艺有 ★膜制氨工艺
★变压吸附原理制氨工艺
膜制氮工艺是利用空气中的不同组分在透过改性高分
子材科时的渗透速率差异，实现氧氨分离的目的。如下图所示，在一定的压力下，压缩空气中的O，、CO，、H,O等在中空纤维膜的膜壁上较快的渗透，而渗透速率较小的氨气则在末端富集，从而得到纯度90%-99.9%的产品氮气。
合富氧空气液
空气人口
有布
Air
Prisn Alpha分离品
少控纤维丝
复气出口 Nitrogen
图1：空气中各组成成分气体的相对渗透率示意图
变压吸附制氨工艺是利用吸附剂一一碳分子筛在不同压万方数据
力下对氧、氮的吸附能力大小不同而达到空气分离的一种常温分离技术。碳分子筛是多孔颗粒结构，其比表面积远大于表面积，赖粒内部的微孔能优先吸附氧分子，少量吸附氨分子，在一定的条件下达到氧氨分离的目的。为了得到连续的氨气，一般采用两个吸附塔进行交替吸附和再生，完整的变压吸附过程包括吸附→均压→解吸→吹扫。
海上平台制氨系统通常采用膜制氨工艺，因此本文针对目前海上平台常用的膜制氮工艺流程进行介绍。
膜制氮系统工艺流程介绍
整套膜制氮系统由空压机系统、压缩空气净化过滤系统、膜分离系统、控制仪表阀门系统四部分组成。
整套设备的工作过程如下：空压机首先将空气压缩，经软管进入三级过滤系统，第一级过滤器（1微米）将气体中的微粒状杂质和凝液降至“痕量”；第二级过滤器是精细过减器（0.01微米），它用于除去最小的尘埃和油份：第三级过减器是精细过滤器（0.01微米），它用于除去最小的尘埃。其产生的水分和油份经自动排污阀定时自动排出。冷冻干燥机进一步去除水分。过滤后的压缩空气要求必须加热，主要有两个目的①可以为膜系统的运行提供一个稳定的工况条件。②通过加热提高空气温度使其高于露点，以防止水和油在分离器内冷凝。该加热器采用PID控制方式，其设定温度为49℃；经加热和过滤后的压缩气体进入氮气分离膜管进行分，分离产生的富氧气体汇集进入富氧出口排放至安全区域，而在膜管的另一端则将高纯度氮气集中外输，同时对分离产生的氮气进行纯度检测（一般采用化学氧分析仪检测分离气体的氧含量），若氧含量超过设计指标则视为不合格，考虑到作业工艺要求不能使用，则将主管路气动控制阀关闭，旁通管路控制阀打开将不合格气体排至富氧出口管路。直到分离气体合格为止。