天然氣脫水和三甘醇再生

2011.092023/3/171天然氣脫水工藝一、基本概念二、天然氣脫水原因及含水量的確定方法三、天然氣脫水方法1.冷卻法2.吸附法3.膜分離法4.吸收法2023/3/172天然氣脫水工藝一、基本概念1、天然氣的烴露點(diǎn)

在一定壓力下，天然氣經(jīng)冷卻到氣相中析出第一滴微小的液體烴時(shí)的溫度，稱為烴露點(diǎn)。天然氣的烴露點(diǎn)與其組分和壓力有關(guān)。天然氣的組成，尤其是高碳數(shù)組分的含量對(duì)烴露點(diǎn)的影響最大。在天然氣輸送過(guò)程中，一般要求天然氣的烴露點(diǎn)必須比沿管線各地段的最低溫度低5℃。2、天然氣的水露點(diǎn)

在一定壓力下，天然氣經(jīng)冷卻到氣相中析出第一滴微小的液體水時(shí)的溫度，稱為水露點(diǎn)。天然氣的水露點(diǎn)與其組分和壓力有關(guān)。在天然氣輸送過(guò)程中，一般要求天然氣的水露點(diǎn)必須比沿管線各地段的最低溫度低5℃。2023/3/1733、甜氣和酸氣酸氣：指硫化氫和二氧化碳等含量超過(guò)有關(guān)質(zhì)量要求，需經(jīng)脫除才能管輸或成為商品氣的天然氣。甜氣：指硫化氫和二氧化碳等含量是甚微或不含有，不需脫除即可管輸或者達(dá)到商品氣質(zhì)量要求的天然氣．天然氣脫水工藝4、干氣和濕氣干氣：習(xí)慣上把經(jīng)過(guò)脫水后的天然氣叫做干氣．濕氣：習(xí)慣上把未脫水的天然氣叫濕氣．2023/3/174天然氣脫水工藝5、貧氣和富氣

貧氣：在20℃和101.325Kpa的狀態(tài)下，每立方米天然氣中，丙烷以上烴類(lèi)按液態(tài)計(jì)小于100mL的天然氣。富氣：在20℃和101.325Kpa的狀態(tài)下，每立方米天然氣中，丙烷以上烴類(lèi)按液態(tài)計(jì)大于100mL的天然氣。6、天然氣的熱值

單位質(zhì)量（體積）的天然氣完全燃燒產(chǎn)生的熱量，稱為天然氣的熱值。天然氣的熱值和天然氣的組分有關(guān)，烴含量越高，熱值越高。2023/3/1755、天然氣水合物

它是水與天然氣中的甲烷、乙烷、硫化氫、氮、二氧化碳等小分子氣體形成的籠型晶體化合物，外觀類(lèi)似松散的冰或致密的雪。水和物結(jié)構(gòu)：水分子（主體分子）接氫鍵形成具有籠型空腔（孔穴）的各種多面體，而尺寸較小且?guī)缀涡螤詈线m的氣體分子（客體分子）則在范德瓦爾斯力作用下被包圍在籠型空腔內(nèi)，若干個(gè)多面體相互連接即成為水合物晶體。水合物生成條件：1、必須有游離水存在;2、必須有碳4以上的輕烴存在;3、必須有一定含量的酸性氣體CO2和H2S等存在;4.、必須滿足一定的壓力和溫度條件.

防止水和物形成的方法：1、將天然氣加熱；２、采用液體（如三甘醇）或固體（如分子篩）干燥劑將天然氣脫水，使其露點(diǎn)降低；３、向氣流中加入水合物抑制劑。目前多采用熱力學(xué)抑制劑（如甲醇、甘醇類(lèi)），用來(lái)改變水溶液或水和物的化學(xué)位，從而使水合物形成條件移向更低溫度或更高壓力范圍。天然氣脫水工藝2023/3/176天然氣脫水工藝天然氣水合物形成曲線2023/3/177二、天然氣脫水目的及含水量的確定方法1、天然氣脫水目的（1）提高天然氣的熱值和管道輸送能力。（2）避免析出游離水。當(dāng)溫度降低或壓力升高時(shí)，析出的液態(tài)水在管道或設(shè)備中出現(xiàn)兩相流或積液，不僅增加流動(dòng)壓降，還會(huì)加速天然氣中酸性組分對(duì)管道和設(shè)備的腐蝕。（3）避免結(jié)冰及形成水合物。液態(tài)水不僅在冰點(diǎn)會(huì)結(jié)冰，而且在高于冰點(diǎn)時(shí)還會(huì)與天然氣中的一些氣體組分形成固化水合物，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞管道和設(shè)備。（4）符合銷(xiāo)售合同。天然氣脫水工藝2023/3/178二、天然氣脫水目的及含水量的確定方法2、含水量的確定方法自油、氣井采出的天然氣中，一般都含有飽和水蒸氣，習(xí)慣上稱為含飽和水或簡(jiǎn)稱含水，故也常將天然氣中含有飽和水蒸氣量稱為飽和水量或簡(jiǎn)稱水含量，而將呈液態(tài)的水稱為游離態(tài)水或液態(tài)水。天然氣中的含水量與天然氣的溫度,壓力,組分及酸性氣體(H2S和CO2)等因素有關(guān).天然氣中的飽和水汽含量隨溫度的升高而增加,隨壓力的增加而減小,隨酸性氣體及重質(zhì)烴類(lèi)含量的增加而增加,而一定量的氮?dú)夂縿t會(huì)使天然氣的含水量降低.。

