【文章內容簡介】 氣露點可達73℃，但能耗高不宜處理含硫天然氣硅膠 濕容量高，易破碎 一般不單獨使用固體吸附法利用多孔介質表面對不同組分的吸附作用分子篩 高濕容量、高選擇性、露點降大于 120℃應用于深度脫水化學反應法 利用與的化學2HO反應可使氣體完全脫水，但再生困難 用于水分測定 流程簡述水是天然氣從采出至消費的各個處理加工步驟中最常見的雜質組分，且其含量經常達到飽和。冷凝水的局部積累將限制管道中天然氣的流率，降低輸氣量，而且水的存在使輸氣過程增加了不必要的動力消耗；液相水與 CO2 或 H2S 接觸后會產生具有腐蝕性的酸，H 2S 不僅導致常見的電化學腐蝕，它溶于水生成的 HS還會促使陰極放氫加快，HS 阻止原子氫結合為分子氫，從而造成大量原子態(tài)氫積聚在鋼材表面，導致鋼材氫鼓泡、氫脆及硫化合物應力腐蝕開裂（SSC） ；濕天然氣中經常遇到的另西南石油大學 化學化工學院 工程設計報告9一個麻煩問題是，其中所含水分和小分子氣體及其混合物可在較高的壓力和溫度高于 0 186。C 的條件下，形成一種外觀類似于冰的固體水合物。因此，天然氣一般都應先經脫水處理，使之達到規(guī)定的指標后才能進入輸氣干線。我國強制性國家標準規(guī)定：在天然氣交接點的溫度和壓力條件下，天然氣的水露點應該比最低環(huán)境溫度低 5 186。C。在 CO2 或 H2S 存在的情況下，目前海洋工程設計過程中認為只有當水露點比最低操作溫度低 10 186。C 時介質不具有腐蝕性。甘醇類化合物具有很強的吸濕性，其水溶液冰點較低，故其被廣泛應用于天然氣脫水。最初應用于工業(yè)的是二甘醇（DEG） ，上世紀 50 年代后主要采用三甘醇（TEG） ，其熱穩(wěn)定性更好，容易再生，蒸氣壓更低，且相同質量濃度下 TEG 可達到更大的露點降，而且 TEG 得毒性很微薄，沸點較高，常溫下基本不揮發(fā)，故使用時不會引起呼吸中毒，與皮膚接觸也不會造成傷害。因此，TEG 脫水方法是天然氣工業(yè)中應用最普遍的方法。TEG 脫水裝置主要包括兩部分：天然氣在壓力和常溫下脫水；富 TEG 溶液在低壓和高溫下再生（提濃） 。三甘醇脫水工藝流程圖所示流程包括了若干優(yōu)化操作方面的考慮，如以氣體 TEG 換熱器調節(jié)吸收塔頂溫度，以分流（或全部）富液換熱的方式控制進入閃蒸罐的富液溫度，以干氣汽提提高貧 TEG 的濃度，以及設置多種過濾器等。TEG 富液由吸收塔底部流出，經減壓后進入重沸器上部的富液精餾柱中的換熱盤管加熱后，進入閃蒸罐閃蒸，閃蒸氣進入燃料系統(tǒng)。閃蒸后的富液經緩沖罐后與熱的貧 TEG 換熱，然后進入富液精餾柱，與來自重沸器的蒸汽逆流接觸而得到部分提濃。在重沸器內，富液被加熱至約 200 186。C，除去其中絕大部分水分。隨后，TEG 溶液經貧液精餾柱后進入緩沖罐，與自下而上的氣提氣逆流接觸而進一步提濃。高溫 TEG 貧液在緩沖罐中與 TEG 富液換熱后。經冷卻器冷卻，再經 TEG 循環(huán)泵升壓后返回吸收塔上部。 主要工藝設備（1）原料氣分離器進入吸收塔的原料氣一般都含有固體和液體雜質。實踐證明，即使吸收塔與原料氣分離器位置非常近，也應該在二者之間安裝入口分離器。此分離器可以防止新鮮水或鹽水、液烴、化學劑或水合物抑制劑以及其他雜質等大量和偶然進入吸收塔中。即使這些雜質數(shù)量很少，也會給吸收和再生系統(tǒng)帶來很多問題：①、溶于甘醇溶液中的液烴可降低溶液的脫水能力，并使吸收塔中甘醇溶液起泡。