脱蜡剂及天然气脱蜡处理方法与流程

1.本发明涉及天然气处理技术领域，特别涉及一种脱蜡剂及天然气脱蜡处理方法。


背景技术：

2.随着全球对空气污染的重视，天然气作为一种清洁能源，已逐渐成为工业与民用领域的主要能源之一，巨大的市场需求带来了全球天然气资源的大量开发。采出的天然气在成为商业能源以前，还需要经过一系列的加工处理，脱除其中的水、重烃以及有毒有害杂质。目前脱重烃的处理工艺基本以低温方式为主，其工艺原理主要是利用天然气中各组分露点温度的差异，通过制冷装置降温后进行低温分离。但是由于压力和温度的变化，部分高碳数烃会析出，会形成固体蜡，其组分主要是c
17
～c
35
的直链烷烃，还有少量带支链的烷烃和带长侧链的单环环烷烃，直链烷烃中主要是正二十二烷和正二十八烷。这些固体蜡会沉积在管道或设备里，导致设备堵塞、换热效率下降，导致天然气处理装置无法正常运行，鉴于此，需要对蜡堵塞进行处理。
3.相关技术通过加热的方式，让堵塞管道或设备的固体蜡熔化，并被天然气气携带走。
4.发明人发现相关技术至少存在以下技术问题：
5.通过加热的方式清除蜡堵塞需要停运脱烃工艺装置，同时又会导致高碳烃重新进入天然气气相中，待温度降低后，在后续的处理和输运过程中会重新析出。


技术实现要素：

6.本发明实施例提供了一种脱蜡剂及天然气脱蜡处理方法。可解决通过加热的方式清除蜡堵塞需要停运脱烃工艺装置，同时又会导致高碳烃重新进入天然气气相中，待温度降低后，在后续的处理和输运过程中会重新析出的技术问题。
7.具体技术方案如下：
8.一方面，提供了一种脱蜡剂，所述脱蜡剂包括以下重量百分比的组分：
9.0.1％～20％的聚异丁烯、0.1％～30％的乙二醇、0.5％～10％表面活性剂以及40％～99％的烷烃；
10.其中所述烷烃为c5～c
35
直链烷烃与c5～c
35
的环烷烃中的至少一种。
11.在一种可实现的方式中，所述脱蜡剂包括以下重量百分比的组分：
12.4％～10％的聚异丁烯、0.5％～5％的乙二醇、0.5％～5％表面活性剂以及85％～95％的烷烃；
13.其中，所述烷烃为c5～c
35
直链烷烃与c5～c
35
的环烷烃中的至少一种。
14.在一种可实现的方式中，所述c5～c
35
直链烷烃和c5～c
35
的环烷烃中至少一种的沸点大于80℃。
15.在一种可实现的方式中，所述c5～c
35
直链烷烃和c5～c
35
的环烷烃中至少一种的凝固点小于-20℃。
16.在一种可实现的方式中，所述c5～c
35
直链烷烃和c5～c
35
的环烷烃中至少一种的倾点小于-20℃。
17.在一种可实现的方式中，所述表面活性剂为非离子型表面活性剂和/或有机硅表面活性剂。
18.在一种可实现的方式中，所述非离子型表面活性剂为聚氧乙烯醚类表面活性剂。
19.在一种可实现的方式中，所述聚氧乙烯醚类表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚。
20.在一种可实现的方式中，所述聚异丁烯的分子量为500～1000。
21.另一方面，提供了一种天然气脱蜡处理方法，所述方法采用上述任一所述的脱蜡剂进行脱蜡处理，所述方法包括：
22.原料天然气和脱蜡剂经过管道雾化器进入原料气预冷器，然后依次进入气液分离器、原料气后冷器，经过所述原料气后冷器降温后进入低温分离器进行低温分离，待所述低温分离器的液位达到正常工作液位为止，在所述原料气后冷器入口加入所述脱蜡剂；
23.所述低温分离器分离出的天然气经顶部的气相出口进入所述原料气后冷器，再经所述原料气后冷器上部出口进入所述原料气预冷器，然后经所述原料气预冷器上部出口至外输装置成为产品天然气；
24.所述低温分离器分离出的低温脱蜡剂经所述低温分离器底部的液相出口进入注入泵，然后通过所述管道雾化器经所述原料气预冷器入口注入到原料气预冷器中，所述脱蜡剂伴随所述原料天然气完成天然气处理过程中的脱蜡。
25.本发明的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
26.基于c5～c
35
直链烷烃和c5～c
35
