21、天然气脱水工艺
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路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
方法对比
节流法
三甘醇法
分子筛法
1、装置操作简单，占地面积小； 1、操作温度下溶剂稳定，吸湿性
2、装置投资及运行费用低。
高，露点降高;
2、容易再生成99%（w）以上的浓
优
度；
点
3、蒸气压低，气相携带损失小；
4、装置投资及运行费用低；
5、进出装置的压降小。
1、只适用于高压天然气；
• 塔中120万方天然气处理装置：采用分子 筛脱水（四塔操作），水露点-40℃，用于 轻烃回收。
• 英买700万方凝析气处理装置：采用分子 筛脱水，水露点-40℃，用于液化气生产。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
大天池
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 缓冲罐内换热盘管外表腐蚀严重，局部地方出现较深的腐 蚀坑点，重沸器焰火管外壁也有严重腐蚀。这些都是由于 甘醇中的酸性物质引起的，因此防止酸性物质进入甘醇及 甘醇自身的降解酸化不容忽视。
原因：天然气中携带的盐类 会直接污染甘醇,而且在重沸 器中,当温度升高,盐在甘醇 溶液中的溶解下降。当达到 一定的含量时就会在火管上
至轻烃回收装置
干气
闪蒸气
再生气
过滤器
吸收塔 过滤器
三甘醇装置
TEG
湿天然气
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
贫TEG
闪蒸罐
重沸器
缓冲罐
TEG冷却器
燃料气
阀门关
Hale Waihona Puke Baidu
湿原料气
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
阀门开
入口分离器
干燥塔 干燥塔
水分离罐
冷却器
分子筛装置
加热器 干气
再生气
膜组块 膜组块 加热器
气液分离器
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
低温分离装置
原料气
乙二醇贫液
原料气预冷器 原料气预冷器
乙二醇贫液
J-T
原料气预冷器
阀
原料气预冷器
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
干气外输
干气至外输首站
闪蒸气回系统
醇烃液三相分离器
低 温 分 离 器
醇烃液/闪蒸气换热器
至乙二醇再生及注醇装置
• 该工艺的最大缺点是当原料气中二氧化碳 分压大于0.021MPa时，(湿气)设备需采用 腐蚀控制，或采用抗腐蚀材料。同时，由 于乙二醇粘度较大，特别在有凝析油存在 时，操作温度过低给乙二醇溶液与凝析油 分离带来困难，增加了在凝析油中的溶解 损失和携带损失。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 低温分离温度是实现干气输送控制的核心 点似的净化指标。对于固定组分的天然气 ，在管输过程中的一定压力变化范围内， 水露点将随压力的降低而减小，烃露点将 随压力的降低而升高。因此气田内天然气 净化处理时，低温分离温度的确定受制于 外输管道末段输送压力降低后天然气的温 度和环境温度。
甘醇的氧化分解
• 降低甘醇损失的措施：
①选择合适的操作参数：各种操作参数中，温度的影响最大。
②改善分离效果，勤排污。
重沸器、精馏柱
③保持甘醇溶液的清洁
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
➢吸收法脱水法在 塔木的应用
• 克拉第二处理厂：设计处理能力2000万方/天， 采用99.7%（wt）三甘醇（TEG）作脱水剂，脱 除湿原料气中的绝大部分饱和水，经TEG吸收塔 脱水后的干天然气作为商品气外输。吸水后的 TEG采用常压火管加热再生法再生，贫液经换热 、加压后返回TEG吸收塔循环使用。设4套TEG 脱水装置，单套装置的处理量为500万方/天。
水露点要求低，需要深度脱 水的场合。
投资
最高（配合压缩机使用）
低
高
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
新技 • 膜法脱水： 术
根据膜对天然气中水汽的优先选择渗透性，当天然气流 经膜表面时，水汽优先透过膜而被脱除掉，从而达到分离 的目的。分离效率受膜材料、气体、组成、压差等因素的 影响，是一种动力学分离过程。与传统的脱水方法相比, 它具有以下几方面的优点: ①工艺简单,操作容易，占地面积小； ②不需要额外加入溶剂，不需再生，无二次污染; ③可利用天然气本身的压力作为推动力，几乎没有压力损失 ; ④操作弹性大，可通过调节膜面积和工艺参数来适应处理量 的波动。
