天然气深冷装置分子筛脱水系统研究

2019年5月
| 79
7 经济效益
ER55-Ti 盘条，其生产成本平均为4135元/t ，
φ5.5mm 的盘条销售价格平均4560元/t ，盘条的平均利润为425元/t 。

8 结论
ER55-Ti 焊线钢通过盘条的冶金质量评定，拔丝以及焊丝施焊评定等试验，可以得出以下结论。

(1)ER55-Ti 焊线钢的化学成分和物理性能，均达到既定标准要求，表明钢的冶炼与轧制工艺设计合理和可行。

(2)ER55-Ti 焊丝，通过添加Cr 元素，使之具有耐大气腐蚀性能，通过周期浸润试验，证明通过Cr 成分的加入后焊丝可以满足耐候性焊接工艺的要求。

这是其他产品所不具备的。

(3)φ5.5mm 盘条顺利地拉拔成φ1.2mm 以下的焊丝，显示ER55-Ti 具有良好的拉拔性能，可以满足CO 2气体保护焊丝的拔丝要求。

(4)ER55-Ti 焊丝的用户评定显示，该焊丝焊接工艺稳定、金属飞溅小，焊缝成型性良好，熔敷金属力学性能优于ER50-6和ER55-D2-Ti 等同类焊丝，居国内先进水平。

参考文献：
[1]李亚江.焊接冶金学(金属焊接性)[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2]中国机械工程学会，中国材料研究学会，中国材料工程大典编委会.中国材料工程大典：第23卷材料焊接工程[M].北京:化学工业出版社，2006.
[3]王宗杰.焊接工程综合试验技术[M].北京:机械工业出版社，1997.
[4]中国机械工程学会焊接分会.焊接词典.2版[M].北京:机械工业出版社，1998.
[5]周振丰.焊接冶金学(金属焊接性)[M].北京:机械工业出版社，2000.
参考文献：
[1]王涛，朱燕娟. 我国高岭土资源开发现状及展望[J].科技资讯，2005,(18):96.
[2]程宏飞，刘钦甫. 我国高岭土的研究进展[J].化工矿产地质，2008,30(2):125.
[3]王苑，周汉文. 广西合浦清水江高岭土矿的矿物学研究[J].地质科技情报，2008,28(1):42.
[4]刘纯波. 湖南高岭土的资源类型及地质高岭土的开发利用研究[D].长沙:中南大学，2004.
[5]饶宗旺.吉水高岭土原矿理化性能分析及成瓷应用的研究[J].中国陶瓷，2017.
[6]南京大学地质学系统矿物岩石学教研室. 粉晶X-射线物相分析[M].南京:地质出版社，1980,240.
上接第70页(文章题目:南康铜锣形高岭土在日用
陶瓷中的应用研究)天然气深冷装置分子筛
脱水系统研究
董国庆1 田明磊2 孟琦3
(1.大庆油田有限责任公司天然气分公司油气加工
三大队北I-1深冷站，黑龙江 大庆 163712； 2.中国石油管道局工程有限公司设计分公司，
河北 廊坊 065000；
3.大庆油田有限责任公司天然气分公司油气加工
九大队红压深冷站，黑龙江 大庆 163712)
摘要：目前，分子筛脱水是深冷装置中应用相对广泛，技术相对成熟的脱水系统。

文章阐述了天然气脱水对深冷装置稳定运行的重要性，研究了分子筛脱水系统的工艺原理，分析了入口温度、吸附周期、再生气的流量、温度等因素对分子筛脱水效果以及分子筛使用寿命的影响，为分子筛脱水系统各工况的选择提供技术支持。

关键词：深冷；分子筛；脱水；影响因素
0 引言
近年来，随着我国经济建设的飞速发展，人民生活水平的不断提高，对能源的需求日益增加。

而天然气作为重要的清洁能源，使用范围也越来越广，需求量也逐年增加，气井气的资源有限，因此对油田伴生气的处理显得格外重要。

天然气深冷装置主要将油田伴生气中的烃组份、水分以及杂质等脱除后进行商品气外输，深冷装置中，脱水单元后有冷冻单元，温度能够达到-70～-100℃，如脱水后露点不合格，将会使后续单元发生冻堵，影响装置的稳定运行。

同时在我国北方，冬季外温能够达到-20～-30℃，如外输商品气中含水，将导致输气管线冻堵，将对下游商品气用户的用气产生极大的影响，因此如何将天然气中的水分脱除，达到生产、外输、使用的要求，已经成为天然气处理装置重要的研究课题。

1 常用的天然气脱水方法
目前，常用的天然气脱水工艺主要有以下几种：(1)甘醇吸附法。

利用甘醇的亲水性，将天然气中的水分吸附出来，该吸附过程为可逆过程，甘醇可以再生重复利用。

但是由于其脱水深度有限，露点多高于-46℃，不适用与对露点要求高的地方。

(2)固体分子筛吸附法。

分子筛中具有众多小孔径，在含水天然气通过时，将分子较大的水分阻挡在孔径之外，以此达到天然气与水分离的效果。

利用分子筛脱水可以将露点降低至-90～-100℃，使用与对脱水深度要求高的地方。

(3)冷却脱水法。

该方法分离时间长，且脱水深度浅，不适用于处理量大，对脱水效果要求高的地方。

天然气深冷处理装置脱甲烷塔顶负温能够达到-70～-100℃，
技术与信息
80 | 2019年5月量过低，达不到再生效果，倒床吸附容量变小，最终影响分子筛的吸附效果。

