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天然气脱水的方法有低温分离 天然气低温分离脱水工艺流程

生活经验天然气

第2章 天然气脱水工艺
2.1 天然气脱水概述
自地层采出的天然气及脱硫后的天然气中一般都含有饱和水蒸气，水分的存在会给天然气的输送和加工造成困难 。天然气在输送和加工时需要冷却的温度越低，对其含水量的要求就越严格，因此必须对天然气进行脱水处理，以达到规定的水汽含量指标 。天然气中的含水量有两种表示方法，即“绝对含水量”及“露点温度” 。绝对含水量指单位体积天然气中含有的水汽质量；露点温度指在一定压力下，天然气中的水蒸气开始冷凝结露的温度 。一般情况下管输天然气的露点温度应比输气管线最低环境温度低5～10℃ 。
用于天然气脱水的方法有多种，可分为溶剂吸收法、固体吸附法、直接冷却法和化学反应法等 ， 其中化学反应法在天然气工业中用的极少，而溶剂吸收法、固体吸附法较为普遍 。随着科学研究和科学技术的发展，在传统的天然气脱水方法不断得到完善和提高的同时，对新的脱水工艺也不断进行探索 ， 如当前天然气脱水工业中的膜分离法就是一种新型的脱水方法 。
天然气的“脱水”是指脱除水蒸汽 。所有的天然气都在某种程度上含有水蒸汽 。天然气要脱除水蒸汽的原因是：
1、水和天然气能形成固体水合物，堵塞设备；
2、含液态水的天然气具有腐蚀性，尤其是当天然气中含有CO2和H2S时更为严重；
3、天然气中的水蒸汽在管线中凝析，可能形成段塞流 。
2.2 天然气脱水方法
天然气脱水的方法一般包括低温法、溶剂吸收法、固体吸附法、化学反应法和膜分离法等 。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 。
2.2.1 溶剂吸收法
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?。?处理量不太大时，尽量采用撬装装置 。
2.2.2 固体吸收法
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组分在其内外表面上，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 。


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