原因：这些沉积物主要 是变质甘醇、未被过滤 掉的杂质。
措施：在重沸器、缓冲 罐底部开口并加一阀门, 可以在生产过程中对沉 积物进行取样分析,以便 采取相应的应对措施,
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
天然气的携带损失
甘醇发泡
勇于开始，才能找到成
甘醇损失功的路 盐污染及高温降解
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
否则会导致分子筛 粉化，即降低了其 脱水能力
• 尽可能保持干燥塔操作压力平稳，避免大幅度波动；在进 行切换时，压降不可过急，以免床层气速过高引起床层移
动和摩擦，甚至被气流夹带出干燥塔进入下游系统。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 提高再生温度可提高再生后分子筛的吸附容量， 但再生温度过高会缩短分子筛的使用寿命。有国 外的资料显示，当再生温度高于260℃,分子筛填 料易形成COS，影响脱水效果，增加运行成本。
形成盐垢，加速设备的腐蚀 。
措施：增强天然气进吸收塔之前分 离器的过滤分离效果，对分离除尘 设备及时排污、清洗,及时更换失效 滤芯；甘醇机械过滤器、活性碳过 滤器的压差接近100kPa时立即对滤 芯进行清洗或更换;控制好重沸器的 温度,防止甘醇高温降解损失。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 在重沸器、缓冲罐的底部有厚厚的一层呈黑色的粘稠的沉 淀物，像黑色的淤泥，有铁腐蚀产物、有焦质碳黑,还能 闻到降解甘醇的特征气味的芳香味。在生产过程中,它不 但难以清出，而且会对新添加的甘醇产生污染。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 固体吸附法： 利用某些固体物质表面孔隙可以吸附大量
水分子的特点来进行天然气脱水的，脱水后 的天然气含水量可降至1ppm或露点达到100℃。这样的固体有硅胶，活性氧化铝和分 子筛等。
固体吸附剂一般易被水饱和，但也容易再 生。经多次热吹脱附后可多次循环使用。因 此常被用于低含水天然气深度脱水情况下。
油气田无自由压降可利用，满足 管输天然气水露点要求的场合。
1、脱水后干气中水含量可 低于1ppm，水露点可低于90℃； 2、对进料气体温度、压力 、流量变化不敏感； 3、操作简单，占地面积小 4、无严重腐蚀和发泡方面 的问题。 1、对于大装置，其设备投 资大，操作费用高； 2、气体压降大； 3、吸附剂使用寿命短，一 般三年需更换，增加成本； 4、耗能高，低处理量时更 明显；
1、存在轻质油时，会有一定程度
2、对于压力不高的天然气节流降 的发泡倾向，有时需加入消泡剂
温不足，达不到水露点要求；
2、含酸性组分的天然气在脱水，
缺 3、如果没有足够的压降可以利用 会腐蚀设备、管道，使三甘醇溶
点 ，需要后增压或外供冷源。
液呈酸性，有时需加入缓蚀剂或
中和剂。
应用 场合
天然气压力高，并且有充足的压 力降可以利用。
异，在一定的压力下降低含水汽的温度，使其
中的水汽与重烃冷凝为液体，再借助于液烃与
水的相对密度差和互不溶解的特点进行重力分
离，使水被脱出。
节流阀制冷
膨胀制冷
膨胀机制冷
低温分离法
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
丙烷制冷
热分离机制冷等
• 溶剂吸收法： 利用某些液体物质不与天然气中的水分发
化学反应，只对水有很好的溶解能力且溶水 后蒸气压很低，可再生和循环使用的特点。 将天然气中水汽脱出。这样的物质有甲醇、 甘醇等。由于吸收剂可再生和循环使用，故 脱水成本低，已得到广泛使用。
21、天然气脱水工艺
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2020年4月7日星期二
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
水合物
水的困扰
弱酸
局部聚集
堵塞管道、阀门等 腐蚀管道 降低输气量
增加流动压降
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 低温分离法：
借助于天然气和水汽凝结为液体的温度差
• 在高酸性气田中，元素硫容易在再生气冷凝器管 线和分离器排污管线处产生元素硫沉积，需要采 取在冷凝器进口管线和分离器排污管线处设置溶 硫剂，以解决硫堵塞问题。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
➢吸附法脱水在塔 里木的应用