再生气流量的计算要综合考虑天然气处理量、含水率、分子筛性质等因素。

再生气的含水率也是影响分子筛再生效果的一个重要因素，如含水量过高，无法将分子筛中吸附的水分带走，影响再生效果。

如再生气中，烃含量过高，在降压时会有烃析出，堵塞分子筛的孔径，影响分子筛的吸附能力及使用寿命。

综上分子筛再生气气源应引自含水率较低且经过脱烃处理后的外输气调节阀前。

合理的再生气流量选择以及严格的再生气性质的把控，能够有效的保证分子筛的再生效果，保障分子筛的吸水负荷。

2.5 再生气温度
再生气温度是影响分子筛再生的重要因素，如果温度达不到，再生效果不合格或会使再生周期加长，影响分子筛的脱水效果，如果再生温度过高，一方面会增加再生气加热器的能耗，另一方面，温度越高，分子筛的使用寿命越短，提高分子筛的更换频率，增加更换费用。

再生气温度应根据装置实际运行情况，气质条件，再生气流量等因素进行选择，并且根据运行工况的改变进行阶段性的调整，以达到保护分子筛，延长分子筛使用寿命，保障分子筛再生、吸附效果，同时降低能耗的效果。

3 结论
分子筛脱水系统是天然气深冷处理装置中极其重要的单元之一，天然气脱水后露点达到要求是后面冷冻单元不发生冻堵的重要前提。

因此在运行过程中必须实时监控。

对各项数据必须根据装置的运行情况及分子筛的使用情况进行实时调节。

(1)合理的调节分子筛吸附塔入口温度(吸附温度)不但能够有效的提升分子筛脱水效果，延长分子筛的使用寿命，还能减少深冷装置天然气在脱水环节的烃损失，增加烃产量。

(2)分子筛吸附周期的调节应根据原料气含水量以及装置的实际运行情况确定合理的吸附周期，并分阶段的进行调整。

在分子筛吸附效率下降时，应采用缩短吸附周期，保障吸附效果，增加再生气量或提升再生气温度，保障再生效果。

(3)应合理地控制分子筛的充泄压速度，减少分子筛的粉化损失，保障分子筛安全有效的运行。

(4)要严格控制再生气的含水量及含烃量，选取合适的再生气气源、流量及温度工况，减少装置能耗，保障分子筛的再生效果，增加分子筛的使用寿命。

参考文献：
[1]陆永康，康洪波，王非.原料天然气脱硫脱水工艺技术方案的选择[J].化工技术经济，2004,22(4):24-27.
[2]吉红军，梁成宁，邢艳霞，等.分子筛脱水技术简介[J].山东化工，2013,42(6):26-28．
[3]鲁卫国，何巍，尹兆林，等.干燥系统的工艺改造及优化操作[J].乙烯工业，2001,13(2):31-34.
[4]王金星.深冷装置分子筛脱水效果研究[D].大庆:大庆石油学院，2008.
对脱水深度的要求极高，并且处理量大，因此分子筛吸附法脱水是目前深冷装置应用最广泛的脱水工艺。

2 分子筛再生的影响因素
2.1 原料气入口温度
原料气入口温度即分子筛吸附温度，根据水液化凝结特性，在无水合物生成的条件下，温度越低，越有利于天然气中水的脱除，但是在天然气深冷处理装置中，温度过低会导致烃组份冷凝下来，减少了烃产量。

因此在对分子筛吸附温度进行设计时，必须充分考虑原料气组份，结合装置的生产情况来调节分子筛脱水系统上游的空冷器或水冷器换热后原料气的出口温度。

中国冬季寒冷的北部地区，根据环境及生产工况多选用4A型分子筛，在其他工况不变的情况下，当入口温度在20～33℃的条件下，分子筛的使用寿命能够达到900天，当温度在40～50℃的条件下，使用寿命大约为500天，由此可以看出，在低温的条件下，分子筛的使用寿命更长，有利于减少分子筛更换的费用。

但是，温度降低将减少伴生气中烃的产量，因此，在吸附温度选择时还应充分考虑损失的烃量与更换分子筛费用之间的经济性对比，以选择合适的吸附温度。

2.2 吸附周期
针对一塔吸附，一塔再生流程，吸附周期与再生周期时长相同。

如吸附时间过短，虽能保证分子筛的吸附效果，但是会使分子筛再生不充分，最终导致脱水不完全。

同理如再生时间过长，将无法保证分子筛的吸附效果。

在分子筛使用末期，吸附效果下降，可以采用缩短吸附时间，减少吸附水量，提升再生气流量及温度的方式，缩短再生时间，以此可同时保证吸附及再生效果。

选择合理的吸附周期，既可以保证分子筛脱水系统的运行效果，还可以降低装置的运行能耗，同时还会增加分子筛的使用寿命。

因此要根据原料气含水量以及装置的实际运行情况确定合理的吸附周期，并分阶段的调整分子筛脱水系统的吸附周期。

2.3 充压及泄压速度
由于压力低有利于分子筛的再生效果，因此在分子筛吸附塔再生之前会有泄压过程，再生结束，吸附之前会有充压过程。

如充压速度过快，易造成吸附塔内分子筛振动，导致床层松动，最终造成分子筛粉化，粉化的分子筛随气进入下游装置，导致换热器换热效果变差，分子筛床层压力升高，冷箱压差变大，影响装置的正常运行，缩短分子筛的使用寿命。

分子筛升降压速率多规定小于0.3MPa/min，应以此为标准结合装置的实际运行情况调整分子筛脱水系统的升、将压时序阀开关速度。

以确保分子筛安全稳定的运行，同时增加分子筛的使用寿命。

2.4 再生气的流量及性质
分子筛在再生过程中，再生气为其提供热吹、冷吹气源。

因此再生气的流量将直接影响分子筛的再生效果，如再生气的流量过大，会使再生气加热器的负荷升高，能耗增加；如再生气流。