工业实用效率

NGV加注和油气田天然气升级的天然气脱水调理

压缩天然气(CNG)是一种替代燃料(柴油和汽油),对北美地区有深远的好处。重要的战略利益包括能源独立、改善空气质量、创造就业机会以及更低、更稳定的燃料价格。本文讨论了天然气汽车(NGV)加气站对天然气干燥剂干燥器的要求,比较了湿式干燥器和干燥剂干燥器,并回顾了两个替代柴油的现场天然气升级实例

第一节:NGV加油站用天然气干燥机

Xebec吸附公司为全球压缩天然气加气站提供天然气干燥器已经超过25年了。然而,只是在最近几年,越来越多的国家已经转向天然气作为交通运输的替代燃料来源。天然气需求的增长有几个原因:天然气比柴油或汽油便宜得多,它是一种清洁得多的燃料,也意味着能源独立。据预测,仅在美国,到2023年就将建成6000至15000个新的天然气汽车加气站。

低压露点的重要性

干燥器是CNG站的重要部件。如果气体在进入加油站的压缩机时不干燥,就会导致分配器和车辆油箱结冰的问题。这显然是灾难性的,因为它可能导致车站关闭。为什么建筑工人不装个烘干机呢?在NGV加气站不安装烘干机的最常见原因是认为天然气已经干燥。但是需要考虑的是,虽然在管道压力下,管道中的气体露点可能低至-40°C,但是压缩的影响会影响气体的露点(焦耳-汤姆逊效应)。

物理定律规定,气体的露点随着压力的增加而增加。因此,虽然某一给定管道中的气体在到达压缩机时露点可能很低,但当气体离开压缩机时露点会显著升高。这就是为什么大多数NGV站都需要使用天然气干燥剂干燥机,以符合ISO 15403:2000(E)标准,特别是在冬天温度较低的地区。

“压缩天然气(CNG)燃料唯一最重要的安全要求是在任何时候都要保持非常低的水露点温度,以防止液态水的形成。液态水是通过与天然气中的成分结合而形成腐蚀性化合物的前体,即二氧化碳和硫化氢。由燃料消耗和随后的燃料储存容器再充注所引起的腐蚀剂和压力循环的结合,会导致金属裂纹扩展,最终造成损伤和失效。此外,液态水本身是有害的,因为它可能导致堵塞,液体和固体,在燃料系统。”- - -资料来源:ISO 15403:2000 (E)标准,第5.1段

在NGV加气站,如果没有合适的天然气干燥剂干燥系统,会发生什么情况?

  1. 第一步:天然气(在管道压力露点处)进入气体压缩机。气体被压缩,显著提高了气体压力、温度和湿度浓度。
  2. 第二步:气体进入储气罐并扩张。这将导致气体温度的显著降低和水分的凝结。液体现在出现了,我们有一个问题。
  3. 第三步:含有水分的高压气体进入分配器,进入车用气缸,再次膨胀。NGV坦克现在正携带着天然气和水!

压力露点的监测和测量

为了连续测量气体的水分水平之前,它被压缩,每个干燥剂干燥器应该配备一个压力露点探头。这是至关重要的探针每年重新校准,以确保准确读数。一个新的露点探测器可能非常昂贵,因此为了支持其客户并确保空间站的安全,Xebec提供了一个重新校准程序,一个重新校准的探测器提供一个使用过的探测器。用露点探头连续测量和监测压力露点,保证气体干燥机和NGV加气站的连续运行。

第二节:干燥剂和潮解性天然气干燥器的区别

采用分子筛作为干燥介质的再生式“干燥剂”型干燥机与“潮解”型干燥机有重要区别。虽然两者都能降低气体露点,但两者在露点性能特性上存在重要而可观的差异。

潮解干燥机的工作原理露点抑制,这是完全依赖于进口温度的气体到干燥机。露点抑制性能,与这些干燥器,通常在10至30华氏度的最佳范围。露点抑制20华氏度意味着如果进入烘干机的气体的入口温度为100华氏度,那么离开烘干机的气体的压力露点将为80华氏度。这种情况可以相当普遍,因为这种类型的干燥机是安装在气体压缩机的排放。气体压缩机后冷却器的温度可以接近20华氏度或更高。

潮解性干燥器由一种容器组成,容器内装有水溶性盐或有机化合物或两者的混合物,以药片或珠子的形式存在。当湿气体通过干燥介质时,一定比例的水蒸气被药片吸收。在这一吸收过程中,药片逐渐溶解,溶解介质和水的液滴以“浆液”的形式聚集在容器排水区底部,作为正常操作的一部分,需要定期排水。

