三甘醇脱水工艺简述

三甘醇脱水工艺简述

摘要：天然气从开采到成为商品天然气需要经过一系列的加工处理，以除去天然气中含有的水，硫等杂质。天然气中水的存在会对天然气品质产生极大危害，因此天然气脱水工艺成为了天然气加工中极为重要的一部分。天然气脱水工艺已有悠久的历史，目前普遍采用的为甘醇吸收法脱水，其中应用最广泛的脱水工艺为三甘醇脱水工艺。

关键词：天然气三甘醇脱水工艺

天然气中水分的存在对天然气的品质影响极大。天然气含水会导致其燃烧不充分；天然气中的游离水会和天然气本身所夹带的H2S和CO2形成酸腐蚀管路设备；天然气中的游离水在一定条件下会和天然气中的小分子结合形成天然气水合物，水合物在管道中形成会造成管道堵塞，使天然气输气量下降，增大管线的压差，严重时会造成管道事故。由此可见水分在天然气中的存在是危害极大的事，因此，需要脱除天然气中部分的水分，以满足管输和用户的需要。较为常用的天然气脱水方法有溶剂吸收法、低温法、固体吸收法等。近年来兴起的一些新兴的天然气脱水方法有膜分离法、超音速脱水法等。

目前，最常用的方法仍是溶剂吸收法脱水，其吸收原理

是采用一种亲水的溶剂与天然气充分接触，使水传递到溶剂中从而达到脱水的目的。利用甘醇进行吸收脱水，投资少，压降小，可连续操作，且补充甘醇容易，再生脱水需要的热量少，脱水效果好。迄今为止，在天然气脱水工业中已经有四种甘醇被成功应用，分别是乙二醇（EG）、二甘醇（DEG）、三甘醇（TEG）和四甘醇（TREG）。其中三甘醇脱水具有再生容易，贫液质量分数高（可达98%―99%），露点降大，运行成本低等特点，因此得到了广泛应用。

一、无硫甘醇脱水工艺流程

该流程用于处理井口无硫天然气或来自醇氨法脱硫装

置的净化气。TEG脱水装置主要由吸收塔和再生塔两部分组成，吸收塔内进行的是含水天然气与三甘醇贫液的逆流吸收，再生塔内进行的是三甘醇富液解吸转化再生为天然气贫液的过程。

工艺流程简述：含水天然气自吸收塔底部进入，与来自塔顶的三甘醇贫液进行逆流吸收，脱除水分，脱水后的天然气自吸收塔塔顶排出，吸收后的三甘醇富液自吸收塔塔底排出，经冷凝器升温后进入闪蒸罐蒸出烃类气体，再经过滤器滤掉部分杂质后经过贫/富液换热器再次升温后通过缓冲罐，再进入再生塔内完成解吸。解吸后的三甘醇贫液经贫/富液换热器冷却后通过甘醇泵输送至吸收塔顶部循环使用。

二、含硫天然气的甘醇脱水工艺

对于含硫天然气，为了防止集输过程中管线发生腐蚀，需将含硫天然气先脱水再输送。当甘醇脱水装置作用于含硫天然气时，H2S在TEG中的溶解会导致溶液pH值下降使溶液变质。对于含H2S的天然气，若其含量不高，再生的含H2S的气体可灼烧排放。对于H2S含量较高的天然气，需采用含硫天然气甘醇脱水装置，在再生塔前设置富液汽提塔，解吸出H2S并返回吸收塔，与甲烷等烃类一起输送。富液汽提塔一般采用不含硫的天然气或惰性气汽提，可从富液中除去98%以上的酸气。若使用含硫天然气作为汽提气，汽提H2S的效果会变差，因此TEG法不适用于处理高含硫天然气。

装置中主要设备：

1.入口分离器

入口分离器用于分离天然气中烃类所夹带的固体或液态水等杂质。

2.吸收塔

吸收塔是气液相传质场所。气相中的水分进入甘醇贫液中，可采用填料塔，塔顶设置捕雾器。因为甘醇脱水装置通常气液比很高，甘醇循环量小，且甘醇粘度较高，在低气量时采用泡罩塔板不会发生漏液，因此实际过程中通常采用泡罩塔板。塔顶捕雾器保证气相中尽可能少夹带甘醇，为保证液滴的捕雾空间，从捕雾器到第一块塔板应有足够的空间距

离。

3.闪蒸罐

在甘醇吸收水分的过程中，较重的烃类会部分地溶解于甘醇溶液中，闪蒸罐的作用是在较低压力下除去甘醇富液中的烃类气体，减少再生塔的负荷。原料天然气较贫时可选用二相分离器，溶液停留时间为5-10分钟。原料天然气较富时可采用三相分离器，停留时间为20-30分钟。

4.过滤器

过滤器用于除去腐蚀产物及其他杂质，减小溶液发泡的可能性。过滤器设置在闪蒸罐后，此时溶液温度较高，粘度较低，利于过滤。常用的过滤器有固体过滤器和活性炭过滤器。固体过滤器以纤维制品、纸张或玻璃纤维为滤料，可除去5μm以上的粒子；固体过滤器的容量应满足处理全部循环溶液的需要。活性炭过滤器主要除去溶解性杂质，如高沸点的烃类、表面活性剂、压缩机润滑油以及甘醇降解产物等。循环溶液可全部进入活性炭过滤器处理，也可部分处理。溶液在过滤器中的停留时间为15―20分钟。

5.循环泵

循环泵用于使甘醇贫液增压后进入吸收塔。常用的循环泵有三种驱动方式：高压气体驱动、高压液体驱动、电驱动。通常设置两台泵，每台泵的能力都要能满足全部甘醇循环需要，一台正常工作，另一台备用。

6.贫/富液换热器

贫/富液换热器用来控制闪蒸罐和过滤器的富液温度，回收贫液热量，使富液升温至148℃进塔，减轻重沸器的热负荷。常用管壳式换热器。对小型装置可不单独安装换热器，在缓冲罐中用换热盘管来代替，以此简化流程，节省投资，但换热效果较差。

7.再生塔

再生塔主要由精馏柱、重沸器和带有热盘管的缓冲罐组成，作用是蒸出甘醇富液中的水分以再生甘醇，循环使用。精馏柱安装在重沸器的上部，柱内填料通常在1.2―2.4米，也可采用塔板。精馏柱顶部设有冷却盘管作回流冷凝器，使部分水蒸气冷凝提供柱顶回流，控制柱顶温度。重沸器主要提供热量将甘醇加热至一定温度，使其吸收的水汽化。重沸器一般采用釜式，可用燃料气直接加热，也可用水蒸气或导热油加热或者电加热等其他方式加热。通常用的是带可移动火箱的明火加热管的直燃式重沸器，形状为U型管。缓冲罐的主要作用是容纳从吸收塔中出来的全部甘醇。正常运行时缓冲罐应半满，同时应设置气封以防止甘醇与空气接触。

结语

天然气脱水是处理井口采出气必不可少的工艺步骤，在实际的操作过程中，应该根据含有不同类型杂质或者杂质含量不一样的天然气采用最适合的脱水工艺或者脱水溶剂，在