天然氣脫水工藝綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u17425天然氣脫水工藝綜述 116101.1天然氣脫水研究現(xiàn)狀 1118411.2天然氣脫水工藝 2118821.3天然氣脫水工藝流程 31.1天然氣脫水研究現(xiàn)狀一般從油氣田里面所提取出來(lái)的天然氣都含有一定量的水，天然氣中的酸性物質(zhì)和水結(jié)合之后就會(huì)變成酸性溶液，那么就會(huì)使得采氣管道所具有的傳輸效率大大降低，并且還會(huì)對(duì)管道進(jìn)行腐蝕，所以需要針對(duì)天然氣中含有的水分進(jìn)行處理。用于天然氣脫水的方法有多種，天然氣凈化通常采用的脫水工藝方法有低溫分離、固體吸附和溶劑吸收三類方法。溶劑吸收法主要是通過(guò)一些親水醇類等溶劑和天然氣進(jìn)行充分接觸，這樣存在于天然氣里面的大部分水分就會(huì)被這些溶劑吸收。目前使用比較多的一種方法就是通過(guò)三甘醇以及二乙醇形成一個(gè)脫水工藝。如果條件允許的話，那么將一個(gè)富液汽提塔安裝在吸收塔的前部，這樣就可以使得被釋放的硫化氫再一次返回吸收塔，從而實(shí)現(xiàn)脫硫處理，這樣效率更高。固體吸附法利用的是吸附劑的吸附張力，來(lái)使天然氣中水分子被吸附劑內(nèi)的孔吸附而除去水分。工業(yè)上常用的吸附劑是分子篩，該技術(shù)相對(duì)成熟所以應(yīng)用也較廣。主要的特點(diǎn)就是功效較高，同時(shí)成本較低。這種方法讓具有較多孔的固體和天然氣進(jìn)行充分的接觸，這樣固體的表面就能夠?qū)λ诌M(jìn)行充分吸收。另外在使用這種方法的時(shí)候，要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行吸附塔的配備，這樣才能夠有效的確保連續(xù)吸水過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。低溫分離技術(shù)的原理是因?yàn)樘烊粴怙柡秃繒?huì)隨著溫度下降、壓力上升而逐漸減小的特點(diǎn)，使被水汽飽和的天然氣降溫冷卻，或者先給天然氣增壓后再降溫的方法。該脫水凈化方法對(duì)設(shè)備技術(shù)要求不高，且操作使用的設(shè)備簡(jiǎn)單、投資較低。低溫分離技術(shù)在實(shí)現(xiàn)天然氣脫水凈化的過(guò)程中，主要存在的問(wèn)題有：在天然氣壓力不夠時(shí)必須增加增壓設(shè)備或從外部引入冷源，所以總成本較高。而一些高含硫量的天然氣也會(huì)污染管道，影響醇液的回收，使尾氣排放不達(dá)標(biāo)、造成水資源污染等。考慮安全和環(huán)保方面的問(wèn)題，低溫分離法目前不適合用在高含硫的天然氣脫水處理中。近幾年來(lái)，新技術(shù)和新工藝被應(yīng)用到了天然氣脫水處理領(lǐng)域中，比如常見(jiàn)的技術(shù)有膜分離脫水技術(shù)和超音速脫水技術(shù)。這兩種技術(shù)在進(jìn)行天然氣脫水時(shí)設(shè)備體積較小、成本較低，且能耗少、操作維護(hù)簡(jiǎn)單、產(chǎn)生的污染少，可以彌補(bǔ)現(xiàn)在天然氣脫水處理系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備體積大、操作難度大、污染大、總運(yùn)行成本高的缺陷。所以這些新型脫水技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。膜分離脫水系統(tǒng)采用的是生物半透膜，有選擇性地進(jìn)出物質(zhì)中不同的成分，這樣可以使不同成分在電位差、壓力差或者濃度差的區(qū)別下通過(guò)半透膜實(shí)現(xiàn)物質(zhì)傳遞。天然氣膜分離技術(shù)也遵循該原理，可使天然氣中的不同成分進(jìn)行有選擇地脫離。該技術(shù)操作簡(jiǎn)單、設(shè)備和操作實(shí)施成本不高，維修量少，安全系數(shù)較高，總性價(jià)比較高。不過(guò)雖然膜分離技術(shù)已經(jīng)基本成熟，然而膜的塑性、溶劑性問(wèn)題還未得到很好的解決，需要進(jìn)一步對(duì)膜分離技術(shù)進(jìn)行研究改進(jìn)，才能進(jìn)一步提高該技術(shù)的應(yīng)用效率和使用范圍。