可以再生热塔 可以再生热塔 可以再生一个塔
一种可再生的双塔天然气干燥剂干燥机
一种可再生热再活化双塔天然气干燥剂干燥机
一种可再生单塔天然气干燥剂干燥机

再生天然气干燥剂干燥机

再生气体干燥剂干燥机,使用分子筛干燥剂作为干燥介质,工作在不同的吸附原理。

当气体通过干燥剂床时,水蒸气被分子筛干燥剂吸附。干燥剂在此过程中不溶解。分子筛继续从气流中除去水分,直到其耗尽并随后再生。启动自动再生循环的时间通常由安装在干燥机系统出口的精密露点监视器检测。

干燥剂干燥器使用一个闭环热再活化再生系统,该系统使电加热的气体流经干燥剂床,从而除去其中的水分,随后冷却气体,并分离液态水,滴入收集接收器。

干燥剂干燥器使用一种特殊的分子筛用于天然气服务,闭环热再活化再生非常高效,将持续产生露点水平,超过了世界标准规定的CNG车辆使用的气体露点水平。在北美,CNG气体质量最常见的代码是SAE J1616和CARB(适用于加州)。这两个规范都规定了车用燃料储存容器压力容器的压缩气体露点必须至少低于CNG站安装位置的99%冬季设计条件10f。例如,如果圣何塞冬天99%的最冷温度是35华氏度,那么储存容器中气体的露点必须一直低于25华氏度。

再生型分子筛干燥器可以很容易超过这样的露点。它们能够达到零下100华氏度的压力露点。32℉以下压力露点只能用干燥剂干燥器实现。这就是为什么它们经常被用于北美NGV加油站的原因。天然气干燥剂干燥器能够处理5-1200 psig的入口操作压力,流量高达25,000 SCFM。这些干燥器也可以用于管道质量气体应用以及饱和气体应用。

第三部分:现场天然气升级和现场利用

全球石油勘探和生产(E&P)运营商正面临着日益严重的业务模式问题,原因是柴油成本上升和有害的环境影响评估。这些挑战为天然气行业带来了巨大的机遇。

用天然气为柴油燃料的钻机提供动力具有巨大的经济和环境效益。许多早期采用者已经证明了这种转变,他们使用双燃料和专用天然气发动机。不同的天然气来源,如气田天然气和液化天然气(LNG)也已经过测试。随着每种技术和燃料类型的出现,运营商和技术公司现在正在应对一些运营挑战,并寻求提高效率。然而,毫无疑问,用天然气为钻机作业提供动力是一种新的现实,可以对全球整体燃料消耗产生重大影响。

天然气对石油钻井作业的好处

天然气在能源网络中的广泛使用,将增加国内能源安全,并对铁路、采矿、军事、建筑服务、货运、机场和港口等部门产生影响。在石油钻井作业中,早期采用者所经历的成本节约和积极的环境影响已经非常显著。有记录的结果,如专用天然气发动机每天节省超过1000加仑的柴油,减少二氧化碳和氮氧化物的排放高达20%,在某些地区,运营成本从每天500美元减少到2000美元以上。

  • 石油和天然气钻井公司和压裂泵运营商可以用天然气替代多达60%的柴油。
  • 随着二氧化碳、颗粒物(PM)和氮氧化物(NOx)排放量的显著减少,环境绩效得到改善。此外,天然气发动机比柴油发动机运行起来更安静,排放的气体也没有异味。
  • 由于不需要因为燃除配额而拒绝开采,燃除量减少,生产率提高。

用现场气体替代柴油的两个项目

Xebec提供了一种久经考验的、具有成本效益的、灵活的、集装箱化的解决方案,可以用现场天然气替代柴油。该系统满足了勘探开发运营商的大量客户需求,特别是那些非传统资源如页岩油和页岩气的客户

该操作系统被称为AGX,它将井中气体分离成天然气流,并产生富含天然气液体(ngl)的排气流。2006年部署了两套现场天然气调节系统,目前取得了良好的效果。

钻井平台

Xebec的M-3100型快速循环PSA装置被用于加利福尼亚海岸的一个海上平台。
  1. 加州最大的独立石油和天然气公司之一购买了Xebec的天然气净化技术,以满足加州天然气严格的质量要求。我们的M-3100装置安装在加州海岸附近的一个平台上。它升级了平台上的滞留气体,否则就必须重新注入销售的气体中。成功的结果不仅来自于优异的气体回收率和产品纯度,而且还尊重了海上平台运营商施加的严格空间限制。
  2. 一家位于南加州的石油生产商正在努力满足加州新的、更严格的乙烷和重烃气体销售规范。由于LTS装置的能力有限,石油产量不得不下降。LTS装置用于对油井中的气田天然气进行脱水和脱富,以生产销售天然气。油田的产气是石油产量的必然函数。因此,天然气产量的限制会自动导致石油产量的下降,从而导致收入损失。Xebec AGX系统的成本不到新LTS设备的三分之一,通过重新利用现有LTS来提高甲烷的采收率,天然气吞服能力增加了一倍。

