三种天然气脱水方法的比较

本科毕业设计翻译题目：三种天然气脱水方法的比较

学生姓名：岳韬

学号：10122113

专业班级：油气储运工程10-1班

指导教师：王鑫

2014年6月20日

中国石油大学（华东）本科毕业设计

目录

1引言 (1)

2脱水方法 (1)

2.1吸收法 (1)

2.2吸附 (2)

2.3冷凝 (4)

3实验 (5)

4结果 (5)

5讨论 (6)

缩略词 (7)

参考文献 (7)

第1章引言

三种天然气脱水方法的比较

Michal Netusil，Pavel Ditl

捷克技术大学过程工程系，布拉格6区,16607，捷克共和国

[2011年4月6日收稿，2011年5月23日修订]

摘要

本文比较在工业中广泛应用的三种天然气脱水方法：（1）三甘醇脱水（2）固体干燥剂脱水（3）蒸馏。根据它们所需的能量和适应性进行比较。通过一个能每小时处理105Nm饱和天然气的模型进行能量计算，其中饱和天然气为30℃，压力为7—20Mpa。出口天然气湿度与于压力为4Mpa气、露点为-10℃的气体相同。

关键词：气藏；地下储气库；天然气；天然气脱水

1引言

天然气脱水的主题一直与天然气储存紧密相连。天然气储存的想法之所以如此吸引人有两个基本的原因。第一，它可以减少对供应的依赖；第二，它能最大限度利用配气管网的储量。天然气在夏季需求量低时被储存起来，冬季取暖需要大量天然气时被取出来。地下储气库是最好的大量储存天然气的选择。欧盟现在最多有约130个地下储气库，最大理论总储量大约为95亿方。根据最新数据，到2020年欧洲还将额外储存70亿方[1]。

地下储气库有三种类型：（1）含水层（2）枯竭的油气田（3）盐穴库。每一种类型都有自己特有的物理性质。通常储气库内允许存储压力达到20MPa。当气体注入时压力升高，气体采出时压力下降。外输气体压力取决于后续配气管网。门站压力通常在7MPa。天然气温度通常在20-35℃。精确的温度随着储气库的位置和储存年限变化。储气库的缺点是储存时气体被水分饱和。在枯竭的油气田型地下储气库中，重烃还会污染储存气体。输气规范规定的允许湿度用天然气的露点温度表示。4MPa天然气的露点通常是-7℃[2]。这个值大致相当于4MPa下5gH2O/m3。饱和天然气的湿度。它由储气库的温度和压力决定。这些在气体加工工程技术手册数据手册（12版）20章得图20中有详细说明。天然气平均湿度比要求值高出五倍。因此在天然气输送前脱水是必要的流程。本文通过能量消耗和适用性比较工业中应用的脱水方法。

2脱水方法

2.1吸收法

第一种脱水方法是吸收。吸收剂通常用三甘醇（TEG）。吸收过程在一个接触器（板式塔或包床）进行。在里面三甘醇顺向流动，湿天然气逆向流动。接触过程中三甘醇吸水成为富液从接触器底部流出；富三甘醇继续流入换热器，然后流入闪蒸罐。换热器在汽提塔的顶部。

在这里蒸汽被从流体中释放出来实现分离。三甘醇进入三甘醇换热器的冷端。在这之后，加热的三甘醇被过滤后喷入塔中。从那里，三甘醇进入再沸器，在再沸器中水从三甘醇中沸出。再沸器内部温度不能超过三甘醇的分解温度208℃。再生的三甘醇被泵回三甘醇换热器的热端。整个过程如图1所示[3]。

图1 吸收脱水流程图

再生三甘醇的纯净度和循环率（L TEG/Kg H2O）受产出的天然气露点限制。汽提可以增强三甘醇再生。该专利由DRIZO设计，Poser-NAT、金手指、国际燃气已申请专利，以代替传统的汽提单元。Drizo 再生系统采用了可回收溶剂作为汽提介质。虽然该专利以异辛烷运行，但回收溶剂的典型组成为约60%的芳香烃，30%的环烷烃和10%的链烷烃。三相溶剂水分离器是这一方法的关键。该金手子再生系统在冷却罐的蒸汽空间中使用冷却线圈，冷却线圈使大量的蒸汽冷凝。冷凝水是水与富三甘醇的混合物。这需要进一步的分离环节[4]，强化再生系统，如图2所示。

图2 强化再生系统流程图

2.2吸附

第二种脱水方法是通过固体吸附剂脱水。该方法通常用分子筛、硅胶、或氧化铝。这些吸附剂物理性能比较见表1[5,6]。

表1 用于天然气脱水的吸附剂物理性能比较

属性硅胶氧化铝分子筛比表面积(㎡/g) 750−830210650−800空隙体积cm³/g0.4−0.450.210.27孔径22264-5设计能力

7-94-79-12（KgH2o/100Kgdesiccant）

密度(Kg/m³)721800-880690-720热容J/(Kg.K) 920240200

再生温度（℃）230240290

吸热量（J）325641833718

资料来源：Tagliabue (2009), Gandhidasan (2001)

吸附剂的吸附能力随压力升高而增加，随温度降低而降低。选择设计参数时需要将这些考虑进去。吸附塔常周期性工作，所以最少需要两个吸附床。通常情况下，一个床用于吸附，另一个进行再生。通过被预热的气体进行再生操作。如图3所示。

图3 变温吸附脱水流程图

用于TSA的加热器可以通过一个普通的燃烧器或者以蒸汽或热油为介质的管壳式换热器实现。再生气体进流过吸附剂进入冷却器（通常用冷空气），然后再进入分离器。吸附剂中吸附的水分大部分在这里被除去。顺流而下的湿天然气通常进入吸收塔，这样就避免了吸收剂的漂浮和散失。在塔底的干天然气与吸收剂逆向流动进行最后的接触，使再生过程完全进行。库马尔于1987年提出了分子再生过程的典型温度场模型[7]。曲线的形状表示出口的再生气体的温度场通常

由四个区域组成。它们由时间确定的边界A、B、C、D和温度确定的边界T A

、T B,、T C和T D。再生过程从点A开始。进入塔内的气体经过加热和吸收。大约从120℃（T B）开始湿气从吸附剂的毛孔开始蒸发。由于水蒸发消耗一部分热量，吸收剂比较缓慢地升温。从点C大概140℃（T C），可以假设所有的水分已经被