《天然氣脫水工藝》

天然氣脫水工藝講座提綱一、脫水的原因二、脫水方法簡介三、脫水工藝介紹四、各工藝的注意事項脫水的原因水的困擾水合物堵塞管道、閥門等弱酸腐蝕管道局部聚集降低輸氣量增加流動壓降一、脫水的原因二、脫水方法簡介三、脫水工藝介紹四、各工藝的注意事項講座提綱含水量指標(biāo)有“絕對含水量”和“露點溫度”兩種表示方法。前者指單位體積天然氣中水的含量，以mg/m3為單位；后者指一定壓力下，天然氣中水蒸氣開始冷凝結(jié)露的溫度，用℃表示。我國通常采用管輸天然氣的露點溫度應(yīng)比輸氣管線沿途的最低環(huán)境溫度低5～15℃。用于天然氣脫水按原理可分為低溫分離、固體干燥劑吸附和溶劑吸收三大類。近年來國外正在大力發(fā)展用膜分離技術(shù)進(jìn)行天然氣脫水，但目前在工業(yè)上應(yīng)用不多。脫水的方法低溫分離法這類方法一般采用節(jié)流膨脹冷卻，節(jié)流膨脹的方法適用于高壓氣田，它是使高壓天然氣經(jīng)過焦耳——湯姆遜效應(yīng)制冷而使氣體中的部分水蒸氣冷凝下來。為了防止在冷凍過程中生成水合物，可在過程氣流中注入乙二醇作為水合物抑制劑（在—18～—40℃的范圍內(nèi)有效）。如需進(jìn)一步冷卻，可再使用膨脹機(jī)制冷。對于低壓氣田，可先增壓使天然氣中的部分水蒸氣分離出來，然后進(jìn)一步冷卻。也可外加冷量。脫水的方法低溫分離法：在分離走天然氣中液相水的情況下，提高溫度或降低壓力，天然氣就會變成不被水飽和的狀態(tài)，從而降低了它的汽相含水量。脫水的方法低溫分離法丙烷制冷節(jié)流閥制冷膨脹機(jī)制冷熱分離機(jī)制冷等膨脹制冷溶劑吸收法：利用某些液體物質(zhì)不與天然氣中的組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只對水有很好的溶解能力且溶水后蒸氣壓很低，可再生和循環(huán)使用的特點，將天然氣中水汽脫出。使用最多的是甘醇類物質(zhì)，而其中尤以三甘醇作吸收劑最佳。脫水的方法

脫水溶劑的比較脫水溶劑優(yōu)點

缺點

備注

氯化鈣水溶液

操作成本低，設(shè)備簡單設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，露點降較?。s11℃），與天然氣中的H2S會生成沉淀目前已很少應(yīng)用，主要用于邊遠(yuǎn)氣井和嚴(yán)寒地區(qū)氯化鋰水溶液

露點降可達(dá)22～36℃，對設(shè)備的腐蝕比氯化鈣水溶液小價格貴主要用于空氣脫水二甘醇溶液濃溶液不會固化，操作溫度下，溶劑穩(wěn)定，吸濕性高露點降28℃，比三甘醇水溶液低，攜帶損失量比三甘醇大，裝置投資高在天然氣工業(yè)中應(yīng)用不多三甘醇溶液

濃溶液不會固化，操作溫度下，溶劑穩(wěn)定，吸濕性很高，蒸氣壓低，攜帶損失量小，露點降可達(dá)40℃左右裝置投資高，溶液有一定發(fā)泡傾向是天然氣工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的脫水方法脫水的方法固體吸附法：利用某些固體物質(zhì)表面孔隙可以吸附大量水分子的特點來脫除天然氣中的水分，可將水脫至0.1ppm或露點達(dá)到-100℃。這些固體吸附劑被水飽和后，易于再生。工業(yè)用吸附劑必須具備以下特點：供應(yīng)量大；有高的吸附能力和選擇性；便于再生和重復(fù)使用；良好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性；價格合理等等。目前工業(yè)上常用的吸附劑有硅膠、活性氧化鋁、分子篩和活性炭四種，其中除活性炭外，都可以應(yīng)用于天然氣脫水。脫水的方法分子篩脫水

一、用途：分子篩有選擇吸附性，可以脫有機(jī)物溶劑和氣體中的水分，而對溶劑、氣體不吸附。

二、操作：分子篩脫水操作相對簡單，可以直接將分子篩放入被脫溶液中，或直接讓溶液、氣體流動通過分子篩吸附塔。

三、吸附量：分子篩吸附量較大，一般吸附量在22%。

四、選擇吸附性：分子篩極易吸附極性水分子，因水分子直徑小于分子篩孔徑，再水分子與分子篩吸附后可達(dá)靜電平衡（分子篩不吸附直徑大于其孔徑的子），整個吸附過程屬于物理反應(yīng)，不會與被脫物料產(chǎn)生任何化學(xué)反應(yīng)。