• 轮南90万方气举装置：采用分子筛脱水（ 三塔操作），水露点-50℃，用于提供气举 采油的气举气。
※我国国家标准GB178202－1999中规定，在天然气交接点的压力和温 度条件下,水露点应比最低环境温度低5℃，烃露点应低于最低环境度。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
➢低温分离方法在 塔里木的应用
• 塔中六天然气处理装置：大庆设计院设计，设计 处理天然气86万方/天、凝析油产量为1.8万吨/年 ，于2007年4月建成投产。 装置通过经J-T阀节 流降温[加注乙二醇防冻]实现天然气净化。
• 轮南400万吨原油稳定装置：设计液化气脱水采 Cacl2水溶液。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 分子筛对天然气中的重组分及有机物的吸附能力 较强，这些杂质会吸附在分子筛表面，通过对分 子筛加热和再生的反复操作，发生结焦现象。
解决措施：在上游系统的 操作过程中，尽可能将重 烃分离出来；或在分子筛 的上层填加活性氧化铝
膜法装置
产品气
原料气
废气 排污
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
真空泵
核心 单元
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
水合物抑制剂
防止含有饱和水的天然气 随温度的降低而形成固态 水合物，在天然气预冷前 须注入水合物抑制剂
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
甲醇、乙二醇
与水蒸气结合形成 低冰点的溶液，降 低天然气的露点
• 牙哈320万方/日凝析气处理装置：设计处理天然 气320万方/天、凝析油产量为50万吨/年， 2000 年10月31日投产装置通过经J-T阀节流降温[加注 乙二醇防冻]，脱除天然气中的水，并实现轻烃回 收。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 有的三甘醇脱水装置对再生气采用分离罐 ＋灼烧炉的方法处理。而三甘醇在吸收天 然气中水分的同时，也会吸收硫化氢、二 氧化碳及烃类，在甘醇再生的时候，上述 物质与水蒸气一起从甘醇中析出，组成再 生气。这样不仅会对装置设备产生腐蚀， 而且再生气冷凝液排入就地污水池后, 对 人体和环境都会产生严重的破坏，从而导 致整个装置的尾气排放超标。
方法对比
节流法
三甘醇法
分子筛法
1、装置操作简单，占地面积小； 1、操作温度下溶剂稳定，吸湿性
2、装置投资及运行费用低。
高，露点降高;
2、容易再生成99%（w）以上的浓
优
度；
点
3、蒸气压低，气相携带损失小；
4、装置投资及运行费用低；
5、进出装置的压降小。
1、只适用于高压天然气；
• 塔中120万方天然气处理装置：采用分子 筛脱水（四塔操作），水露点-40℃，用于 轻烃回收。
• 英买700万方凝析气处理装置：采用分子 筛脱水，水露点-40℃，用于液化气生产。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
大天池
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 缓冲罐内换热盘管外表腐蚀严重，局部地方出现较深的腐 蚀坑点，重沸器焰火管外壁也有严重腐蚀。这些都是由于 甘醇中的酸性物质引起的，因此防止酸性物质进入甘醇及 甘醇自身的降解酸化不容忽视。
原因：天然气中携带的盐类 会直接污染甘醇,而且在重沸 器中,当温度升高,盐在甘醇 溶液中的溶解下降。当达到 一定的含量时就会在火管上
至轻烃回收装置
干气
闪蒸气
再生气
过滤器
吸收塔 过滤器
三甘醇装置
TEG
湿天然气
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
贫TEG
闪蒸罐
重沸器
缓冲罐
TEG冷却器
燃料气
阀门关
Hale Waihona Puke Baidu
湿原料气
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
阀门开
入口分离器
干燥塔 干燥塔
水分离罐
冷却器
分子筛装置
加热器 干气
再生气
膜组块 膜组块 加热器
气液分离器
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
低温分离装置
原料气
乙二醇贫液
原料气预冷器 原料气预冷器
乙二醇贫液
J-T
原料气预冷器
阀
原料气预冷器
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
干气外输
干气至外输首站