的环烷烃的亲油性可以对固体蜡有好的溶解性；通过添加聚异丁烯，提高了脱蜡剂的沸点、降低了脱蜡剂的凝固点；通过添加溶剂，增加脱蜡剂的表面张力，使脱蜡剂中的各组分之间形成协同效应；配合表面活性剂，使得脱蜡剂中的各组分形成均一体系，进一步促进固体蜡的溶解，同时降低了液体体系的粘度，降低固体蜡在金属壁面的附着力，减小固体蜡的沉积，有利于固体蜡的清除。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本发明实施例提供的天然气脱蜡处理方法处理时的天然气系统结构示意图。
29.1-雾化器，2-原料气预冷器，3-气液分离器，4-原料气后冷器，5-制冷器，6-低温分离器。
具体实施方式
30.除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
31.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方
式作进一步地详细描述。
32.随着全球对空气污染的重视，天然气作为一种清洁能源，已逐渐成为工业与民用领域的主要能源之一，巨大的市场需求带来了全球天然气资源的大量开发。采出的天然气在成为商业能源以前，还需要经过一系列的加工处理，脱除其中的水、重烃以及有毒有害杂质。目前脱重烃的处理工艺基本以低温方式为主，其工艺原理主要是利用天然气中各组分露点温度的差异，通过制冷装置降温后进行低温分离。但是由于压力和温度的变化，部分高碳数烃会析出，会形成固体蜡，其组分主要是c
17
～c
35
的直链烷烃，还有少量带支链的烷烃和带长侧链的单环环烷烃，直链烷烃中主要是正二十二烷和正二十八烷。这些固体蜡会沉积在管道或设备里，导致设备堵塞、换热效率下降，导致天然气处理装置无法正常运行。
33.在天然气的处理过程中，会存在一些液体，比如水和起防冻作用的乙二醇，但水和乙二醇都属于亲水性液体，而固体蜡属于油性物质，由于性质上的不同，水和乙二醇对蜡的携带作用也不明显，鉴于此，有必要提供一种脱蜡剂，用于高效清除沉积于管道和设备的固体蜡。
34.一方面，本技术实施例提供了一种脱蜡剂，该脱蜡剂包括以下重量百分比的组分：
35.0.1％～20％的聚异丁烯、0.1％～30％的乙二醇、0.5％～10％表面活性剂以及40％～99％的烷烃；
36.其中所述烷烃为c5～c
35
直链烷烃与c5～c
35
的环烷烃中的至少一种。
37.本技术实施例提供的脱蜡剂具有以下有益效果：
38.基于c5～c
35
直链烷烃和c5～c
35
的环烷烃的亲油性可以对固体蜡有好的溶解性；通过添加聚异丁烯，提高了脱蜡剂的沸点、降低了脱蜡剂的凝固点；通过添加乙二醇，增加脱蜡剂的表面张力，使脱蜡剂中的各组分之间形成协同效应；配合表面活性剂，使得脱蜡剂中的各组分形成均一体系，进一步促进固体蜡的溶解，同时降低了液体体系的粘度，降低固体蜡在金属壁面的附着力，减小固体蜡的沉积，有利于固体蜡的清除。
39.本技术实施例提供的脱蜡剂克服了沸点和凝固点矛盾的问题，既保证了脱蜡剂较高的沸点，又有较低的凝固点，脱蜡剂不仅可以有效去除天然气脱蜡过程中形成的固体蜡，而且也能与常规天然气低温分离工艺相适应，促进低温分离过程中气相中高碳烷烃的析出分离，提高低温分离效率。
40.以下将通过可选地实施例对本技术提供的脱蜡剂进行详细的解释和描述。
41.在一种可选地实施方式中，本技术实施例提供的脱蜡剂包括以下重量百分比的组分：4％～10％的聚异丁烯、0.5％～5％的乙二醇、0.5％～5％表面活性剂以及85％～95％的烷烃；
42.其中，所述烷烃为c5～c
35
直链烷烃与c5～c
35
的环烷烃中的至少一种。
43.作为一种示例，本技术实施例提供的脱蜡剂可以包括40％～99％的c5～c
35
直链烷烃和/或c5～c
35
的环烷烃，示例的，c5～c
35
直链烷烃和/或c5～c
35
的环烷烃的重量百分比可以为40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、99％等。
44.需要说明的是，本技术实施例提供的脱蜡剂中，可以只包括c5～c
35
直链烷烃，也可以只包括c5～c
35
的环烷烃，还可以是c5～c
35
直链烷烃和c5～c
35
的环烷烃的混合物。
45.作为一种示例，c5～c
35
直链烷烃和c5～c
35
的环烷烃的混合物可以为凝析油。凝析
