天然氣脫水技術(shù)現狀

第40卷第4期上?；?2015年4月Shanghai Chemical Industry情報調砑天然氣脫水技術(shù)現狀王倩新疆油田公司采氣一廠(chǎng)(新疆克拉瑪依833400摘要天然氣行業(yè)正進(jìn)入快速發(fā)展的新階段,天然氣脫水有利于高效地開(kāi)發(fā)利用天然氣。介紹了國內目前使用的傳統天然氣脫水技術(shù)(包括溶劑吸收法、固體吸附法和低溫分離法)的應用情況,并對近年發(fā)展起來(lái)的超音速脫水法和膜分離法進(jìn)行了分析,說(shuō)明了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。新型天然氣脫水方法將逐步成為天然氣脫水領(lǐng)域的新趨勢。關(guān)鍵字天然氣脫水溶劑吸收三甘醇超音速膜分離中圖分類(lèi)號TE8680前言TEG法的優(yōu)點(diǎn):熱穩定性好、易再生、吸水性天然氣中含有大量的水蒸氣,而水分的存在會(huì )強、蒸汽壓低、氣相攜帶損失少且脫水后的天然氣水造成很多危害:(1)降低管道輸送能力,造成不必要露點(diǎn)可以降低到-30℃,完全可以滿(mǎn)足管輸對天然的動(dòng)力消耗;(2)在一定條件下,水蒸氣與天然氣形氣水露點(diǎn)的要求。成水合物,堵塞閥門(mén)、管道和設備;(3)若天然氣中IEG法的缺點(diǎn):系統較復雜;TEG再生能耗高;含有HS和CO2,與水接觸會(huì )形成酸液,腐蝕管路和TEG容易損失和被污染,需要及時(shí)補充和凈化;系設備。因此,必須對天然氣進(jìn)行脫水,以達到氣質(zhì)指統中有輕油存在時(shí)甘醇易起泡,高溫下甘醇溶液易標或使用要求。氧化生成具有腐蝕性的酸;使用的撬裝設備大多為天然氣脫水的實(shí)質(zhì)是其中的水蒸氣從飽和狀態(tài)進(jìn)口,投資和運行成本較高等。變?yōu)椴伙柡偷臓顟B(tài)。傳統的天然氣脫水方法主要有目前,國內的普光氣田、克拉2氣田、長(cháng)慶氣田溶劑吸收法、固體吸附法和低溫分離法等。近年來(lái),積元壩氣田均采用TEG吸收法脫水。膜分離法和超音速脫水法等新型的脫水方法和技術(shù)12固體吸附法也得到了大力發(fā)展。固體吸附法的原理是利用干燥劑的吸附張力使1傳統天然氣脫水技術(shù)天然氣中的水分子被干燥劑內孔吸附,從而將其除去。工業(yè)上常用硅膠、活性氧化鋁和分子篩作干燥1.1溶劑吸收法劑,其中分子篩脫水技術(shù)成熟可靠,應用最為廣泛。溶劑吸收法的基本原理是利用脫水溶劑對水的分子篩脫水技術(shù)適用于以下場(chǎng)合:要求天然氣吸收能力強而對天然氣、烴類(lèi)物質(zhì)的吸收能力弱的水露點(diǎn)低于-40℃;需要同時(shí)脫水脫烴以滿(mǎn)足烴、水特點(diǎn),在吸收塔內進(jìn)行氣液傳質(zhì)從而脫除天然氣中露點(diǎn)的要求;天然氣需要同時(shí)脫水和凈化;對高酸性的水分天然氣進(jìn)行脫水且脫水的同時(shí)要脫去微量硫化物因為醇類(lèi)化合物吸水性強,故相對分子質(zhì)量較(COS、HS、CS2、硫醇)。高的醇類(lèi)常被用作脫水溶劑,例如乙二醇(EG)、二分子篩法具有占地面積小、吸附性和選擇性強、甘醇(DFG)和三甘醇(TEG)等。工業(yè)上TEG作為脫吸附容量大、使用壽命長(cháng)、不易被液態(tài)水破壞以及對水溶劑使用最為普遍,其工藝設備主要包括吸收塔、天然氣物性和負荷變化不敏感等優(yōu)點(diǎn)。脫水后干氣再生塔、貧/富液換熱器、閃蒸罐、貧液/干氣換熱器中水的體積TYH中國煤化工低至-100℃,CNMHG作者簡(jiǎn)介:王倩女1989年生碩士研究生助理工程師30·上?；さ?0卷適用于深度脫水。分子篩法不僅可以達到管輸天然氣的露點(diǎn)要求,而且能夠滿(mǎn)足下游深冷回收液化石分離段油氣(IPG)和輕油的輕烴回收裝置的要求,當制冷7MPa20c拉瓦爾噴管分離葉片氣液分離段溫度更低時(shí),還可以回收乙烷網(wǎng)。擴壓段分子篩的法缺點(diǎn)是設備投資和操作費用高,干燥劑易中毒和破碎,分子篩再生過(guò)程能耗大,氣體壓降大,天然氣中的重烴、CO2、H2S等會(huì )污染固體吸附圖1超音速分離器簡(jiǎn)圖劑。汞等雜質(zhì)塔里木氣田的輪南作業(yè)區、塔中作業(yè)區和桑吉超音速脫水法的優(yōu)點(diǎn):系統簡(jiǎn)單體積小、可靠性作業(yè)區均采用分子篩脫水裝置對天然氣進(jìn)行脫水。