小型三桅船

Xebec紧凑型M-3100快速循环PSA系统是南加州油田天然气脱水的完美解决方案。

天然气汽车加气站和现场加油升级的市场正在增长。气体干燥是该过程的重要组成部分,了解如何实现、测量和管理压力露点对这些装置的成功至关重要。天然气干燥剂干燥机将在北美新基础设施的建设中发挥重要作用。

18luck新利app《压缩空气最佳实践》杂志采访了Xebec吸附公司总裁兼首席执行官Kurt Sorschak。库尔特Sorschak

早上好——或者我应该这么说!请描述Xebec吸附。

小型三桅船Xebec吸附公司已向全球1300多家客户销售了8000多台吸附干燥机。我们的总部位于魁北克的Blainville,在那里我们有41,753平方英尺的生产设施和70名员工。该公司还在中国上海运营着一个占地20451平方英尺的工厂,拥有34名员工。Xebec从Parker Hannifin收购,专注于天然气净化。这次收购是在2007年6月通过管理层收购完成的。


Xebec的市场份额如何? NGV加气站的增长前景如何?

小型三桅船:随着我们重新评估我们的能源来源、基础设施和消费者,这对北美(乃至全世界)来说是一个令人兴奋的时刻。天然气汽车加气站的安装基地已经稳定在北美大约1200个加气站。这个数字在过去五年中没有太大变化。我们看到每年大约有100个新电台弥补了每年100个电台的损失。Xebec在80%的加油站都有干燥剂干燥机。

目前的预测是,在未来三到七年,北美将建设6到1.5万个新的天然气汽车加气站。对于这个广泛的范围没有真正的共识,但好消息是,最保守的使用数字是6000个新电台。大多数人在10- 1.5万个新电台之间交谈。不管怎样,成千上万的新电视台正在上线,这是一个很好的机会。

北美大约有20万家加油站。一项研究调查了有多少加油站需要柴油,得出了3万个加油站。当他们研究天然气加气站的数量时,他们得出了一个较低的数字来为卡车提供5至8级卡车引擎——这就是他们如何得出6至15000个加油站的数字。一旦人们开始谈论如何满足NGV原型车的需求,销量就会一路飙升。例如,克莱斯勒刚刚推出了300系列皮卡的NGV版本。

谁在推动基础设施投资,为什么?

小型三桅船:天然气行业发生了变化。整个供应链过去都是像Xebec这样的利基公司。现在,通用电气(General Electric)和阿特拉斯·科普柯(Atlas Copco)等大公司也加入了这场游戏。天然气公司和美国石油公司已经表示,他们将建设基础设施。通用电气希望今年建100座电站,之后每年建200座。废物管理公司拥有一支1.9万辆卡车的车队,并宣布他们将把整个车队转换成CNG!

除了战略利益,比如能源独立和空气质量,真正推动这个行业的是食物链各环节利润的增加。据估计,天然气比柴油便宜50%。在此基础上,我们仍然看到了不同的定价策略。清洁能源公司旗下加油站的天然气价格通常比柴油低10-15%。从成本差异来看,他们使用压缩天然气每加仑的毛利率明显高于柴油。船队运营商实现了10-15%的成本降低,以推动需求。

CABP:您认为气田升级有哪些机遇?

小型三桅船:北美大约有2300个钻井平台。一个钻井平台每天消耗600到3000加仑的柴油。运输后的柴油成本是每加仑5美元,钻机在一个日历年里的利用率通常是50-65%。钻机运营商可以通过使用现场天然气节省大量成本,通常这也使他们能够保持预期的产品水平。

通过净化天然气,钻井人员可以使用柴油和天然气的混合物来替代60%的柴油需求。我们认为,这种趋势已经开始,大多数钻井公司将修改他们的发动机,使其具备双燃料能力。


空压机分销商如何涉足天然气行业?

小型三桅船:到目前为止,压缩天然气是由压缩天然气人员服务的一个特殊利基市场。例如,我们会把自己的技术人员派到工作现场,或使用包装服务组。随着安装基数的增长,我们相信现场技术服务将成为一个问题,压缩空气行业完全有资格满足这一需求。

未来的NGV加油站和钻井平台都将配备需要维护和服务的气体压缩机、干燥剂干燥器和过滤器。从设备的角度来看,从压缩空气到天然气并没有很大的进步。目前受雇于空气压缩机分销商的服务团队可以通过培训来处理压缩天然气的安装。我们目前正在努力让压缩空气分配器接受培训,以便对我们的气体净化产品进行现场服务和维护。

我们期待在NGV站方面有一个特别好的机会。许多包装商没有能力在全国范围内为这些安装提供服务。他们没有全国性的服务网络。随着数量的增加,这对压缩空气专家来说是一个机会。

谢谢你的见解。


如需更多信息,请联系库尔特Sorschak,总裁兼首席执行官,Xebec吸附,电话:450-979-8701www.xebecinc.com


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