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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( 四 )

生活经验天然气


2.4.1 膜分离脱水技术
膜分离技术的原理实际上是利用物质通过半透膜的可释性机理，其过程表现为混合物中各组分在压力差或浓度差等条件下通过界面膜进行传质，利用各组分在膜中不同的优先或选择渗透性实现组分分离 。天然气膜分离脱水技术就是利用特殊设计和制备的膜材料对天然气中酸性组分（如HO2、CO2和H2S）的优先选择渗透进行脱除，如醋酸纤维膜对水汽的渗透流速比甲烷要大500倍左右 ， 非常适合用于从天然气中脱除水分 。最先在工业上成功利用膜分离技术分离气体的是
Mosaton公司，该公司于1979年研制出用于分离CO2的PRISM膜分离器，分离效果较好 。20世纪80年代，国外开始研究用膜分离技术进行天然气脱水处理，截至目前该技术在工业中的应用主要集中在美国、加拿大和日本等国 。我国对天然气膜分离脱水技术的研发始于20世纪90年代 ， 中科院大连化学物理所和中科院长春应用化学所等单位对该技术进行了系统研究，并取得了很大的进展 。其中中科院大连物理研究所于1994年研制出了中空纤维膜脱水装置，并将该装置长庆气田进行了脱水试验 ， 并进一步开发出了天然气膜分离技术脱水工业试验装置，进行了现场试验，采用复合膜结构，膜组件构造是中空纤维式 。试验结果表面：在压力为4.6MPa时，净化天然气水露点达到-8℃~-13℃，甲烷回收率不低于98% 。另外，相比应用较为广泛的传统三甘醇脱水技术，其富甘醇液需要热能驱赶水分再生 ， 且在海上气处理平台占用空间大；膜分离脱水技术装置所具有特点对海上气田和偏远地区气田更具有吸引力和竞争力 。膜分离脱水技术虽然因其众多优点具有非常大的应用潜力，但如要广泛的工业应用仍需解决一些目前面临的问题，这些问题主要包括烃损失问题、膜的塑化和溶胀性问题、浓差极化问题和一次性投资较大问题 。另外，膜材料也是发展膜分离技术的关键问题之一，理想的膜材料应具有高透气性、良好的透气选择性、高强度、良好的热稳定性、化学稳定性和较好的成膜加工性能 。目前无机膜材料主要有无机致密膜和微孔膜两大类，有机膜有纤维素类、聚酰胺类和改性膜材料 。为了减少产品气损失，选择和开发承压能力更高、稳定性更好和选择性更高的膜材料已成为膜分离技术开发和研究的热点 。鉴于上述问题 ， 膜分离技术仍需加强基础研究，开发和研制高性能的分离膜材料；另一方面，应当将膜分离技术和其他处理技术相结合，利用各技术特有的优势，从而实现最优的工艺组合和最低的经济投资，为膜分离技术在天然气行业中的应用开拓更大的空间[5] 。
2.4.2 超音速脱水技术
天然气超音速脱水技术按照其原理属于传统方法中的冷冻分离法，该技术的发展基于航天技术的空气动力学应用成果 。它的核心部件为超音速分离器 ， 它利用拉瓦尔喷管使天然气在自身压力作用下加速到超音速，此时天然气温度和压力会急剧降低 ， 天然气中的水蒸汽将冷凝成小液滴，利用气流旋转将这些小液滴分离，并对干气进行再压缩 。天然气超音速脱水系统将膨胀机、分离器和压缩机的功能集中到一个管道中 ， 不仅简化了脱水系统也提高了系统的可靠性，使得该技术具有效率高、能耗低、体积小、运行成本低、环保、安全可靠和经济效益高等优点，克服了传统脱水技术的诸多缺点，被认为是天然气脱水领域的一项技术革命 。天然气超音速脱水技术由壳牌石油公司于1997年开始进行研究 ， 并通过一系列研究验证了该技术长期稳定的工作能力，并于1999年和2000年先后进行了现场试验和在马来西亚进行了第一套商业产品运行，取得了较好的效果 。近年来，俄罗斯ENGO属下的Translang公司针对超音速分离技术进行了大力研究 ， 并于2004年9月在西伯利亚成功投运了2台超音速分离装置，年产能超过4亿立方米，该系统至今运行良好 。国内对超音速脱水技术的研究较少 ， 胜利油田胜利工程设计咨询有限公司通过多年攻关，成功开展了室内超音速脱水试验和现场试验，研制出了天然气超音速脱水装置，并建立了国内第一个涡流气体净化分离装置实验台，完成了室内实验和现场中试 。另外 ， 北京工业大学刘中良教授在借鉴国际先进技术的基础上，与胜利油田合作 ， 对基于井口余压的高效超音速分离管技术进行了系统研发，并形成了具有自主知识产权的新型高效超音速天然气脱水净化技术 。试验表明，利用该技术可以非常有效地脱除天然气中的水分和重烃，脱水净化效果达到国际先进水平 。


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