油，也可以为白油或环烷油。白油由石油所得精炼液态烃的混合物，主要为饱和的环烷烃与链烷烃混合物，原油经常压和减压分馏、溶剂抽提和脱蜡，加氢精制而得。环烷油是从环烷基原油中提炼出来，本技术实施例提供的环烷油的酸值<0.15mgkoh/g，流动点-40～-12℃，饱和烃含量87.55％～9 3.86％，芳烃含量6.14％～11.96％，沥青质含量0～0.49％。通过选用上述c5～c
35
直链烷烃和c5～c
35
的环烷烃的混合物，基于相似相容原理，由于上述混合物的物化性能与蜡的物化性能较为相似，因此可以很好的溶解蜡，降低天然气管道或者设备中固体蜡的凝固。
46.作为一种示例，本技术实施例提供的脱蜡剂也可以只包括c5～c
35
直链烷烃和c5～c
35
的环烷烃中的一种，当只包括其中的一种时，可以选择正己烷、环己烷、正庚烷、环烷基白油、120号溶剂油中的至少一种，当为混合物时，也可以选择正己烷、环己烷、正庚烷、环烷基白油、120号溶剂油中的至少一种组成的混合物。
47.本技术实施例还包括0.1％～20％的聚异丁烯，示例的，聚异丁烯的重量百分比可以为0.1％、0.5％、1％、1.5％、2、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％等。
48.需要说明的是，聚异丁烯(polyisobutylene，简称pib)是由异丁烯聚合得到的聚合物，其分子量可从数百至数百万。聚异丁烯是一种典型的液体饱和线型聚合物，分子链主体不含双键，无长支链存在，其结构单元为-(ch2-c(ch3)2)-，其中无不对称碳原子，并且结构单元以首一尾有规序列连接。
49.需要说明的是，根据相似相容原理，本技术实施例提供的脱蜡剂与蜡的组分性质、分子量相匹配则能更好的达到对蜡的溶解效果，因此，聚异丁烯的分子量不能过大，过大则会导致脱蜡剂的分子量与蜡的分子量差距太大，使得脱蜡剂不能与蜡很好的溶解；聚异丁烯的分子量也不能过小，过小则会导致脱蜡剂的分子量与蜡的分子量差距太大，不能与蜡很好的溶解。因此，本技术实施例选用的聚异丁烯的分子量500～1000。示例的，可以为500、550、600、650、700、750、800、850、900、1000等。通过限定聚异丁烯的分子量在上述范围内，可以与c5～c
35
直链烷烃和/或c5～c
35
的环烷烃以及乙二醇很好的复配，且基于相似相容原理，采用上述范围分子量的聚异丁烯与蜡的分子量以及物理性质相似，可以很好的与蜡溶解，提高与蜡的溶解性，避免蜡形成固体贴附在管道或设备上。另一方面，还可以提高脱蜡剂的沸点，且不会升高蜡的凝固点，并对组分的粘度起到稳定作用。
50.需要说明的是，相关技术中提供的聚异丁烯只是用以改进粘度指数，而本技术实施例提供的聚异丁烯可以对蜡的倾点起到抑制作用。
51.作为一种示例，可以根据聚异丁烯的分子量不同，可以选用产品代号为英力士的h-50的聚异丁烯，产品代号为h-100的聚异丁烯等。
52.本技术实施例提供的脱蜡剂还包括0.1％～30％的乙二醇，示例的，乙二醇的重量百分比可以为0.1％、0.5％、1％、1.5％、2、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％等。
53.需要说明的是，本技术实施例通过乙二醇可以降低水合物的形成及防止蜡冻堵，是低温分离工艺中的防冻剂，同时其具有较高的沸点和较低的凝固点，蜡溶解后可以进一步避免蜡凝固。
54.本技术实施例提供的脱蜡剂还包括0.5％～10％表面活性剂。通过表面活性剂可以使上述组分形成均一的体系，其次，表面活性剂能降低固体蜡与金属壁面间的粘附力，这样即便脱蜡剂没有完全把固体蜡溶解，也由于固体蜡的粘附力降低，可以在天然气流体推动力下被清除掉，最后、表面活性剂可以将c5～c
35
直链烷烃和/或c5～c
35
的环烷烃和其它组分凝聚起来，有效提高各组分的沸点，而不升高凝固点。
55.在一种可选地实施方式中，表面活性剂为非离子型表面活性剂和/或有机硅表面活性剂。
56.需要说明的是，本技术实施例提供的表面活性剂可以为非离子型表面活性剂，也可以为有机硅表面活性剂，还可以为非离子型表面活性剂与有机硅表面活性剂的混合物。当为两种的混合物时，混合比例可以为1:1～2，示例的，可以为1:1或1:2等。
57.在一种可选地实施方式中，非离子型表面活性剂为聚氧乙烯醚类表面活性剂。
