第7章天然气的脱水三甘醇

因此甘醇水溶液可将天然气中的水蒸气萃 取出来形成甘醇稀溶液，使天然气中水汽 量大幅度下降。6ຫໍສະໝຸດ 2、甘醇的物理性质7
一甘醇（乙二醇）、二甘醇、三甘醇、四甘醇 分子量增大、粘度增大、脱水露点降变小。
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三甘醇（TEG）的优点是：
(1) 沸点较高(285.5℃)，比二甘醇（244.8 ℃） 约高40℃，可在较高的温度下再生，即使在 常压下再生贫液浓度也可达 98.5 ～ 98.7% 以 上，因而露点降比二甘醇多8～22℃左右。
基本要求

了解天然气脱水的必要性、脱水方法和 脱水深度； 重点掌握溶剂吸收脱水和固体吸附脱水 的原理、工艺流程和工艺计算。

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第一节 概 述
水的危害（为何要脱水？）： 天然气中液相水存在时，在一定条件 下会形成水合物，堵塞管路、设备、影 响集输生产的正常进行。 对于含有 CO 2 、 H 2 S 等酸性气体的天 然气，由于液相水的存在，会造成设备、 管道的腐蚀。
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通常所设计的三甘醇装置的入口气体温 度都在26~43C之间。
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2．塔内压力 认为3.45~8.27MPa的脱水压力是最经 济的。
为什么？
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3．贫甘醇的温度
多数设计要求贫甘醇温度较吸收塔的 出口气体温度高10C。
为什么？
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4．吸收塔的塔板数 在甘醇循环率和贫甘醇浓度恒定情况下， 塔板数越多，露点降越大。 由于再沸器的热负荷与甘醇循环率有直 接的关系，故所用的塔板数愈多，节约 燃料也愈多。通常多数塔板都定为6~8 块。
入口分离器 除去自由水、液烃和盐 水，以避免由于溶液发泡而造成的溶 剂损失和塔效率的下降；
雾液分离器 分离干气携带的ＴＥＧ 吸 收 塔 是气流传质的场所，使气相 中的水分转入ＴＥＧ中；
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流程中各设备的作用是：
泵
输送设备；
冷却贫甘醇以达到需要的温
贫液冷却器 度；
闪 蒸 器 使富液闪蒸除去进入富液中的 轻组分，减少再生塔的再生负荷； 贫／富液热交换器 使贫液温度下降，富 液温度升高，充分利用热能；
(2) 蒸气压较低。 27 ℃时，仅为二甘醇的 20%，因而损耗小。 (3) 热力学性质稳定。理论热分解温度 (206.7℃)约比二甘醇（164.4 ℃）高40℃。
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二、三甘醇吸收脱水的原理流程
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图7-6所示为一典型 的板式吸收塔。脱水 吸收塔通常有6~12个 塔盘。
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流程中各设备的作用是：
共沸剂最常用的是异辛烷。可将甘醇溶 液提浓至99.99%(质)，干气露点可低达 -73℃。
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三、三甘醇法脱水的工艺参数选取原则 影响脱水效果的因素包括：贫三甘醇的浓 度、三甘醇循环速率、处理量、操作压力 和温度以及影响平衡过程的其它因素。
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1．入口气体温度
（1）在恒定压力条件下，当入口气体 温度升高时，入口气体的含水量增加。 也就是说，在较高的温度下，甘醇不 得不清除更多的水量才能符合要求。
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7．汽提气 甘醇同汽提气的接触能降低离开再沸 器的贫甘醇中水的浓度。在常温常压 下，常使用被水蒸气饱和的湿气作为 汽提气。
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8．甘醇循环率 能够保证甘醇与气体接触较好的最小 循环率大约是脱除每1kg水需16.7L的 甘醇；保证最大的循环率为清除1kg水 需58.4L甘醇；而最常用的范围是吸收 1kg水需25~60L 三甘醇溶液。
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天然气脱水深度要求

☆满足用户的要求；
☆管输天然气水露点在起点输送压力下， 宜比管外环境最低温度低5～10℃； ☆对天然气凝液回收装置，水露点应低

于最低制冷温度5～10℃
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天然气的脱水方法：
1．低温冷凝法 2．溶剂吸收脱水法 3．固体吸附脱水法 •有时采用2、3两种方式相结合的两步脱水 法：第一步用溶剂吸附法使天然气达到一 定的露点降；第二步用固体吸附法来达到 深度脱水的目的。
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5．甘醇的浓度 在给定了甘醇循环率和塔板数的情况 下，贫甘醇的浓度越高，露点降就越 大。
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书中改错
离开吸收塔 的气体的实 际露点，一 般较平衡露 点高 5.5~8.3C。
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对于露 点降， 增加贫 甘醇浓 度较增 加循环 率更有 效。
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6．甘醇再（重）沸器温度 再沸器的温度可控制水在贫甘醇中的浓度， 温度越高，贫甘醇浓度也越大。通常把三甘 醇再沸器的温度限制为204C 一般比较流行的作法是，把再沸器的温度限 制在188~199C之间，这样可将甘醇的降 解减至最小，从而有效地将甘醇浓度限制在 98.2%~98.5%之间
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流程中各设备的作用是：
再 生塔
缓冲罐
提浓富液的场所（精馏原理）；
缓冲、贮存、补充液体；
过 滤 器 过滤溶液，除去腐蚀产物及其 它杂质，减少溶液发泡的可能性。
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问题：
影响三甘醇脱水关键因素是什么？
三甘醇贫液浓度
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提高三甘醇贫液浓度的方法
(1) 减压再生
•可将三甘醇提浓至 98.5% （质）以上。但 减压系统比较复杂，限制了该法的应用。
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第二节 溶剂吸收法脱水
一、甘醇脱水的基本原理和物理性质 1、甘醇脱水的基本原理 甘醇是直链的二元醇，其通用化学式是 CnH2n(OH)2。
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从分子结构看，每个甘醇分子中都有两个羟基 （ＯＨ）。羟基在结构上与水相似，可以形成氢 键，氢键的特点是能和电负性较大的原子相连， 包括同一分子或另一分子中电负性较大的原子， 所以甘醇与水能够完全互溶，并表现出很强的吸 水性。
（2）气体温度的升高，会导致所需的 吸收塔塔径的增加。这是由于温度升 高实际上增大了气流的速度所致。
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1．入口气体温度 （3）最低的气体入口温度应高于水合 物形成的温度并应总是高于10C。若 低于10C，甘醇会变稠。低于 15~21C，甘醇会同气体中的液体烃 类形成稳定的乳化液，并在塔内导致 发泡。 入口气温度超过48C将导致三甘醇的 损失增大。
(2) 气体汽提
典型流程见图7-7。
• 气体汽提是将甘醇溶液同热的汽提气接触， 以降低溶液表面的水蒸气分压，使甘醇溶 液得以提浓到98.5%(质)以上。此法是现行 三甘醇脱水装置中应用较多的再生方法。17
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(3) 共沸再生
共沸再生流程见图7-8。
共沸剂与三甘醇溶液中的残留水形成低 沸点共沸物汽化，从再生塔顶流出，经 冷凝冷却后，进入共沸物分离器，分去 水后，共沸剂用泵再打回重沸器。