天然氣脫水工藝2023/3/1793、含水量的確定方法

測(cè)定天然氣中的含水量的方法有:重量法,露點(diǎn)法和圖算法.前兩種方法需要一些特定的儀器根據(jù)API的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)執(zhí)行,現(xiàn)行條件下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施有一定的難度.所以這里主要介紹相對(duì)方便的圖算法.

圖1.1是貧氣無(wú)硫天然氣含水量和壓力,溫度關(guān)系曲線圖.該關(guān)系圖對(duì)貧氣,無(wú)硫氣體效果令人滿意,對(duì)其他類(lèi)型氣體的含水量估算,則存在一定的誤差.特別是對(duì)H2S和CO2含量大于5%的氣體,其結(jié)果誤差更大,需要用對(duì)應(yīng)CO2或H2S含水量的圖算法來(lái)進(jìn)行修正.所以計(jì)算天然氣含水量的計(jì)算公式如下:W=yWhc+y1W1+y2W2W--天然氣中的含水量Whc–圖表1.1中對(duì)應(yīng)壓力溫度下烴類(lèi)的含水量W1–圖表1.2中CO2對(duì)應(yīng)壓力溫度下的有效含水量W2--圖表1.2中H2S對(duì)應(yīng)壓力溫度下的有效含水量天然氣脫水工藝2023/3/1710天然氣脫水工藝Y1–CO2的摩爾百分?jǐn)?shù)Y2–H2S的摩爾百分?jǐn)?shù)那么借助以上公式和圖表,我們就可以估算出如下生產(chǎn)條件下天然氣中的含水量:(以1550psig,75℉,10%CO2和0%H2S為工作條件)W=90%X22+10%X150+0X2=35lb/MMSCF另外我們也可以估算出在下面條件下的天然氣飽和水汽含量,當(dāng)時(shí)的工作條件是:1850psig,90℉和10%CO2,所以:W=90%X36+10%X180=50lb/MMSCF2023/3/1711天然氣脫水工藝1.1貧氣無(wú)硫天然氣含水量和壓力,溫度關(guān)系曲線圖2023/3/17121.2酸氣含水量和壓力,溫度關(guān)系曲線圖天然氣脫水工藝2023/3/17135、天然氣質(zhì)量指標(biāo)及凈化工藝

不同區(qū)域生產(chǎn)的天然氣，它們的組成有著顯著的差別。天然氣作為一種商品通過(guò)管道輸送至用戶，自然應(yīng)有一定的質(zhì)量指標(biāo)以滿足安全平穩(wěn)和主要用戶的要求。井口出來(lái)的粗天然氣通常難以達(dá)到這些指標(biāo)，如硫化氫、二氧化碳、水的含量等。一般說(shuō)，天然氣的凈化包括脫水、脫硫脫碳、有用物質(zhì)回收（如硫黃）、尾氣處理等四類(lèi)工藝。天然氣凈化在國(guó)外被稱為天然氣處理（Treatment）或調(diào)質(zhì)（Conditioning）。天然氣脫水工藝2023/3/17146、商品天然氣質(zhì)量指標(biāo)

管輸天然氣的質(zhì)量指標(biāo)一般分為三個(gè)方面：一是氣體組成，包括大量組分、少量組分及微量組分；二是物理性質(zhì)，包括熱值、相對(duì)密度、露點(diǎn)；三是其他性質(zhì)，包括無(wú)水、液態(tài)烴及固體顆粒等。天然氣的輸送一般采用輸氣管道，此外還有液化天然氣（LNG）及壓縮天然氣（CNG）。

天然氣脫水工藝2023/3/1715例：東方終端邊界條件及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：出站條件

出站溫度：化肥廠

15℃；

洋浦電廠及?？谑?/p>

45℃；露點(diǎn)要求：至洋浦電廠及?？谑刑烊粴馑饵c(diǎn)≤-10℃，烴露點(diǎn)≤5℃；組分要求：至洋浦電廠及?？谑刑烊粴庵蠧O2含量≤1.5%。