58.在一种可选地实施方式中，聚氧乙烯醚类表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚。示例的，本技术实施例选用的表面活性剂可以为产品代号为tx-4的表面活性剂。有机硅表面活性剂也可以选用产品代号为kh550的表面活性剂。
59.进一步地，烷基酚聚氧乙烯醚可以降低c5～c
35
直链烷烃和/或c5～c
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的环烷烃、聚异丁烯以及乙二醇之间的表面张力，使上述组分之间形成均匀的体系。
60.在一种可选地实施方式中，c5～c
35
直链烷烃和c5～c
35
中的至少一种的环烷烃的沸点大于80℃。
61.需要说明的是，本技术实施例提供的脱蜡剂在使用时，需要和天然气一起经过雾化器进行雾化，然后再送入天然气处理设备中进行处理。因此，选择的脱蜡剂中的c5～c
35
直链烷烃和/或c5～c
35
的环烷烃的沸点不能太高，太高会导致脱蜡剂难以被雾化，且脱蜡剂中其他组分的沸点不能与蜡组分的沸点接近，如果与蜡组分的沸点太接近则容易导致共沸。因此，本技术实施例限定c5～c
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直链烷烃和/或c5～c
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的环烷烃的沸点大于80℃。作为一种示例，选取的c5～c
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直链烷烃和/或c5～c
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的环烷烃的沸点可以为90℃、100℃或110℃等。
62.在一种可选地实施方式中，c5～c
35
直链烷烃和c5～c
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的环烷烃中的至少一种的凝固点小于-20℃。
63.需要说明的是，凝固点是晶体物质凝固时的温度，不同晶体具有不同的凝固点。本技术实施例提供的脱蜡剂在使用时与天然气一起注入天然气处理系统中，当完成天然气的处理，生成成品天然气后，需要将脱蜡剂进行回收，因此，脱蜡剂中组分的凝固点不能太高，如果脱蜡剂中c5～c
35
直链烷烃和c5～c
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的环烷烃的凝固点过高则会导致在回收过程中导致脱蜡剂的温度很难降低，难以对其进行回收。
64.在一种可选地实施方式中，c5～c
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直链烷烃和c5～c
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的环烷烃中的至少一种的倾点小于-20℃。
65.倾点是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度，以℃表示。
66.可以理解的是，当对结蜡与脱蜡剂进行回收时，需要结蜡与脱蜡剂为流动状态，才可以完成对其回收，因此，通过限定c5～c
35
直链烷烃和/或c5～c
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的环烷烃的倾点小于-20℃以保证完成脱蜡后的脱蜡剂以及结蜡为流动状态，易于回收，提高利用效率，降低脱蜡成本。
67.另一方面，本技术实施例还提供了一种天然气脱蜡处理方法，该方法采用上述任一的脱蜡剂进行脱蜡处理，如图1所示，该方法包括：
68.原料天然气和脱蜡剂经过管道雾化器1进入原料气预冷器2，然后依次进入气液分离器3、原料气后冷器4，经过原料气后冷器4降温后进入低温分离器6进行低温分离，待低温分离器6的液位达到正常工作液位为止，在原料气后冷器4入口加入脱蜡剂。
69.需要说明的是，在此之间，可通过调节旁通管道调节阀的开度来控制原料气预冷器2和低温分离器6之间的管道温度，旁通管道调节阀将原料气预冷器4和低温分离器6之间的管道温度调节至原料气水合物形成温度的3～5℃以上。
70.低温分离器6分离出的天然气经顶部的气相出口进入原料气后冷器4，再经原料气后冷器4上部出口进入原料气预冷器2，然后经原料气预冷器2上部出口至外输装置成为产品天然气。
