浅析天然气脱水新工艺新技术

浅析天然气脱水新工艺新技术
发布时间：2022-05-07T13:49:20.658Z 来源：《科学与技术》2022年1月2期作者：梁春燕
[导读] 当代社会对能源的需求量越来越大，
梁春燕
四川省鑫宇石油技术服务有限公司四川成都 610095
摘要：当代社会对能源的需求量越来越大，仅依靠传统煤矿资源必然无法满足新时期工业发展需求，提升天然气的应用范围可有效缓解能源危机。

需引起重视的是传统天然气脱水工艺、脱水技术存在效果差、净化效果一般的特点，必须积极进行天然气脱水新工艺和新技术的分析。

本文总结了传统天然气脱水技术的不足，分析了天然气脱水新工艺和新技术的特点及应用。

关键词：天然气；脱水新工艺；新技术
前言：新时期，天然气资源的发展有效解决了能源紧张的现状，为国家经济建设的进步提供了巨大推动力。

近年来，国内经济快速发展，使得天然气的研究程度逐渐朝着深化方向发展，带动了天然气开采和净化水平的提升。

结合工程实践，天然气脱水作为天然气净化的关键环节，对整个净化施工而言十分重要。

1.传统天然气脱水技术发展现状及问题
1.1低温分离技术
低温分离技术下，要合理利用天然气饱和含水量随着温度下降而减小、随着压力上升而减小的特点，促进被水汽饱和的天然气逐步降温、冷却。

该类脱水方法对设备的技术要求相对较低，操作设备简单、投资成本低。

低温分离技术使用中主要问题分析如下：天然气压力不够的情况下，必须及时增加增压设备、或者引入外界冷源，导致总成本偏大。

部分高硫天然气也会污染管道，对醇液回收会产生影响，负面影响便是尾气不达标、水资源污染等。

从安全、环保的角度出发，低温分离法并不适合用于高含硫的天然气脱水处理。

1.2溶剂吸收技术
脱水溶剂一般具有吸水能力高的特点，在吸收塔内进行天然气脱水处理时，必须考虑溶剂特点，并及时进行脱水净化。

一般采用三甘醇作为吸收剂。

脱水后，天然气露点低于-10℃，可满足天然气管道运输的水露点要求。

经过工艺方面的优化和改进，溶剂吸收脱水技术在天然气工业中也得到了良好应用，尤其是在改进脱水装置方面，可有效降低三甘醇的消耗量。

不但可满足生产要求，同时还是响应新时期经济效益、环保效益的重要举措。

对于含硫量偏大的天然气，需及时对原三甘醇脱水装置进行优化，合理利用汽提工艺流程，优化参数提升分离效率。

需引起重视的是，含硫天然气脱水处理期间，吸收剂会溶解硫化氢，对整个系统而言是一个安全隐患，同时二氧化硫的排放量也会明显超标，为此，可借助溶剂吸收富液气提技术降低硫化氢比例。

需引起重视的是：硫化氢含量增加，汽提气量明显增大，此时增压机容量也会增大，进而会导致运转困难、设计困难。

因此该技术仅适用于低含硫量的天然气脱水处理，同时还要有效结合再生系统设计、硫化物排放标准等进行分析。

现阶段，该技术主要问题分析如下：一是再生系统复杂度高，导致再生能耗偏大。

二是吸收剂容易被污染，进而会产生损失，同时氧化后会生成腐蚀性强的的酸性物质。

三是脱水设备设施体积大，维护难度增加。

四是当天然气中含有轻质油时，会朝着发泡方向发展。

天然气中的酸性物质极易腐蚀设备。

当下，脱水装置虽然性能好，但是投资量偏大、备品备件成本高，极易增加总成本。

1.3固体吸附技术
固体吸附法中，可合理利用吸附剂的吸附张力，保证天然气中的水分子逐步被吸附到孔表面，达到去除水分的目的。

工业上常用的吸附剂是分子筛，这一技术相对成熟，且应用范围较广。

脱水处理后，天然气的含水量露点可低于-100℃，可有效满足管道运输天然气对露点的要求，也可满足下游深冷回收、液化石油气及稳定轻烃的回收等要求，制冷温度较低的情况下还可进行乙烷回收。