天然氣脫水工藝2023/3/1716東方終端邊界條件及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：天然氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：去大化肥天然氣：1）在交付點(diǎn)交付的天然氣在商業(yè)意義上不含有金屬物和顆粒雜質(zhì)；2）純烴含量：不低于57%（摩爾比）；3）總熱值：不低于22.8百萬(wàn)焦耳/標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣；4）交付壓力：不低于2900KPa（絕壓）；交付溫度：常溫；5）水露點(diǎn)：在交付的交付壓力范圍內(nèi)，不高于00C；6）凝析油：無(wú)；7）CO2含量：不高于28%；N2含量：不高于19%；8）總硫含量：不高于30mg/Nm3；有機(jī)硫含量不高于3mg/Nm3。天然氣脫水工藝2023/3/1717東方終端邊界條件及產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：天然氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：去洋浦電廠及?？谑刑烊粴猓?）在交付點(diǎn)交付的天然氣在商業(yè)意義上不含有金屬物和顆粒雜質(zhì)；2）總熱值：不低于28百萬(wàn)焦耳/標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣；3）交付壓力：不低于2200KPa（絕壓）；交付溫度：不低于烴露點(diǎn)；4）水露點(diǎn)：在交付的交付壓力范圍內(nèi)，不高于00C；5）烴露點(diǎn)：在交付的交付壓力范圍內(nèi)，不高于50C；6）雜質(zhì)顆粒：無(wú)粒徑大于25微米的物質(zhì)；天然氣脫水工藝2023/3/1718

三、天然氣脫水方法

從油氣井采出及濕法脫碳脫硫后的天然氣中一般都含有飽和水蒸氣（習(xí)慣上稱為含水），在外輸前通常要將其中的水蒸氣脫除至一定的程度（習(xí)慣上稱為脫水），使其露點(diǎn)或水含量符合管輸要求。脫水前原料氣的露點(diǎn)與脫水后的干氣露點(diǎn)之差成為露點(diǎn)降。露點(diǎn)降即表示天然氣脫水深度或效果。天然氣脫水有冷卻法、吸收法和吸附法。此外，膜分離法也是一種很有發(fā)展前途的方法。天然氣脫水工藝2023/3/17191、吸附法

吸附法脫水是指氣體采用固體吸附脫水的方法。被吸附的水蒸氣被稱為吸附質(zhì)，吸附水蒸氣的固體稱為吸附劑。用于氣體脫水的吸附過(guò)程一般為物理吸附，故可通過(guò)改變溫度或壓力的方法改變平衡方向，達(dá)到吸附劑再生的目的。1.1吸附劑的吸附容量吸附劑的吸附容量用來(lái)表示吸附劑吸附吸附質(zhì)能力的大小，其單位通常為kg吸附質(zhì)/100kg吸附劑。吸附容量與吸附質(zhì)特性和分壓、吸附劑特性、比表面積和孔隙度以及吸附溫度有關(guān)。1.2干燥劑的選擇用于天然氣脫水的干燥劑必須是多孔性的，具有較大的吸附表面積，對(duì)氣體中的不同組分具有選擇性吸附作用，有較高的吸附傳質(zhì)速率，能簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)地再生，且使用過(guò)程中可保持較高的濕容性，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度以及價(jià)格便宜等。目前常用的天然氣脫水干燥劑有活性氧化鋁、硅膠及分子篩等。一些干燥劑的物理性質(zhì)見(jiàn)表5-101。天然氣脫水工藝2023/3/1720天然氣脫水工藝2023/3/17211.3干燥劑的選擇活性氧化鋁活性氧化鋁是一種極性吸附劑，以部分水合的、多孔的無(wú)定形AL2O3為主，并含有其他金屬化合物（如氧化鈉、三氧化二鐵），比表面即可達(dá)到250m2/g以上。例如，F(xiàn)-200活性氧化鋁的組成為：氧化鋁94%、水5.5%、氧化鈉0.3%、三氧化二鐵0.02%。由于活性氧化鋁的濕容量大，故常用于水含量高的氣體脫水。但是，它在再生時(shí)能耗高，而且因其成堿性，可與無(wú)機(jī)酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故不宜處理酸性天然氣。天然氣脫水工藝2023/3/1722硅膠

硅膠是一種晶粒狀無(wú)定形氧化硅，分子式為SiO2.nH2O，其比表面積可達(dá)300㎡/g以上。硅膠為親水的極性吸附劑，硅膠在吸附水分時(shí)會(huì)放出大量的吸附熱，常易使其粉碎。此外，它的微孔孔徑也極不均勻，沒(méi)有明顯的吸附選擇性。天然氣脫水工藝2023/3/1723分子篩

目前常用的分子篩系人工合成沸石，是強(qiáng)極性吸附劑，對(duì)極性的水分子有特別大的親和力。分子篩熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高，又具有許多孔徑均勻的微孔孔道與排列整齊的空腔，其比表面積在800～1000m2/g，且只允許直徑比其孔徑小的分子進(jìn)入微孔，從而使大小及形狀不同的分子分開(kāi)，起到了篩分分子的選擇性吸附作用，因而稱之為分子篩。人工合成沸石系結(jié)晶硅鋁酸鈣鹽的多水化合物。分子篩的優(yōu)點(diǎn)：（1）吸附選擇性強(qiáng)，可按物質(zhì)分子的大小及極性不同進(jìn)行選擇性吸附；（2）使用壽命長(zhǎng)；（３）不易被液態(tài)水破壞；（4）適用于深度脫水；分子篩的缺點(diǎn)：（１）再生時(shí)能耗高；（2）價(jià)格較高。天然氣脫水工藝2023/3/1724天然氣脫水工藝2023/3/17251.4吸附法脫水工藝工藝流程（如圖5-86）干燥器結(jié)構(gòu)示意圖（圖5-87）天然氣脫水工藝2023/3/17262、冷卻法