脫水的方法分子篩脫水

五、不產(chǎn)生水解析：分子篩吸水后在常溫下不會將被吸的水釋放出來。

六、再生：分子篩再生相對簡單，給分子篩鼓300℃以上的氮氣（非易燃物料可直接鼓入空氣），再生后分子篩可再次使用。

七、使用壽命長：分子篩一般能夠再生使用3-5年。

八、分子篩脫水裝置是天然氣集輸過程中對天然氣進(jìn)行深度干燥、脫烴、脫

水的理想設(shè)備，脫水后的天然氣含量≤1ppm，主要是利用分子篩作為脫水劑。脫水采用兩塔或三塔流程，采用兩塔流程時，一塔吸附脫水，一塔再生、冷卻：采用三塔流程時，一塔吸附，一塔再生，另一塔冷卻；連續(xù)自動操作。該設(shè)備具有操作、維護(hù)費用低、安全可靠等優(yōu)點，脫水的方法氣體行業(yè)常用的分子篩型號;

分子篩是一種硅鋁酸鹽A型:鉀A(3A),鈉A(4A),鈣A(5A),

X型:鈣X(10X),鈉X(13X)

Y型:,鈉Y,鈣Y

3A型分子篩的分子式：0.4K2O0.6Na2OAl2O32.OSiO24.5H2O

4A型分子篩的分子式：Na2O·Al2O3·2.0SiO2·4.5H2O

5A型分子篩的分子式：0.70CaO·0.30Na2O·Al2O3·2.0SiO2·4.5H2O

脫水的方法分子篩的再生

為了取得好的操作性能和盡可能長的壽命，分了篩使用一定時間后必須再生。正確再生后的分子篩同新鮮的一樣，其吸附性能和機(jī)械性能的衰減和老化是非常低的。分子篩的再生有兩種基本方法：

1）改變溫度，即“變溫”。它是通過加熱分子篩來除去被吸附的物質(zhì)。工業(yè)上一般是用經(jīng)預(yù)熱的再生氣加熱，吹掃分子篩至200左右，并帶走脫附下來的吸附質(zhì)。

2）改變相對壓力，即“變壓”。一般用于氣相吸附過程。其基本方法是保持吸附劑溫度不變，通過降低壓力和惰性氣體反吹，除去吸附質(zhì)。

再生通常是同吸附逆向進(jìn)行的，這可使被容納于吸附床入口處的大部分吸附質(zhì)不必通過整個床層，部分分子篩也可不與濕熱氣體接觸，從而提高分子篩使用壽命。再生氣應(yīng)盡可能干燥，否則會影響