不溶于甘醇溶液的液烴也會堵塞塔板，并使重沸器表面結焦；②游離水增加了甘醇液循環(huán)流率、重沸器熱負荷和燃料用量；③攜帶的鹽水（隨天然氣一起來自地層水）中所含鹽類，西南石油大學 化學化工學院 工程設計報告10可使設備和管線產生腐蝕，沉積在重沸器火管表面上還可使火管表面局部過熱產生熱斑甚至燒穿；④化學劑（例如緩沖劑、酸化壓裂液）可使甘醇溶液起泡，并具有腐蝕性。如果沉積在重沸器火管表面上，也可使其局部過熱；⑤固體雜質（例如泥沙、鐵砂）可使溶液起泡，使閥門、泵受到侵蝕，并可堵塞塔板或填料。（2）吸收塔濕天然氣氣流中含有較高的 CO2，不能使用碳鋼。推薦使用碳鋼內襯 316L，不銹鋼，依據(jù)工藝提供的計算模型依據(jù)，確定內襯的最高位置，一般到 1/2 位置，接觸塔頂不需要內襯，那里的干氣腐蝕性較弱。（3）天然氣/甘醇換熱器該換熱器一面是貧甘醇，另一側是脫水氣，兩種流體的腐蝕性都很弱。因此，碳鋼加 3mm 腐蝕性就滿足要求。（4）回流冷凝器和塔頂管線回流冷凝器和塔頂管線有水或甘醇水溶液冷凝，因此腐蝕嚴重。除水蒸氣外，塔頂?shù)臍饬髦羞€含有 CO2，以及被蒸出的甘醇輕度降解產物。這些物質溶解于冷凝水中，形成腐蝕性溶液。需要耐腐蝕性金屬來控制腐蝕，推薦使用奧氏體不銹鋼316L。而 304L 和 304L 有過失敗的事例，不推薦采用 304L 材質。雖然馬氏體材質同樣具有良好的抗 CO2腐蝕的性能，但由于馬氏體材質的焊接性能較弱，不推薦采用馬氏體不銹鋼。（5）TEG 精餾柱考慮到精餾柱中的溫度高于 100 186。C，此時有少量的水蒸氣和溶解的氣體，有一定的腐蝕性，推薦不使用不銹鋼 316L。（6）TEG 再生塔重沸器內通常只有輕微的腐蝕性，因為大部分水和溶解的氣體在閃蒸罐中北蒸發(fā)。但是，如果有固體沉積，在重沸器底部和火管上會產生腐蝕，可采用增加過濾設備的方法解決。推薦使用碳鋼材質 3mm 腐蝕裕量。（7）閃蒸罐預熱后的富甘醇將被閃蒸以去除溶解于 TEG 溶液中烴類氣體、CO 2和水。由于閃蒸氣中含有游離的水和 CO2腐蝕就會發(fā)生，因此，推薦使用碳鋼內襯 316L 不銹鋼。（8）過濾器固體過濾器和活性炭過濾器中的溫度比較高、CO 2的摩爾分數(shù)較大及高含水量，腐蝕較嚴重。推薦使用碳鋼加不銹鋼 316L 襯里或者全部 316L。西南石油大學 化學化工學院 工程設計報告11（9）貧/富甘醇換熱器在設計壽命年限較長時，為降低維護頻率，推薦使用不銹鋼 316L，如果建造施工允許的情況下，貧液端可以采用碳鋼材質。（10）緩沖罐在該容器中不含有任何濕的腐蝕性介質，甘醇緩沖罐內為貧甘醇，因此可以認為是無腐蝕性的。因此，推薦使用碳鋼材質加 3mm 腐蝕裕量。但考慮到建造調試階段存在著大氣腐蝕，因此在投產前應采取有效的措施來保證內壁不受腐蝕，如添加干燥劑或刷涂防銹油等。（11）輸送管線輸送富甘醇的管線，由于其降解產物如有機酸，會降低甘醇 PH 值，產生較強腐蝕環(huán)境，但對于從吸收塔到富液精餾柱換熱盤管的富甘醇管線，其溫度相對較低，還沒達到降解溫度，所以其 PH 值在安全的范圍這與實際檢測結果相吻合，腐蝕性不強，推薦使用碳鋼材質加 3mm 腐蝕裕量；輸送干氣和貧甘醇的管線使用碳鋼加 腐蝕裕量即可。 