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天然气脱水
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气体脱水

发表时间:2013-10-30 15:40
一、气体脱水简介
井口流出的天然气几乎都为气相水所饱和,甚至会携带一定量的液态水。天然气中水分的存在往往会造成严重的后果:含有CO2和H2S的天然气在有水存在的情况下形成酸而腐蚀管路和设备;在一定条件下形成天然气水合物而堵塞阀门、管道和设备;降低管道输送能力,造成不必要的动力消耗。水分在天然气的存在是非常不利的事,因此,需要脱水的要求更为严格。通常将从天然气中脱除水分的过程称为天然气脱水。
天然气脱水的方法一般方法有四种:
1)低温脱水法
2)溶剂吸收法
3)固体吸附法
4)氯化钙法
二、低温法脱水法介绍:
低温法脱水是利用高压天然气节流膨胀降温或利用气波机膨胀降温而实现的,这种工艺适合于高压天然气;而对于低压天然气,若要使用则必须增压,从而影响了过程的经济性。溶剂吸收法和固体吸附法目前在天然气工业中应用较广泛。
以下简要介绍溶剂吸收法和固体吸附法。
在一定压力下,随着温度下降,天然气中的饱和水含水量也会下降。因此,可采用降低天然气温度使气体中部分水蒸气冷凝析出而脱水的方法。该法需要利用气体膨胀获得冷量,而且能够同时控制水露点和烃露点,因此,大多用于高压凝析气或含重烃的高压湿天然气等井口多余压力可供利用的场合。
三、溶剂吸收法介绍
溶剂吸收法脱水是目前天然气工业中应用最普遍的方法之一。其利用吸收原理,采用一种亲水的溶剂与天然气充分接触,使水传递到溶剂中从而达到脱水的目的。
溶剂吸收法中常采用甘醇类物质作为吸收剂,在甘醇的分子结构中含有羟基和醚键,能与水形成氢键,对水有极强的亲和力,具有较高的脱水深度。
1甘醇脱水
在天然气气脱水工业中曾成功应用的甘醇是:乙二醇(EG)、二甘醇(DEG)、三甘醇(TEG)和四甘醇(TREG)。最早用于天然气脱水的甘醇是二甘醇,由于受再生温度的限制,贫液质量分数一般为95%左右,露点降较低;而三甘醇再生容易,贫液质量分数可达98%~99%,具有更大的露点降,且运行成本较低,因此得到了广泛应用。

2甘醇脱水工艺流程
(1)无硫天然气的甘醇脱水工艺
甘醇脱水过程一般都是连续的,其典型的工艺流程是三甘醇脱水工艺流程,用于处理井口无硫天然气或来自醇胺法装置的净化气。
TEG脱水装置主要由吸收系统和再生系统两部分构成,工艺过程的核心设备是吸收塔。天然气脱水过程在吸收塔内完成,再生塔完成三甘醇富液的再生操作。
原料天然气从吸收塔的底部进入,与从顶部进入的三甘醇贫液在塔内逆流接触,脱水后的天然气从吸收塔顶部离开,三甘醇富液从塔底排出,经过再生塔顶部冷凝器的排管升温后进入闪蒸罐,尽可能闪蒸出其中溶解的烃类气体,离开闪蒸罐的液相经过过滤器过滤后流入贫/富液换热器、缓冲罐,进一步升温后进入再生塔。在再生塔内通过加热使三甘醇富液中的水分在低压、高温下脱除,再生后的三甘醇贫液经贫/富液换热器冷却后,经甘醇泵泵入吸收塔顶部循环使用。
(2)含硫天然气的甘醇脱水工艺
对于H2S含量较高的天然气,TEG法不适合处理高含H2S的天然气,需采用特殊的甘醇脱水流程。该流程在再生塔前设置富液汽提塔,解吸出H2S并返回吸收塔,与CH4等烃类一起输送到脱硫脱碳装置。处理含硫天然气的装置一般建在井场,处理量不太大时,尽量采用撬装装置。
四、固体吸附脱水法介绍
当液体与多孔的固体表面接触时,由于流体分子与固体表面分子之间的相互作用,流体分子会被吸附在固体表面上,导致流体分子在固体表面上含量增多,这种现象称为固体表面的吸附现象。固体吸附法就是利用多孔固体颗粒选择性地吸附流体中一定族妇女在其内外表面上,从而使流体混合物得以分离的方法。具有一定吸附能力的固体材料称为吸附剂,被吸附的物质称为吸附质。
目前,固体吸附法在化工、冶金、石油炼制和轻工业等部门获得了广泛的应用。在天然气加工中,脱水、脱硫过程都可以应用吸附法。特别是吸附法脱水,由于其具有深度脱水高、装置简单、占地面积小等优点,在天然气在深度脱水、深冷液化和海上平台等方面居于不可动摇的地位。
根据吸附剂表面与吸附质之间作用力的不同,吸附可分为物理吸附和化学吸附。在实际过程中,有时物理吸附与化学吸附相伴发生,同一物质在低温时物理吸附为主,在高温时以化学吸附为主。在通常的吸附分离中,主要是物理吸附。
五、氯化钙法
氯化钙(CaCl2)用作消耗性的吸附剂也可脱除天然气中的水分。无水CaCl2可结合水分而形成CaCl2水合物(CaCl2·xH2O),随着CaCl2不断从天然气中吸收水分,而变成稳定性好的结晶水合物,最后形成CaCl2盐溶液。
对用CaCl2进行脱水的天然气,出口气体的含水量可达16mg/m3(GPA)。
值得注意的是,虽然用CaCl2脱水有价廉、没有火灾隐患、装置紧凑等优点。但由于床层下部的CaCl2会溶于水儿形成盐溶液,因此存在CaCl2的消耗、腐蚀和由此而引起的环境影响等问题。此外,在一定的操作条件下,固定床层内的CaCl2还会形成桥连,从而造成气体沟流而使脱水性效果变差。


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