脫水的方法脫水的方法節(jié)流法三甘醇法分子篩法優(yōu)點1、裝置操作簡單，占地面積??；2、裝置投資及運行費用低。1、操作溫度下溶劑穩(wěn)定，吸濕性高，露點降高;2、容易再生成99%（w）以上的濃度；3、蒸氣壓低，氣相攜帶損失??；4、裝置投資及運行費用低；5、進(jìn)出裝置的壓降小。1、脫水后干氣中水含量可低于1ppm，水露點可低于-90℃；2、對進(jìn)料氣體溫度、壓力、流量變化不敏感；3、操作簡單，占地面積較小；4、無嚴(yán)重腐蝕和發(fā)泡方面的問題。缺點1、只適用于高壓天然氣；2、對于壓力不高的天然氣節(jié)流降溫不足，達(dá)不到水露點要求；3、如果沒有足夠的壓降可以利用，需要后增壓或外供冷源。1、存在輕質(zhì)油時，會有一定程度的發(fā)泡傾向，有時需加入消泡劑2、含酸性組分的天然氣在脫水，會腐蝕設(shè)備、管道，使三甘醇溶液呈酸性，有時需加入緩蝕劑或中和劑。1、對于大裝置，其設(shè)備投資和操作費用高；2、氣體壓降大；3、吸附劑易破碎；4、再生耗熱量高；5、再生氣氣量較大，壓力較低。應(yīng)用場合天然氣壓力高，并且有充足的壓力降可以利用。油氣田無自由壓降可利用，滿足管輸天然氣水露點要求的場合。水露點要求低，需要深度脫水的場合。投資最高（配合壓縮機(jī)使用）低高方法對比膜法脫水：根據(jù)膜對天然氣中水汽的優(yōu)先選擇滲透性，當(dāng)天然氣流經(jīng)膜表面時，水汽優(yōu)先透過膜而被脫除掉，從而達(dá)到分離的目的。分離效率受膜材料、氣體、組成、壓差等因素的影響，是一種動力學(xué)分離過程。與傳統(tǒng)的脫水方法相比,它具有以下幾方面的優(yōu)點:①工藝簡單,操作容易，占地面積??；②不需要額外加入溶劑，不需再生，無二次污染;③可利用天然氣本身的壓力作為推動力，幾乎沒有壓力損失;④操作彈性大，可通過調(diào)節(jié)膜面積和工藝參數(shù)來適應(yīng)處理量的波動。脫水的方法新技術(shù)講座提綱一、脫水的原因二、脫水方法簡介三、脫水工藝介紹四、各工藝的注意事項脫水工藝原料氣乙二醇貧液乙二醇貧液低溫分離器三相分離器原料氣預(yù)冷器原料氣預(yù)冷器原料氣預(yù)冷器原料氣預(yù)冷器至燃料氣系統(tǒng)至凝析油穩(wěn)定裝置至乙二醇再生及注醇裝置干氣過濾分離器低溫分離裝置醇烴加熱器干氣外輸脫水工藝三甘醇裝置閃蒸罐TEG重沸器濕天然氣干氣閃蒸氣TEG冷卻器貧TEG過濾器燃料氣再生氣吸收塔過濾器緩沖罐脫水工藝分子篩裝置干氣再生氣水分離罐入口分離器濕原料氣加熱器冷卻器干燥塔干燥塔閥門關(guān)閥門開脫水工藝膜法裝置氣液分離器膜組塊膜組塊原料氣排污真空泵產(chǎn)品氣廢氣加熱器核心單元講座提綱一、脫水的原因二、脫水方法簡介三、脫水工藝介紹四、各工藝的注意事項各工藝的注意事項水合物抑制劑防止含有飽和水的天然氣隨溫度的降低而形成固態(tài)水合物，在天然氣預(yù)冷前須注入水合物抑制劑甲醇、乙二醇與水蒸氣結(jié)合形成低冰點的溶液，降低天然氣的露點低溫分離工藝該工藝的最大缺點是當(dāng)原料氣中二氧化碳分壓大于0.021MPa時，(濕氣)設(shè)備需采用腐蝕控制，或采用抗腐蝕材料。同時，由于乙二醇粘度較大，特別在有凝析油存在時，操作溫度過低給乙二醇溶液與凝析油分離帶來困難，增加了在凝析油中的溶解損失和攜帶損失。各工藝的注意事項低溫分離溫度是實現(xiàn)干氣輸送控制的核心點。似的凈化指標(biāo)。對于固定組分的天然氣，在管輸過程中的一定壓力變化范圍內(nèi)，水露點將隨壓力的降低而減小，烴露點將隨壓力的降低而升高。因此氣田內(nèi)天然氣凈化處理時，低溫分離溫度的確定受制于外輸管道末段輸送壓力降低后天然氣的溫度和環(huán)境溫度。各工藝的注意事項※我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB178202－1999中規(guī)定，在天然氣交接點的壓力和溫度條件下,水露點應(yīng)比最低環(huán)境溫度低5℃，烴露點應(yīng)低于最低環(huán)境度。有的三甘醇脫水裝置對再生氣采用分離罐＋灼燒爐的方法處理。而三甘醇在吸收天然氣中水分的同時，也會吸收硫化氫、二氧化碳及烴類，在甘醇再生的時候，上述物質(zhì)與水蒸氣一起從甘醇中析出，組成再生氣。這樣不僅會對裝置設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，而且再生氣冷凝液排入就地污水池后,對人體和環(huán)境都會產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，從而導(dǎo)致整個裝置的尾氣排放超標(biāo)。各工藝的注意事項三甘醇脫水工藝各工藝的注意事項甘醇發(fā)泡甘醇的氧化分解鹽污染及高溫降解天然氣的攜帶損失甘醇損失降低甘醇損失的措施：①選擇合適的操作參數(shù)：各種操作參數(shù)中，溫度的影響最大。②改善分離效果，勤排污。③保持甘醇溶液的清潔各工藝的注意事項重沸器、精餾柱分子篩對天然氣中的重組分及有機(jī)物的吸附能力較強(qiáng)，這些雜質(zhì)會吸附在分子篩表面，通過對分子篩加熱和再生的反復(fù)操作，發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象。盡可能保持干燥塔操作壓力平穩(wěn)，避免大幅度波動；在進(jìn)行切換時，壓降不可過急，以免床層氣速過高引起床層移動和摩擦，甚至被氣流夾帶出干燥塔進(jìn)入下游系統(tǒng)。各工藝的注意事項分子篩脫水