闪蒸气回系统
醇烃液三相分离器
低 温 分 离 器
醇烃液/闪蒸气换热器
至乙二醇再生及注醇装置
• 该工艺的最大缺点是当原料气中二氧化碳 分压大于0.021MPa时，(湿气)设备需采用 腐蚀控制，或采用抗腐蚀材料。同时，由 于乙二醇粘度较大，特别在有凝析油存在 时，操作温度过低给乙二醇溶液与凝析油 分离带来困难，增加了在凝析油中的溶解 损失和携带损失。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 低温分离温度是实现干气输送控制的核心 点似的净化指标。对于固定组分的天然气 ，在管输过程中的一定压力变化范围内， 水露点将随压力的降低而减小，烃露点将 随压力的降低而升高。因此气田内天然气 净化处理时，低温分离温度的确定受制于 外输管道末段输送压力降低后天然气的温 度和环境温度。
甘醇的氧化分解
• 降低甘醇损失的措施：
①选择合适的操作参数：各种操作参数中，温度的影响最大。
②改善分离效果，勤排污。
重沸器、精馏柱
③保持甘醇溶液的清洁
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
➢吸收法脱水法在 塔木的应用
• 克拉第二处理厂：设计处理能力2000万方/天， 采用99.7%（wt）三甘醇（TEG）作脱水剂，脱 除湿原料气中的绝大部分饱和水，经TEG吸收塔 脱水后的干天然气作为商品气外输。吸水后的 TEG采用常压火管加热再生法再生，贫液经换热 、加压后返回TEG吸收塔循环使用。设4套TEG 脱水装置，单套装置的处理量为500万方/天。
水露点要求低，需要深度脱 水的场合。
投资
最高（配合压缩机使用）
低
高
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
新技 • 膜法脱水： 术
根据膜对天然气中水汽的优先选择渗透性，当天然气流 经膜表面时，水汽优先透过膜而被脱除掉，从而达到分离 的目的。分离效率受膜材料、气体、组成、压差等因素的 影响，是一种动力学分离过程。与传统的脱水方法相比, 它具有以下几方面的优点: ①工艺简单,操作容易，占地面积小； ②不需要额外加入溶剂，不需再生，无二次污染; ③可利用天然气本身的压力作为推动力，几乎没有压力损失 ; ④操作弹性大，可通过调节膜面积和工艺参数来适应处理量 的波动。
原因：这些沉积物主要 是变质甘醇、未被过滤 掉的杂质。
措施：在重沸器、缓冲 罐底部开口并加一阀门, 可以在生产过程中对沉 积物进行取样分析,以便 采取相应的应对措施,
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
天然气的携带损失
甘醇发泡
勇于开始，才能找到成
甘醇损失功的路 盐污染及高温降解
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
否则会导致分子筛 粉化，即降低了其 脱水能力
• 尽可能保持干燥塔操作压力平稳，避免大幅度波动；在进 行切换时，压降不可过急，以免床层气速过高引起床层移
动和摩擦，甚至被气流夹带出干燥塔进入下游系统。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 提高再生温度可提高再生后分子筛的吸附容量， 但再生温度过高会缩短分子筛的使用寿命。有国 外的资料显示，当再生温度高于260℃,分子筛填 料易形成COS，影响脱水效果，增加运行成本。
形成盐垢，加速设备的腐蚀 。
措施：增强天然气进吸收塔之前分 离器的过滤分离效果，对分离除尘 设备及时排污、清洗,及时更换失效 滤芯；甘醇机械过滤器、活性碳过 滤器的压差接近100kPa时立即对滤 芯进行清洗或更换;控制好重沸器的 温度,防止甘醇高温降解损失。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 在重沸器、缓冲罐的底部有厚厚的一层呈黑色的粘稠的沉 淀物，像黑色的淤泥，有铁腐蚀产物、有焦质碳黑,还能 闻到降解甘醇的特征气味的芳香味。在生产过程中,它不 但难以清出，而且会对新添加的甘醇产生污染。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 固体吸附法： 利用某些固体物质表面孔隙可以吸附大量
水分子的特点来进行天然气脱水的，脱水后 的天然气含水量可降至1ppm或露点达到100℃。这样的固体有硅胶，活性氧化铝和分 子筛等。
固体吸附剂一般易被水饱和，但也容易再 生。经多次热吹脱附后可多次循环使用。因 此常被用于低含水天然气深度脱水情况下。
油气田无自由压降可利用，满足 管输天然气水露点要求的场合。