根據(jù)冷卻方式的不同，又分為直接冷卻法、加壓冷卻法、膨脹制冷冷卻法和機(jī)械制冷冷卻法四種。2.1直接冷卻法當(dāng)壓力不變時(shí)，天然氣的水含量（即飽和水蒸氣含量）隨溫度的降低而減少。如果氣體溫度非常高時(shí)，采用直接冷卻法就非常經(jīng)濟(jì)。但是由于冷卻水往往不能達(dá)到氣體露點(diǎn)要求，故常常與其他脫水方法結(jié)合使用。天然氣脫水工藝2023/3/17272.2加壓冷卻法

此法是根據(jù)在較高壓力下天然氣水含量較少的原理，將氣體加壓使部分水蒸氣凝結(jié)，并由壓縮機(jī)出口冷卻器后的氣液分離器排出。但是，這種方法脫水往往也難以達(dá)到氣體露點(diǎn)要求，故常常與其他脫水方法結(jié)合使用。2.3膨脹制冷冷卻法

該法也稱為低溫分離法。它是利用焦耳-湯姆遜效應(yīng)使高壓氣體膨脹制冷獲得低溫，從而使氣體中一部分水蒸氣和烴類(lèi)冷凝析出，以達(dá)到露點(diǎn)控制的目的。圖5-94為注入水合物抑制劑（圖中為乙二醇）的低溫分離法工藝流程圖。天然氣脫水工藝2023/3/1728天然氣脫水工藝2023/3/17292.4機(jī)械制冷冷卻法

在一些以低壓伴生氣為原料氣的露點(diǎn)控制裝置中，一般采用機(jī)械制冷（多采用蒸汽壓縮制冷）的方法獲得低溫，使天然氣中更多的C5+輕油（同時(shí)還有水蒸氣）冷凝析出，從而達(dá)到露點(diǎn)控制、既回收液烴又同時(shí)脫水的目的。天然氣脫水工藝2023/3/17303、膜分離法

目前新興的、有廣泛應(yīng)用前景的天然氣脫水方法是膜分離法。膜法在天然氣工業(yè)中現(xiàn)主要用于脫除二氧化碳并同時(shí)脫水。膜分離法是利用氣體混合物各組分在壓差作用下透過(guò)高分子膜時(shí)滲透量的差異來(lái)實(shí)現(xiàn)混合物分離的方法。當(dāng)天然氣流過(guò)膜表面時(shí)，其中的水蒸氣、硫化氫和二氧化碳等組分因易于透過(guò)膜的組分而被脫除掉，其余不易透過(guò)膜的組分（稱為滲余氣）則主要為甲烷、乙烷、氮?dú)獾取＃ㄈ鐖D5-98）天然氣脫水工藝2023/3/17314、三甘醇吸收法脫水和三甘醇再生

吸收法脫水是根據(jù)吸收原理，采用一種親水液體與天然氣逆流接觸，通過(guò)吸收來(lái)脫出天然氣中的水蒸氣。用來(lái)脫水的液體成為脫水吸收劑或液體干燥劑。常用的脫水吸收劑是甘醇類(lèi)化合物，甘醇類(lèi)化合物的強(qiáng)吸水性是由它的分子結(jié)構(gòu)決定的,每個(gè)甘醇分子都有兩個(gè)氫基(OH),氫基在結(jié)構(gòu)上與水相似,因而可與水分子形成氫鍵,類(lèi)似于水分子與水分子之間的氫鍵,從而使水締合:xH2O=(H2O)x,這樣,高濃度甘醇水溶液就可以將天然氣中的水萃取出來(lái),而形成甘醇稀溶液.

在甘醇脫水工藝中又以三甘醇脫水使用最多。三甘醇溶液具有熱穩(wěn)定性好、易于再生、吸濕性很高、蒸氣壓低、攜帶損失量小，運(yùn)行可靠、達(dá)到的露點(diǎn)降大、濃溶液不會(huì)固化、天然氣中的酸性組分在其中的溶解度大等優(yōu)點(diǎn)，因而在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用：據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅在美國(guó)投入使用的溶劑吸收法中，三甘醇溶液占到85％。在我國(guó)，因考慮各類(lèi)甘醇的產(chǎn)量及價(jià)格等因素，二甘醇和三甘醇均有采用，而海洋石油工業(yè)現(xiàn)選用的天然氣脫水三甘醇溶液。下圖為幾種甘醇性質(zhì)的對(duì)比：天然氣脫水工藝2023/3/1732乙二醇二甘醇三甘醇裂解溫度℉165℃164℃206℃*貧甘醇濃度wt%96.097.198.7平衡水露點(diǎn)℃2.72.7-7.7蒸汽壓