分子筛脱水系统中包含大量的干燥器，这类设备包括再生、脱水、吹冷几大形式，此外还有再生器加热系统，上述系统综合运用的条件下，可确保分子筛脱水系统的正常操作。

2.天然气脱水新工艺新技术应用
2.1超音速脱水技术
超音速脱水技术有效结合了离心分离技术、超音速冷凝技术。

借助超音速分离器设备，可让天然气在超音速喷管内绝热膨胀降温，从而实现气态、液态的分离。

现阶段，该技术在国外已经逐步进入应用化阶段，但是国内方面仍处于试验阶段。

这一技术的应用优势分析如下：分离器的脱水性能良好，整体脱水效果较好，损耗较低。

一方面可降低露点，满足天然气管道运输对露点的要求，另一方面还能满足设备持续稳定的工作要求。

分离器设备包括扩压器、分离叶片、拉瓦尔喷管等。

其中拉瓦尔喷管的精度较高，气体速度可达到超音速水平。

分离叶片的功效体现在促进气流造旋，在旋转气流的带动下，液滴管壁区域形成液膜，然后经分离器排出。

扩压器则能使分离后的干气进入，并促进其快速降低到亚音速，使压力尽快恢复。

总体而言，超音速脱水技术可有效结合分离机、膨胀机、压缩机的功能，应用工艺简单，同时满足安全可靠的要求，不存在运动部件，未添加化学药剂，投资成本和运行成本相对较低，还可及时分离硫化氢、二氧化碳等物质。

国内针对上述技术进行研究，早在2003年，中石油联合江汉机械研究所进行了理论分析和数值模拟研究，后续研发期间，中石化与北京工业大学联合，共同开展了超音速分离管设备的研究，基本完成了数值模拟阶段的，进入室内试验研究过程。

现阶段，超音速脱水技术主要应用于天然气进入输送管道运输的处理过程，对天然气液化之前的脱水处理应用并不常见。

2.2膜分离脱水技术
膜分离脱水技术应用中，主要应用的是生物半透膜，可保证有选择性的筛出不同成分的物质，进而可使得不同成分在电位差、压力差、浓度差作用下实现半透膜物质传递。

天然气膜分离技术也遵循这一原理，可保证天然气中的不同成分完成选择性分离。

这一技术具有操作简单、实施成本低、维修率低、安全系数高等特点，总体而言性价比高。

虽然当下膜分离技术已经逐步达到成熟阶段，但是膜的塑形、溶剂性问题等尚未得到有效解决，需要进一步进行膜分离技术的研发，方可有效提高该技术的应用范围。

为了有效解决膜分离脱水问
题，需要从膜材料角度出发进行优质半透膜的研发。

理想的膜材料需保证具有较高的透气性，同时强度、热稳定性、化学稳定性、成膜加工工艺等也要满足新时期要求。

当下无机膜材料包括微孔膜和致密膜。

从降低产品损失的角度出发，必须选择耐压效果好、稳定性能高的材料。

此外，还可将膜分离脱水技术与其他技术结合，从而发挥各类技术的优势，以更低的成本投资获取更理想的脱水处理效果。

结语：日常生活和工业生产都离不开天然气，因此天然气脱水分离技术也显得越来越重要。

相关人员必须及时进行脱水技术的改进和研究，研发并推广投资成本低、环境污染小、脱水效果良好的技术。

天然气脱水技术的选择中，需有效结合脱水目标、脱水要求、脱水技术等进行经济和技术方面的比对，最终确定合适的脱水工艺。

随着脱水技术的研究日益深入，更为高效的脱水技术将逐步应用于天然气脱水净化中。

同时随着新工艺新技术的推广，天然气开发的成本也会逐步降低，获得良好的经济效益、环境效益。

参考文献;
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