1.2天然氣脫水工藝一般從油氣田里面所提取出來(lái)的天然氣都含有一定量的水，天然氣中的酸性物質(zhì)和水結(jié)合之后就會(huì)變成酸性溶液，那么就會(huì)使得采氣管道所具有的傳輸效率大大降低，并且還會(huì)對(duì)管道進(jìn)行腐蝕，所以需要針對(duì)天然氣中含有的水分進(jìn)行處理。天然氣凈化通常采用的脫水工藝方法有低溫分離、固體吸附和溶劑吸收三類方法。1.2.1低溫分離法低溫分離技術(shù)的工作原理是利用天然氣的飽和含水量會(huì)隨著溫度下降、壓力上升而逐漸減小的特點(diǎn)，使被水汽飽和的天然氣降溫冷卻，或者先給天然氣增壓后再降溫的方法。該脫水凈化方法對(duì)設(shè)備技術(shù)要求不高，且操作使用的設(shè)備簡(jiǎn)單、投資較低。目前該方法主要有節(jié)流膨脹制冷法和丙烷外部制冷法。傳統(tǒng)的膨脹脫水方法如節(jié)流膨脹、透平機(jī)膨脹等方法或適用范圍窄，或造價(jià)高、系統(tǒng)復(fù)雜，應(yīng)用具有較大的局限性。低溫分離技術(shù)在實(shí)現(xiàn)天然氣脫水凈化的過(guò)程中，主要存在的問(wèn)題有：在天然氣壓力不夠時(shí)必須增加增壓設(shè)備或從外部引入冷源，所以總成本較高。而一些高含硫量的天然氣也會(huì)污染管道，影響醇液的回收，使尾氣排放不達(dá)標(biāo)、造成水資源污染等?？紤]安全和環(huán)保方面的問(wèn)題，低溫分離法目前不適合用在高含硫的天然氣脫水處理中。1.2.2固體吸附法固體吸附法利用的是吸附劑的吸附張力，來(lái)使天然氣中水分子被吸附劑內(nèi)的孔吸附而除去水分，氣體中的水蒸氣吸附在分子篩、硅膠等吸附劑上達(dá)到脫水的目的，通過(guò)改變吸附劑壓力或溫度的方法改變平衡方向再生吸附劑。工業(yè)上常用的吸附劑是分子篩，該技術(shù)相對(duì)成熟所以應(yīng)用也較廣。在實(shí)現(xiàn)脫水以后的天然氣含水量露點(diǎn)可低于-100°C，滿足了管道運(yùn)輸天然氣對(duì)于露點(diǎn)的要求，也滿足了下游生冷回收和輕質(zhì)油輕烴回收裝置要求，在制冷溫度很低時(shí)還可以回收乙烷。目前該工藝應(yīng)用存在的問(wèn)題是，分子篩脫水系統(tǒng)中有大量的干燥器，這些干燥器可分成脫水、再生和吹冷幾種狀態(tài)，另外也包括再生器加熱系統(tǒng)，當(dāng)這些系統(tǒng)綜合運(yùn)作時(shí)可保證分子篩脫水系統(tǒng)的正常，但是分子篩系統(tǒng)本身投入較高，加上其所需設(shè)備和操作實(shí)施的成本也高，所以總造價(jià)成本和脫水效果不成正比。與甘醇吸收法相比，吸附法脫水后干氣體中水含量可低于1×10-6，對(duì)進(jìn)料氣溫度、壓力和流量變化不敏感，小流量脫水較經(jīng)濟(jì)。其缺點(diǎn)主要是需高能再生，回收率低，工藝較復(fù)雜，吸附劑易中毒和破碎，增大氣體壓降。因此，除小規(guī)模天然氣脫水外，吸附法脫水目前在天然氣領(lǐng)域應(yīng)用較少。1.3天然氣脫水工藝流程第一步對(duì)天然氣分離只需要大概進(jìn)行分離，天然氣第一次分離主要是出去其內(nèi)部的雜質(zhì)和水，然后在吸收塔頂端把天然氣導(dǎo)進(jìn)去，這樣做是為了讓貧甘醇溶液和天然氣充分接觸，在接觸時(shí)把水除掉實(shí)際上也可以理解為天然氣的干燥。再把干燥后的氣體導(dǎo)入三甘醇換熱器中去，把反應(yīng)后的氣體再導(dǎo)出來(lái)，將干氣輸出到管道外的部分。等到這個(gè)甘醇溶液先吸收了水分之后我們?cè)侔阉鼘?dǎo)入到再生塔里面。這些溶液經(jīng)過(guò)一系列的流動(dòng)發(fā)生了再生，使得能夠重復(fù)利用三甘醇。剛才我講的內(nèi)容就是此設(shè)計(jì)涉及到的三甘醇是如何脫水的工藝流程。吸收劑的選擇：三甘醇法是一種溶劑吸收法，它具有非常強(qiáng)的穩(wěn)定性，再生溫度一般在176℃到196℃間。通過(guò)查閱相關(guān)的文獻(xiàn)可知三甘醇(TEG)脫水法具有熱穩(wěn)定性好、運(yùn)行可靠、易再生等優(yōu)點(diǎn)。三甘醇法與CaCl2水溶液、二甘醇法相比的優(yōu)點(diǎn)有：投資與操作費(fèi)用低，不燃燒；在更換新鮮CaCl2前可無(wú)人值守。且可處理大流量的天然氣脫水。而CaCl2