25℃(psi)<0.1<0.01<0.01表面張力25

℃dynes/cm484445閃點(diǎn)℃118138163*平衡濃度是指在裂解溫度和1個(gè)大氣壓下所得的濃度天然氣脫水工藝幾種甘醇性質(zhì)對(duì)比2023/3/17334.1三甘醇脫水的工藝流程（如圖5-77），此工藝流程由高壓吸收和低壓再生兩部分組成。天然氣脫水工藝2023/3/1734天然氣脫水工藝LD22-1三甘醇脫水流程

加熱爐接觸塔緩沖罐甘醇泵Gas/TEG換熱器冷凝器精餾柱尾氣放空換熱器換熱器雜質(zhì)過(guò)濾器碳過(guò)濾器去火炬來(lái)自燃料氣系統(tǒng)干天然氣去海管閃蒸罐來(lái)自壓縮機(jī)的濕天然氣2023/3/17354.2三甘醇脫水的主要設(shè)備

A、入口過(guò)濾分離器樂(lè)東22-1過(guò)濾分離器是一臥式雙筒分離器，上筒為氣體過(guò)濾分離段，下筒為液體停留段。在上筒內(nèi)部設(shè)有氣體洗滌過(guò)濾元件，天然氣經(jīng)過(guò)濾分離器后除去氣體中夾帶的液態(tài)水和烴液以及氣體含有瀝青膠質(zhì)、腐蝕性產(chǎn)物等固體顆粒。液態(tài)水進(jìn)入接觸塔會(huì)沖淡三甘醇，降低甘醇的吸收效率；液態(tài)烴進(jìn)入甘醇吸收塔和甘醇再生器，將增加再生器的熱負(fù)荷和甘醇損耗；固體顆粒的存在會(huì)在甘醇塔中產(chǎn)生泡沫。由過(guò)濾分離器分離出的液體或雜質(zhì)，由設(shè)在下筒下部的液相出口進(jìn)入下筒儲(chǔ)液包內(nèi)，下筒液包內(nèi)部設(shè)一隔板將其一分為二，一部分接受過(guò)濾前的液體，一部分接受過(guò)濾后的液體,下筒的液位由液體出口的液位控制閥控制，分離出來(lái)的液體進(jìn)入聚集分離器，除去雜質(zhì)的氣體去三甘醇接觸塔。天然氣脫水工藝2023/3/1736天然氣脫水工藝去閉排去閉排去接觸塔來(lái)自壓縮機(jī)出口洗劑罐天然氣去閉排2023/3/1737B、接觸塔（吸收塔）

工作原理：在塔頂層，高純度的貧甘醇先進(jìn)入一個(gè)導(dǎo)流板以保持一定的深度,就如筑在上游的水壩,通過(guò)導(dǎo)流板的導(dǎo)流孔均勻分散到塔盤(pán)上部,貧甘醇和濕氣逆向充分接觸，從塔下部到上部，通過(guò)多層填料后，天然氣同貧甘醇在接觸中逐漸失去水分，變成干燥的氣體最后從塔頂出來(lái)，對(duì)于填料塔，不論是采用亂堆還是規(guī)整填料，液體以潤(rùn)濕膜的形式流過(guò)填料表面，,而貧甘醇則吸收了水分以后（變成富甘醇），流到塔下部聚集在接觸塔底部，最后從出口流到再生氣橇。值得注意的是，進(jìn)入吸收塔的天然氣應(yīng)相當(dāng)是干凈的游離態(tài)液體，特別是大量的碳?xì)浠衔镆后w可以污染三甘醇。工藝要求高純度的三甘醇，臟的三甘醇會(huì)降低脫水效果和引起甘醇發(fā)泡。天然氣開(kāi)始流動(dòng)之前，必須首先使三甘醇開(kāi)始流動(dòng)，以便于使密封處充滿液體。天然氣脫水工藝2023/3/1738B、接觸塔（吸收塔）

當(dāng)天然氣的流量增加到設(shè)計(jì)流量或超過(guò)設(shè)計(jì)流量范圍時(shí)，就會(huì)中斷塔內(nèi)三甘醇的增加，引起接觸部分街面上的壓降增大，進(jìn)一步增加天然氣流量時(shí)，將引起高的壓降，液體下流將停止，此時(shí)，將產(chǎn)生淹塔。當(dāng)有雜質(zhì)的泡沫存在時(shí)，將引起淹塔的天然氣流量比常規(guī)流量小。一般發(fā)生這種情況時(shí)，注入化學(xué)添加劑可以有效地中和雜質(zhì)的作用，恢復(fù)塔的正常容量。塔內(nèi)主要部件如下：1）結(jié)構(gòu)填料：不銹鋼環(huán),不會(huì)破碎,處理量大。2）流體導(dǎo)流板：不銹鋼的導(dǎo)流板，入口流體分布器使流體均衡地流向塔板。3）填料支撐。4）接觸塔捕霧器：為了減少天然氣中攜帶液體，在接觸塔頂部裝有捕霧器。5）進(jìn)氣分配器。天然氣脫水工藝2023/3/1739天然氣脫水工藝濕天然氣入口到閉排TEG去再生裝置捕霧器干天然氣貧TEG溶液天然氣分散器LD22-1三甘醇接觸塔2023/3/1740天然氣脫水工藝2023/3/1741天然氣脫水工藝2023/3/1742ValvetypeCaptypeCaptrayValvetrayStructuretray天然氣脫水工藝2023/3/1743天然氣脫水工藝Medal-PakTallPakPallRingCarbonRaschigRingOmni-PakSaddlesStructuredPacking2023/3/1744天然氣脫水工藝4.3三甘醇再生系統(tǒng)主要設(shè)備A、貧富甘醇換熱器