71.经过原料气后冷器4分理出的天然气与脱蜡剂经过制冷器5降温后经过低温分离器6分离出的低温脱蜡剂经低温分离器6底部的液相出口进入注入泵，然后通过管道雾化器1经原料气预冷器2入口注入到原料气预冷器2中，脱蜡剂伴随原料天然气完成天然气处理过程中的脱蜡。
72.需要说明的是，如果要循环使用脱蜡剂，低温分离器6分离出的低温脱蜡剂经低温分离器6底部的液相出口进入注入泵，然后通过管道雾化器1经原料气预冷器2入口注入到原料气预冷器2中；根据检测到的管道雾化器1和注入泵5之间管线内的脱蜡剂流量，流量调节阀通过调节其开度来控制循环注入原料气预冷器2中的低温脱蜡剂的注入量。该循环使用的脱蜡剂注入到原料气预冷器2时的注入压力高于天然气原料气压力1～2mpa。
73.可以理解的是，当天然气与本技术实施例提供的脱蜡剂一起注入天然气处理系统中后，通过脱蜡剂将已经凝固的结蜡进行溶解，将还未凝固的蜡溶解，并通过源源不断送入系统中流动的天然气带动下送出系统，进行回收，以此完成天然气处理系统的脱蜡。
74.以下将通过可选地实施例进一步描述本技术实施例提供的脱蜡剂。
75.实施例1
76.在高速剪切乳化机中加入40％的c5～c
35
直链烷烃和/或c5～c
35
的环烷烃、0.1％的聚异丁烯、0.1％的乙二醇以及0.5％的烷基酚聚氧乙烯醚，启动高速搅拌，剪切混合10min，得到均匀乳化体系，即本实施例制备的脱蜡剂，出料。
77.脱蜡剂的表征测试
78.针对脱蜡剂应用在天然气脱蜡工艺中，结合其工况应用条件及溶蜡效果。
79.主要关注以下性能指标：
80.1、沸点：依据《化学试剂沸点测定通用方法gb/t616-2006》测试标准测试。
81.2、凝固点：依据《石油产品凝点测定法，gb/t510》。
82.3、溶蜡速度：称取50g脱蜡剂于烧杯中，再加入5g固体石蜡，放置于室温下，测试固体石蜡完全溶解所需的时间，时间越短，溶蜡效果越好。溶蜡时间以纯环己烷的溶蜡时间4hr(小时)为基准，超过6hr视为溶蜡速度较慢，溶蜡效果差。
83.4、粘度测试：依据gb/t 265测试运动粘度，同等条件下可以近似表征溶蜡组分与金属壁面的作用力。
84.本实施例中脱蜡剂中c5～c
35
直链烷烃和/或c5～c
35
的环烷烃中的组分及配比见表
1，所得到脱蜡剂性能测试见表2。
85.实施例2
86.实施过程与实施例1相同，除不使用正己烷，以及提高正庚烷的比例外，其它组分及配比见表1，所得到的溶蜡组分性能见表2。
87.实施例3
88.实施过程与实施例1相同，除不使用正己烷，以及提高环己烷的比例外，其它组分及配比见表1，所得到的溶蜡组分性能见表2。
89.实施例4
90.实施过程与实施例1相同，除降低正己烷的比例，提高聚异丁烯的比例外，其它组分及配比见表1，所得到的溶蜡组分性能见表2。
91.实施例5
92.实施过程与实施例1相同，除将表面活性剂替换为kh550，其它组分及配比见表1，所得到的溶蜡组分性能见表2。
93.对比例1
94.实施过程与实施例1相同，除了只使用正己烷外。其它组分及配比见表1，所得到的溶蜡组分性能见表2。
95.对比例2
96.实施过程与实施例1相同，除了不使用聚异丁烯外。其它组分及配比见表1，所得到的溶蜡组分性能见表2。
97.对比例3
98.实施过程与实施例1相同，除了不使用tx-4外。其它组分及配比见表1，所得到的溶蜡组分性能见表2。
99.表1
100.[0101][0102]
表2
[0103][0104]
通过表1和表2中的数据可以看出，本技术实施例提供的脱蜡剂通过几种组分的协同复配，克服了普通的液体烃溶剂存在的沸点和凝固点矛盾的问题。既保证了较高的沸点，又有较低的凝固点，不仅可以有效去除天然气脱烃过程中形成的固体蜡，而且能与常规天然气低温分离工艺相适应，溶蜡组分不会气化进入天然气气相而损耗，也不会在低温工艺中凝固导致冻堵，而且溶蜡组分会促进低温分离过程中气相中高碳烷烃的析出分离，提高低温分离效率，是与天然气脱蜡工艺相适应的脱蜡剂。
[0105]
本技术实施例提供的脱蜡剂适用于天然气脱蜡处理工艺，可以与低温分离工艺互补，弥补低温分离工艺导致冻堵的缺陷，避免固体的堵塞，提高天然气的加工效率。
[0106]
以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。