1、脱水后干气中水含量可 低于1ppm，水露点可低于90℃； 2、对进料气体温度、压力 、流量变化不敏感； 3、操作简单，占地面积小 4、无严重腐蚀和发泡方面 的问题。 1、对于大装置，其设备投 资大，操作费用高； 2、气体压降大； 3、吸附剂使用寿命短，一 般三年需更换，增加成本； 4、耗能高，低处理量时更 明显；
1、存在轻质油时，会有一定程度
2、对于压力不高的天然气节流降 的发泡倾向，有时需加入消泡剂
温不足，达不到水露点要求；
2、含酸性组分的天然气在脱水，
缺 3、如果没有足够的压降可以利用 会腐蚀设备、管道，使三甘醇溶
点 ，需要后增压或外供冷源。
液呈酸性，有时需加入缓蚀剂或
中和剂。
应用 场合
天然气压力高，并且有充足的压 力降可以利用。
异，在一定的压力下降低含水汽的温度，使其
中的水汽与重烃冷凝为液体，再借助于液烃与
水的相对密度差和互不溶解的特点进行重力分
离，使水被脱出。
节流阀制冷
膨胀制冷
膨胀机制冷
低温分离法
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
丙烷制冷
热分离机制冷等
• 溶剂吸收法： 利用某些液体物质不与天然气中的水分发
化学反应，只对水有很好的溶解能力且溶水 后蒸气压很低，可再生和循环使用的特点。 将天然气中水汽脱出。这样的物质有甲醇、 甘醇等。由于吸收剂可再生和循环使用，故 脱水成本低，已得到广泛使用。
21、天然气脱水工艺
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2020年4月7日星期二
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
水合物
水的困扰
弱酸
局部聚集
堵塞管道、阀门等 腐蚀管道 降低输气量
增加流动压降
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 低温分离法：
借助于天然气和水汽凝结为液体的温度差
• 在高酸性气田中，元素硫容易在再生气冷凝器管 线和分离器排污管线处产生元素硫沉积，需要采 取在冷凝器进口管线和分离器排污管线处设置溶 硫剂，以解决硫堵塞问题。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
➢吸附法脱水在塔 里木的应用
• 轮南90万方气举装置：采用分子筛脱水（ 三塔操作），水露点-50℃，用于提供气举 采油的气举气。
※我国国家标准GB178202－1999中规定，在天然气交接点的压力和温 度条件下,水露点应比最低环境温度低5℃，烃露点应低于最低环境度。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
➢低温分离方法在 塔里木的应用
• 塔中六天然气处理装置：大庆设计院设计，设计 处理天然气86万方/天、凝析油产量为1.8万吨/年 ，于2007年4月建成投产。 装置通过经J-T阀节 流降温[加注乙二醇防冻]实现天然气净化。
• 轮南400万吨原油稳定装置：设计液化气脱水采 Cacl2水溶液。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 分子筛对天然气中的重组分及有机物的吸附能力 较强，这些杂质会吸附在分子筛表面，通过对分 子筛加热和再生的反复操作，发生结焦现象。
解决措施：在上游系统的 操作过程中，尽可能将重 烃分离出来；或在分子筛 的上层填加活性氧化铝
膜法装置
产品气
原料气
废气 排污
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
真空泵
核心 单元
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
水合物抑制剂
防止含有饱和水的天然气 随温度的降低而形成固态 水合物，在天然气预冷前 须注入水合物抑制剂
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
甲醇、乙二醇
与水蒸气结合形成 低冰点的溶液，降 低天然气的露点
• 牙哈320万方/日凝析气处理装置：设计处理天然 气320万方/天、凝析油产量为50万吨/年， 2000 年10月31日投产装置通过经J-T阀节流降温[加注 乙二醇防冻]，脱除天然气中的水，并实现轻烃回 收。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 有的三甘醇脱水装置对再生气采用分离罐 ＋灼烧炉的方法处理。而三甘醇在吸收天 然气中水分的同时，也会吸收硫化氢、二 氧化碳及烃类，在甘醇再生的时候，上述 物质与水蒸气一起从甘醇中析出，组成再 生气。这样不仅会对装置设备产生腐蚀， 而且再生气冷凝液排入就地污水池后, 对 人体和环境都会产生严重的破坏，从而导 致整个装置的尾气排放超标。