在整個(gè)三甘醇再生系統(tǒng)有兩個(gè)甘醇/甘醇換熱器，其作用都是利用貧甘醇的熱量給富甘醇進(jìn)行加熱，從而達(dá)到降低再生爐的負(fù)荷的目的，同時(shí)也給貧甘醇降溫和給富甘醇升溫；但由于在流程上的位置不同，其作用也稍有差別：閃蒸罐入口換熱器：這個(gè)換熱器的目的是給來(lái)自預(yù)熱后的富甘醇進(jìn)行升溫，使得溶解在富甘醇里面的氣體和輕烴從閃蒸罐里面閃蒸出來(lái)，同時(shí)降低再生爐的熱負(fù)荷。精餾柱入口換熱器：這個(gè)換熱器的目的是給來(lái)自過(guò)濾器的富甘醇進(jìn)行升溫，從而降低再生爐的熱負(fù)荷。2023/3/1745B、閃蒸罐

三甘醇溶液在吸收塔除了吸收濕天然氣中水蒸氣外，還會(huì)吸收少量的天然氣、二氧化碳、硫化氫等，尤其是包括芳香烴在內(nèi)的重?zé)N，而烴類(lèi)在三甘醇內(nèi)的溶解量與壓力和溫度有關(guān)，壓力溫度越低越高則溶解量愈大。閃蒸分離器的作用就是在低壓下閃蒸出富三甘醇中這些氣體，其頂部閃蒸出的氣體一般用作燃料或進(jìn)入放空系統(tǒng)，烴類(lèi)液體及可燃?xì)怏w的揮發(fā)，不僅減輕了再沸器的負(fù)荷，而且避免了大量可燃?xì)怏w在再沸爐出口排放時(shí)所存在的安全隱患；二氧化碳及硫化氫的揮發(fā)，避免它們升溫后在下游設(shè)備內(nèi)引起一些酸腐蝕。在6.9MPa及38℃下每升三甘醇溶液大約溶解0.0075M3天然氣，溶解在三甘醇溶液里面的天然氣大部分在閃蒸分離器里面分離出來(lái)，閃蒸出來(lái)的重?zé)N進(jìn)入閉式排放系統(tǒng)進(jìn)行集中處理。

天然氣脫水工藝2023/3/1746B、閃蒸罐

閃蒸分離器采用立式或臥式均可。當(dāng)進(jìn)料氣為貧氣時(shí)，由于氣體中所含重?zé)N較少，在閃蒸分離器中通常沒(méi)有液烴存在，因此可選用兩相（氣體和三甘醇溶液）分離器。液體在閃蒸分離器中的停留時(shí)間為5-10min；當(dāng)進(jìn)料氣為富氣時(shí)，由于氣體所含重?zé)N較多，應(yīng)選用三相（氣體、液烴和三甘醇溶液）分離器，此時(shí)為防止重?zé)N使三甘醇溶液乳化和起泡，應(yīng)使溶液升溫至約38--93℃，停留時(shí)間定為20-30min。為保證閃蒸分離后的富三甘醇有足夠的壓力流過(guò)過(guò)濾器及貧/富三甘醇換熱器等設(shè)備，閃蒸分離器的操作壓力最好在0.35-0.52MPa之間。由于重?zé)N的密度比甘醇的密度小，不能汽化的重?zé)N會(huì)聚集在閃蒸罐里甘醇溶液的上部，所以兩相閃蒸罐一般都有撇油管線，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有油時(shí)要撇出來(lái)，防止油進(jìn)入再沸器。天然氣脫水工藝罐閃蒸富甘醇去過(guò)雜質(zhì)濾器富甘醇來(lái)自換熱器PCV2023/3/1747C、固體過(guò)濾器作用：防止泵磨損，熱交換器堵塞，甘醇起泡，接觸塔盤(pán)結(jié)垢，和火管形成過(guò)熱點(diǎn)。富甘醇被固體過(guò)濾器（甘醇濾器）過(guò)濾，能除去任何象硫化鐵這樣的固體顆粒。甘醇濾器的有效操作是很關(guān)鍵，甘醇溶液中含有微粒物質(zhì)，此微粒包含甘醇裂解產(chǎn)物、管線腐蝕產(chǎn)物和天然氣中的固體微粒。甘醇濾器可以除去99.9%的直徑大于5微米的固體顆粒（由所安裝濾芯的孔徑?jīng)Q定）。正常的操作壓降應(yīng)該在3到6psig(0.2-0.4MPa).

