天然气脱水技术.docVIP

脱水的三种方法 1 冷却法 2 分子筛吸附法 3甘醇吸收法 0前言1884年Roozeboom提出了天然气水合物形成的相理论。此后不久,Villard在实验室合成了CH4、C2H6、C2H4、C2H2等的水合物。1919年,Scheffer和Meijer建立了一种新的动力学理论方法来直接分析天然气水合物,他们应用Clausius-Clapeyron方程建立三相平衡曲线,来推测水合物的组成。1990年,中国科学院兰州冰川冻土研究所冻土工程国家重点实验室科研人员曾与莫斯科大学冻土专业学者Ю.П.列别琴科博士成功地进行了天然气水合物人工合成实验。近来国内[1]的合成实验也取得了较大进展。天然气水合物(Catural Gas Hydrate,简称GasHydrate),…在油田，油库流体通常被水饱和。气体中含水会出现一些问题：·形成固体水合物，堵塞阀、弯头或管线·水和H2S或CO2共存时，出现腐蚀问题·水在管线中凝结会造成侵蚀或腐蚀问题通常，在气体厂使用脱水单元来满足管线规定。有几种不同的工艺可以用来脱水：乙二醇、硅胶，或者分子筛。天然气工业通常使用三酐醇（TEG）进行气体脱水，满足气体低露点温度的需要，我所在的气田均采用三甘醇脱水装置进行脱水，此装置在实际生产运用中效果很好。用的是国外引进橇装式TEG脱水装置我所在的气田采用3种脱水方式，J-T阀+乙二醇作为水合物抑制剂、三甘醇、分子筛。采用什么样的脱水方式主要和气质、投资等都有关系，一般气比较贫，不要求烃露点的采用三甘醇比较好；气较富考虑回收部分轻烃和液化气，温降要求不高的一般采用J-T阀+乙二醇作为水合物抑制剂较多；考虑深度回收轻烃和液化气，一般采用分子筛较多。三种方式中分子筛运行维护比较麻烦，三甘醇简单一些。脱水方法与脱水的深度以及天然气处理规模有关：深度脱水：采用分子筛吸附脱水。处理规模较大：采用TEG脱水。应用较多就这两种。天然气工业常用的脱水方法有膨胀冷却法、加压冷却法、固体吸附剂吸附法、溶剂吸收法等。目前世界上天然气脱水应用最多的方法是溶剂吸收法中的甘醇法, 而国内普遍采用的是三甘醇法。11天然气脱水的几种主要方法(1) 低温冷凝脱水　该方法采用各种方法把高压天然气节流降压致冷, 用低温分离法从天然气中回收凝析液。这种方法是国内气田中除三甘醇法外应用较多的天然气脱水工艺。长庆采气二厂、塔里木克拉2等均采用该方法, 它具有工艺简单、设备较少等优点, 但也有耗能高、水露点高等缺点。(2) J2T阀和透平膨胀机　J2T阀和透平膨胀机脱水属于低温冷凝方法脱水。对于高压天然气,冷却脱水是非常经济的。例如大庆油田目前采用很多透平膨胀机脱水, 四川的卧龙河和中坝气田则使用了J2T阀脱水。这些方法的缺点是: ①脱水循环的一部分处于水合物生成范围内, 容易生成水合物, 因此需要采取添加抑制剂等防止水合物生成的措施, 以及相应配套的抑制剂回收系统; ②需要深度脱水时需配备制冷设备, 会引起工程投资和使用成本的提高; ③透平膨胀机有高速运动部件, 制造难度大、可靠性差。(3) 三甘醇脱水　三甘醇脱水属于溶剂吸收法脱水, 在天然气工业中得到了广泛的应用。这种脱水系统包括分离器、吸收塔和三甘醇再生系统。存在的主要问题是: ①系统比较复杂; ②三甘醇溶液再生过程的能耗比较大; ③三甘醇溶液会损失和被污染, 因此需要补充和净化; ④三甘醇与空气接触会发生氧化反应, 生成有腐蚀性的有机酸。所以, 三甘醇脱水的投资和运行成本比较高。目前国内的橇装三甘醇脱水系统多从国外引进。虽然性能很好, 但是也存在很多问题。如一次性投资比较大; 各种零配件和消耗品不易购买, 而且价格昂贵; 计量标准与我国现行标准不同; 测量系统不适合我国的天然气性质等。例如四川大天池天然气输送干线引进的橇装三甘醇脱水系统, 1999年3月25日至7月27日试运行过程中, 日平均三甘醇消耗量为1119 kg, 而且随着装置运行时间延长, 三甘醇消耗逐渐增加。由于使用的三甘醇需要进口, 价格为36元/kg, 因此三甘醇消耗量成为影响生产成本的重要因素。(4) 分子筛脱水　分子筛脱水属于固体吸附法脱水, 脱水系统主要包括2个或3个处于脱水、再生和冷吹状态的干燥器, 以及再生气加热系统。分子筛脱水法更适合于深度脱水, 露点可以降低到-73 ℃以下。但是, 对于大装置, 设备投资和操作费用都比较高, 如果脱水要求的露点相同, 建设1座处理量为28万m3 /d的处理站, 分子筛脱水的投资比三甘醇多53%。另外, 分子筛脱水的再生过程能耗比较大, 干燥器下层的吸附剂需要经常更换。(5) 超音速脱水　作为新型脱水技术的超音速脱水, 国外主要是在壳牌石油公司支持下开展研究, 包括计算机数值模拟、实验室研究和现场试验研究