消耗相關設備能耗指標 水消耗表 12 脫水裝置水消耗量表給水 t/h使用地點循環(huán)水 新鮮水備注P1201(Ⅱ)/A、B 1 連續(xù) 電消耗表 13 脫水裝置電消耗量表電壓設備臺數(shù) 電機容量KW年工作時間 h使用地點操作 備用操作 備用年用電量備注P1201/AB 380 1 1 8000 連續(xù)注：未計裝置照明用電及儀表用電西南石油大學 化學化工學院 工程設計報告12 蒸汽消耗表 14 脫水裝置蒸汽消耗量表飽和蒸汽用量 t/h 產凝結水量 t/h使用地點蒸汽壓力凝結水壓力備注設備及管線伴熱、加熱 連續(xù)合計 三甘醇脫水的優(yōu)缺點西南石油大學 化學化工學院 工程設計報告13甘醇法脫水與固體吸附法脫水時目前采用的兩種天然氣脫水方法。對于甘醇脫水來講，由于三甘醇水露點降大、成本低和運行可靠，在各種甘醇化合物中其經濟效益最好，因而在國內外廣為采用。三甘醇脫水的優(yōu)點：1）投資較低；2）壓降較小，甘醇脫水的壓降為 35~70kpa；3）為連續(xù)操作，補充甘醇較容易；4）甘醇富液再生時，脫除 1kg 水所需熱量較少；5）甘醇脫水裝置可將天然氣中水含量降低到 ，如有貧液氣提柱，利用氣提再生，天然氣的水含量至少降到 ；三甘醇脫水的缺點：1）天然氣的露點要求低于32 186。C 時，需要采用氣提法進行再生；2）甘醇受污染或分解后具有腐蝕性。 節(jié)能 裝置能耗在天然氣脫水生產過程中采取有效措施保護好三甘醇，可以保證脫水裝置的長期穩(wěn)定運行，降低裝置故障機率，節(jié)約天然氣脫水的操作成本，通過現(xiàn)場的生產情況提出了一些保護三甘醇的有效措施，有利于延長三甘醇的使用壽命，降低天然氣脫水操作成本。三甘醇脫水屬于溶劑吸收法脫水。這種脫水系統(tǒng)包括分離器、吸收塔和三甘醇再生系統(tǒng)。存在的主要問題是：西南石油大學 化學化工學院 工程設計報告14系統(tǒng)比較復雜；○ 1三甘醇溶液再生過程的能耗比較大；○ 2三甘醇溶液會損失和被污染，因此需要補充和凈化；○ 3三甘醇與空氣接觸會發(fā)生氧化反應，生成有腐蝕性的有機酸?！?4所以，三甘醇脫水的投資和運行成本比較高。目前國內的橇裝三甘醇脫水系統(tǒng)多從國外引進。雖然性能比較好，但是也存在很多問題。如一次性投資比較大；各種零配件和消耗品不易購買，而且價格昂貴； 計量標準與我國現(xiàn)行標準不同；測量系統(tǒng)不適合我國的天然氣性質等。 節(jié)能措施①天然氣的攜帶損失盡管三甘醇的蒸汽壓很低，但出塔的天然氣仍要帶走一定量的甘醇，特別是在吸收塔背壓波動范圍大、氣流速度過快或氣量不穩(wěn)定的情況下，甘醇的攜帶損失更大。因此要保證吸收塔壓力在設定值很小的范圍內波動，在加減氣量時要緩沖慢操作，升壓速度不能過快，另外吸收應在設計處理范圍內工作。②鹽污染、高溫降解損失天然氣中攜帶的鹽類會直接污染甘醇，而且在重沸器中，當溫度升高，鹽在甘醇中的溶解下降。當甘醇中鹽類含量達到 200～300mg/L 時就開始在火管上沉積，達到 600～700mg/l 時，鹽的沉積速度加快，在火管上逐漸形成鹽垢不但會加速設備的腐蝕而且會引起局部的溫度升高導致甘醇降解，通過精餾柱出來的蒸汽有燒焦氣味或甘醇的顏色變深很快可以判斷火管上有鹽垢產生。增強天然氣進吸收之前過濾分離器的過濾分離效果，對分離器除塵設備及時排污、清洗，及時更換失效濾芯；甘醇機械過濾器、活性碳過濾器的壓差接近 100KPa 時立即對濾芯進行清洗或更換；控制好重沸器的溫度，將甘醇的再生溫度控制在 200186。C 以內，波動范圍在177。3186。C 內。遇到臨時停車隊甘醇循環(huán)系統(tǒng)清洗，保持甘醇循環(huán)系統(tǒng)及重沸器火管的干凈。③甘醇的氧化分解甘醇的 pH 值下降常伴有固體顆粒和焦質烴類的沉積，形成一