當(dāng)壓降超過(guò)15psig（1.0MPa）時(shí)就應(yīng)該更換濾芯.天然氣脫水工藝2023/3/1748D、活性炭過(guò)濾器

活性炭過(guò)濾器的主要作用是濾掉富甘醇溶液中的微小的碳?xì)浠衔铩⒈砻婊钚詣┖鸵恍┗瘜W(xué)物質(zhì)的粒子，減少發(fā)泡。它是通過(guò)分析過(guò)濾器的富甘醇中的碳?xì)浠衔锖縼?lái)決定濾器的停用。建議過(guò)濾器連續(xù)使用日期不要超過(guò)6個(gè)月。如果過(guò)濾器不能正常工作，將導(dǎo)致接觸塔內(nèi)的三甘醇發(fā)泡。過(guò)濾器的正常壓差比較穩(wěn)定。芳香烴如苯，甲苯易溶于三甘醇，在接觸塔中被吸收。如果氣體中有芳香烴，那么過(guò)濾器需要更多的關(guān)停和維修。過(guò)濾有助于將累積的泡沫及淤渣減至最小的程度?；钚蕴窟^(guò)濾器在操作過(guò)程中一般要將旁通閥打開(kāi)一部分，使大約10％的富甘醇流過(guò)過(guò)濾器。天然氣脫水工藝2023/3/1749E、再沸爐

再沸爐實(shí)際上是一種帶蒸發(fā)空間的臥式換熱器。這種換熱器的特點(diǎn)是氣體流向好，加熱管束高度較低。再沸器主要由三部分組成：精餾部分，甘醇蒸發(fā)部分，汽提濃縮部分。精餾部分主要由固定在再沸器上的精餾柱完成。甘醇蒸發(fā)部分由U型管束加熱再沸器中甘醇溶液來(lái)完成。由于三甘醇溶液和水的沸點(diǎn)相差很大，且不生成共沸物，較易分離，重沸器通常為臥式容器，采用釜式結(jié)構(gòu)，一般采用火管直接加熱、水蒸氣或熱油間接加熱、電加熱以及廢氣加熱等4種加熱形式。天然氣脫水工藝

加熱爐尾氣放空冷凝器精餾柱來(lái)自燃料氣系統(tǒng)來(lái)自接觸塔的富甘醇去換熱器來(lái)自換熱器再生后的貧甘醇2023/3/1750正常操作范圍天然氣脫水工藝2023/3/1751天然氣脫水工藝F、回流冷凝器

回流冷凝器的作用主要是控制再沸爐出口的氣體溫度；同時(shí)為來(lái)自接觸塔的富甘醇進(jìn)行預(yù)熱，冷凝器的溫度對(duì)三甘醇再生起著很重要的作用，當(dāng)冷凝器的溫度太低時(shí)，大量的水蒸汽液化回流進(jìn)入再沸器，使得重沸器的負(fù)載增大；情況嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致泛液。如果溫度太高，大量甘醇蒸氣又會(huì)伴隨著水蒸汽從尾氣里面排放掉，增大甘醇的損失量；為了防止泛液和甘醇損失，回流冷凝器的溫度一般設(shè)定在100℃，因?yàn)?00℃是水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的沸點(diǎn)，此溫度下水進(jìn)入氣相狀態(tài)。2023/3/1752天然氣脫水工藝G、精餾柱

由吸收塔來(lái)的

富甘醇在再生塔精餾柱和重沸器內(nèi)進(jìn)行再生，對(duì)于小型脫水裝置，常常將精餾柱安裝在重沸器上部。精餾柱內(nèi)一般充填1.2~2.4m高的陶瓷或不銹鋼填料；大型脫水裝置有時(shí)也采用塔板。H、汽提柱

汽提柱是用汽提的方法對(duì)三甘醇進(jìn)行提純的設(shè)備，三甘醇的汽提柱內(nèi)一般有2~3快塔板，當(dāng)直徑小于50cm時(shí)一般采用填料。加熱再生的方法在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和206℃時(shí)，只能使三甘醇的濃度達(dá)到98.7%,采用汽提的方法可以將三甘醇濃度提高到99.99%。2023/3/1753天然氣脫水工藝2023/3/1754天然氣脫水工藝2023/3/1755天然氣脫水工藝再生系統(tǒng)個(gè)設(shè)備溫度操作點(diǎn)工藝流程位置溫度／溫度范圍（℃

）接觸塔入口氣溫度２７－３８三甘醇進(jìn)入吸收塔比進(jìn)入接觸塔的氣高３－８三甘醇進(jìn)入閃蒸罐３８－９３（宜選６５）三甘醇進(jìn)入過(guò)濾器３８－９３（宜選６５）三甘醇進(jìn)入精餾柱９３－１４９（宜選１４９）精餾柱頂部100重沸爐１７７－２０４（宜選１９３）三甘醇進(jìn)泵小于９３（宜選８２）2023/3/17564.4影響甘醇純度的因素

(1)重沸器溫度和背壓離開(kāi)重沸器的貧三甘醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)與沸器的壓力有關(guān)。因?yàn)橹胤衅饕话阍诔合虏僮?，所以貧三甘醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)只是隨著重沸器溫度的增加而增加。但這并不是說(shuō)，重沸器的溫度越高越好；溫度高于206℃時(shí)，三甘醇溶液的分解速率明顯增加，因此重沸器的溫度不能超過(guò)206℃