高、操作方便、運行費用低;無(wú)需添加化學(xué)試劑,安全13低溫分離法環(huán)保;利用天然氣自身壓力工作,節約能源。低溫分離法是利用天然氣飽和含水量隨著(zhù)壓力目前,超音速脫水技術(shù)在國外已進(jìn)入商業(yè)應用升高、溫度降低而降低的特點(diǎn),將飽和天然氣冷卻降2003年12月,馬來(lái)西亞的B海上平臺安裝了第溫或先增壓再降溫從而脫水的方法。低溫分離法屬一個(gè)商業(yè)化的超音速脫水系統,而國內在這方面的于物理脫水,主要分為膨脹制冷法和丙烷制冷法。膨研究較少。與傳統的脫水技術(shù)相比,超音速脫水是脹制冷法又可分為J-T閥節流制冷和透平膨脹機制種新型的節能環(huán)保天然氣脫水技術(shù),擁有顯著(zhù)的優(yōu)冷等方法。為了防止天然氣在節流前后迅速降溫而勢和廣闊的市場(chǎng)實(shí)際應用前景,因此應大力開(kāi)發(fā)和生成水合物,J-T節流制冷法需要在預冷器前注入推廣,盡快實(shí)現其在國內工業(yè)上的廣泛應用。水合物抑制劑閂。22膜分離法低溫分離法優(yōu)點(diǎn):設備簡(jiǎn)單、投資低、特別適用天然氣膜分離是在壓力的驅動(dòng)下,各氣體因透于高壓氣體。過(guò)膜時(shí)的滲透率不同而被分離的過(guò)程。膜分離法的低溫分離法缺點(diǎn):能耗高、水露點(diǎn)高;脫水循環(huán)基本原理見(jiàn)圖2。根據材料的不同,分離膜可分為無(wú)的一部分在生成水合物范圍內,需添加抑制劑等防機膜和有機膜。無(wú)機膜主要有無(wú)機致密膜和微孔膜止水合物的形成,并設置配套的抑制劑回收系統;如兩類(lèi),有機膜主要包括纖維素類(lèi)、改性膜材料和聚酰需深度脫水要增加制冷設備,造成工程投資和使用胺類(lèi)。由于有機膜的成本比無(wú)機膜低1~2個(gè)數量級成本的增加。目前膜分離法實(shí)際使用的多數是有機膜,膜材料主在國內氣田中,低溫分離法是除TEG法以外應要是聚酰亞胺和醋酸纖維素。醋酸纖維膜對水氣的用較多的天然氣脫水技術(shù),主要用于高壓氣田?？死瓭B透流速較甲烷高500倍左右,特別適用于天然氣2氣田、長(cháng)慶采氣二廠(chǎng)等均采用該方法。中水分的脫除。雖然醋酸纖維素在實(shí)際操作條件下2新型天然氣脫水技術(shù)的分離因子不是很高,但由于價(jià)格便宜,仍然是目前天然氣凈化使用最廣的膜材料。21超音速脫水法超音速脫水法屬于低溫冷凝脫水技術(shù),其基本原料氣產(chǎn)品氣原理是利用拉瓦爾噴管使氣體在一定壓力下加速到滲透廢氣超音速,使其溫度和壓力大幅下降,氣體中的水蒸氣凝結成小液滴,在超音速氣流中被旋轉分離出,然后對干氣進(jìn)行再壓縮。超音速分離器簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。天然氣超音速脫水法將膨脹機、分離器與壓縮圖2膜法脫水基本原理機的功能集中到一個(gè)管道內,使脫水系統大大簡(jiǎn)膜分離法的優(yōu)點(diǎn):工藝簡(jiǎn)單,易操作成本低、能化,系統可靠性和效率得到提高,且不需要添加任耗低;無(wú)運中國煤化工小;利用天然何化學(xué)試劑。超音速脫水法可以有效降低投資費用氣自身壓力CNMH(略不計;不添并減少環(huán)境污染,還可脫除天然氣中的CO2、HS和加其他試劑,無(wú)需再生、無(wú)二次污染第4期王倩:天然氣脫水技術(shù)現狀膜分離法的缺點(diǎn):塑化作用對膜的性能有一定(2]何茂林,梁政,李永生.天然氣三甘醇脫水裝置的國產(chǎn)影響;在滲透過(guò)程中CH4隨水分進(jìn)入滲透氣中,造成化研究鉆采工藝,2007.3004).102-10烴損失(損失率為5%-6%);一次性投資較大等?！?]王念兵,王東芳,張輝.天然氣三甘醇脫水系統匚藝技為了減少產(chǎn)品氣的損失,使膜能承受更高壓力術(shù)J油氣田地面工程,2003,22(5}:80需要進(jìn)一步提高膜的穩定性,開(kāi)發(fā)選擇性更高的膜。4]謝書(shū)圣,徐心茹,楊敬一.等.天然氣三甘醇脫水系統隨著(zhù)制膜工藝和新型膜技術(shù)的不斷提高,天然氣膜吸收塔模擬計算研究[.計算機與應用化學(xué),2011,28(3:343-346分離法脫水會(huì )得到更大的發(fā)展。15]張加奇.三甘醇脫水和分子篩脫水對比探究中國石3結語(yǔ)油和化工標準與質(zhì)量,2013(12:376]胡耀強,何飛,韓建紅.