，一般控制在177-204℃之間。（2）精餾柱溫度精餾柱頂?shù)耐ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)柱頂回流量使其保持在100oC，若低于93oC，由于水蒸氣冷凝量過(guò)多，會(huì)在柱內(nèi)產(chǎn)生液泛，甚至將液體從塔頂排除。天然氣脫水工藝2023/3/1757（3）汽提氣的用量

在采用氣體汽提法再生三甘醇溶液時(shí)，汽提氣必須經(jīng)過(guò)預(yù)熱。通常的做法是將氣在重沸器內(nèi)預(yù)熱后直接通入汽提柱中；此時(shí)，從重沸器來(lái)的貧三甘醇在貧液汽提柱內(nèi)與汽提氣逆向流動(dòng)，充分接觸，不僅使汽提氣量減少，而且使貧三甘醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)99.99％。每L三甘醇所有氣量不能超過(guò)0.0224m3，因?yàn)榇藭r(shí)再增大用氣量對(duì)三甘醇的純度影響是很小的。（4）做好甘醇管理，防止老化

甘醇應(yīng)封閉儲(chǔ)存，避免與空氣接觸，以防氧化生成腐蝕性有機(jī)酸，其PH值應(yīng)保持在7-8.5間，不得高于8.5，否則容易起泡乳化，產(chǎn)生黑色污泥沉淀，必要時(shí)可加入二乙醇胺、磷酸三鈉（消泡作用）等堿性物質(zhì)。天然氣脫水工藝2023/3/17584.5影響脫水效果的因素

(1)接觸塔塔板級(jí)數(shù)對(duì)于相同填料類(lèi)型的接觸塔，在接觸塔壓力、溫度和三甘醇循環(huán)量、濃度一定的情況下，塔板級(jí)數(shù)越多，脫水效果越好；但是由于建造費(fèi)用和接觸塔體積的制約，塔板級(jí)數(shù)也不能選擇太多。(2)天然氣和甘醇入塔的溫度

接觸塔入口天然氣溫度應(yīng)該高于水化物形成的溫度，不過(guò)入口氣溫度超過(guò)49℃,將導(dǎo)致三甘醇損失增大。一般設(shè)計(jì)三甘醇裝置的入口天然氣溫度在27—38℃之間。一則避免氣流在塔內(nèi)有過(guò)多烴類(lèi)冷凝及甘醇發(fā)泡，二則避免三甘醇溫度過(guò)高，造成三甘醇在干氣中損失過(guò)大。甘醇進(jìn)入接觸塔上部時(shí)被冷卻到比氣體溫度高3-8℃

。(3)天然氣進(jìn)塔壓力

在溫度不變條件下，天然氣流壓力越高,則飽和含水量越小。因此，壓力高些有利于脫水。天然氣脫水工藝2023/3/1759(4)甘醇濃度甘醇濃度對(duì)脫水效果有較大影響，進(jìn)塔甘醇越濃，脫水效果越好，操作中至少要保證甘醇濃度在95%以上。(5)甘醇循環(huán)量

貧三甘醇進(jìn)吸收塔時(shí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、吸收塔的塔板數(shù)（或高度）和露點(diǎn)降的數(shù)值。這三者的關(guān)系如下：當(dāng)循環(huán)量和塔板數(shù)固定時(shí)，三甘醇濃度愈高則達(dá)到的露點(diǎn)降愈大；當(dāng)循環(huán)量和三甘醇濃度固定時(shí)，塔板愈大則達(dá)到的露點(diǎn)降愈大；當(dāng)塔板數(shù)和三甘醇濃度固定時(shí)，循環(huán)量愈大則達(dá)到的露點(diǎn)降愈大；循環(huán)量過(guò)小,造成脫水不凈,但當(dāng)三甘醇循環(huán)量上升到一定程度時(shí)，露點(diǎn)降的增加會(huì)明顯減少，而且循環(huán)量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致重沸器超負(fù)荷,每脫1KG水循環(huán)甘醇量30L左右較好。(6)進(jìn)塔天然氣的分離和甘醇溶液的過(guò)濾凈化

它是保證脫水系統(tǒng)正常生產(chǎn)的重要操作條件,進(jìn)塔天然氣不得將凝析油、游離水固體顆粒及其它臟物帶入，否則易引起塔內(nèi)甘醇起泡，影響脫水和增大損耗。天然氣脫水工藝2023/3/1760天然氣脫水工藝三甘醇濃度和天然氣平衡水露點(diǎn)圖2023/3/1761天然氣脫水工藝脫水量和三甘醇循環(huán)量圖2023/3/1762天然氣脫水工藝4.6脫水及再生系統(tǒng)常見(jiàn)的問(wèn)題

a.甘醇氧化

b.甘醇裂解

c.甘醇PH值的調(diào)節(jié)

d.甘醇被污染

e.甘醇起泡

f.甘醇流失過(guò)大

g.水露點(diǎn)過(guò)高

h.接觸塔沖塔2023/3/1763天然氣脫水工藝

a.甘