天然氣脫水技術(shù)化學(xué)工程目前,天然氣的需求量較從前而言大幅增長(cháng),天與裝備.20133)151-153然氣行業(yè)正進(jìn)入快速發(fā)展的新階段,因此如何高效胡曉敏,陸水康,曾亮泉.分子篩脫水工藝U天然氣開(kāi)發(fā)利用天然氣是必須重視的課題。在選擇天然氣與石油,2008,26139-4脫水方法前,應當充分考慮脫水的目的要求、處理8祁亞玲,天然氣水合物和天然氣脫水新工藝探計天的規模和各技術(shù)的特點(diǎn),并進(jìn)行經(jīng)濟和技術(shù)對比,最然氣與石油.2006.24(6):35-38終選定最適用的脫水技術(shù)極其配套工藝。針對新興9)何策,張曉東國內外天然氣脫水設備技術(shù)現狀及發(fā)展趨勢J]石油機械,2008.36l)69-73.的天然氣脫水技術(shù)(如超音速和膜分離等),要大力10何策程雁,額日其太.天然氣超音速脫水技術(shù)評析研發(fā)和推廣,并將其與傳統的脫水T藝相結合,形成石油機械,2006.34(5:0-72.天然氣集成處理技術(shù),從而大幅度優(yōu)化工藝組合,降11宋婧、王麗,陳家慶,等.噴管超音速分離技術(shù)在天然低經(jīng)濟成本。氣脫水中的應用研究北京石油化工學(xué)院學(xué)報,參考文獻2010,18(1):21-26I]馬衛鋒,張勇,李剛,等.國內外天然氣脫水技術(shù)發(fā)展[12】魏星,黃維菊陳文梅,國內外膜分離法天然氣脫水研現狀及趨勢[管道技術(shù)與設備.2011(6:49-51究現狀過(guò)濾與分離,2007,17(4:37-41收稿日期:2015年1月The Development Status of Natural Gas DehydrationTechnologyWang QianAbstract: Natural gas industry is entering a new stage of rapid development. Natural gas dehydthe efficient development and utilization of natural gas. Introduces the application situations of traditional natural gas dehy-dration technologies used in China at present, including solvent absorption, solid desiccant adsorption and low temperatureseparation. Analyzes the supersonic dehydration method and membrane separation method which are developed in recentyears, and illustrates their respective advantages and disadvantages. The new methods for dehydration of natural gas willgradually become a new trend in the field of natural gas dehydrationKey words: Natural gas dehydration; Solvent absorption; Triethylene glycol; Supersonic; Membrane separation為稻田定制的創(chuàng )新產(chǎn)品 Selina豐富巴斯夫水稻產(chǎn)品組合巴斯夫最近正式推出 Selina保護作物周?chē)沫h(huán)境。該產(chǎn)品現已微膠囊技術(shù)可確保有效成分F5創(chuàng )新殺菌劑,以幫助農民提高水稻在印尼上市,最近將陸續在其它水在稻葉表面精確釋放。與傳統劑型生產(chǎn)效率和質(zhì)量。其獨特之處在于稻主產(chǎn)國推出。比這種新的微膠袁技術(shù)更好的采用了全新的微膠囊技術(shù),可確保 Selina是一種專(zhuān)為水稻開(kāi)中國煤化工學(xué)特性,對環(huán)境有效成分長(cháng)效釋放,從而提高產(chǎn)品的高效解決方案,可在防治真1CNMHG夫專(zhuān)知“一體性能、延長(cháng)起效時(shí)間,同時(shí)更好地害的同時(shí)保護水田環(huán)境。其獨有的化”的成果。