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降低水露点抑制天然气水合物的生成

关 键 词:
降低 露点 抑制 天然气 水合物 生成
资源描述:
T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 4 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 4 月前 言由 地 层 采 出 的 天 然 气 , 通 常 处 于 被 水 饱 和 的 状态 。 处 于 液 相 状 态 的 水 , 在 天 然 气 的 集 输 过 程 中 , 通过 分 离 器 就 可 以 使 其 从 天 然 气 中 分 离 出 来 。 但 天 然气 中 含 有 的 饱 和 水 汽 , 就 不 能 通 过 分 离 器 分 离 。 水是 天 然 气 中 有 害 无 益 的 组 分 , 因 为 天 然 气 中 水 的 存在 , 会 降 低 天 然 气 的 热 值 和 输 气 管 道 的 输 送 能 力 ;当 温 度 降 低 或 压 力 增 加 时 , 天 然 气 中 液 相 析 出 的水 , 在 管 道 和 设 备 中 造 成 积 液 , 不 仅 增 加 流 动 压 降 ,甚 至 造 成 段 塞 流 , 还 会 加 速 天 然 气 中 酸 性 组 分 对 管道 和 设 备 的 腐 蚀 ; 液 态 水 不 仅 在 冰 点 时 会 结 冰 , 而且 , 即 使 在 天 然 气 的 温 度 高 于 水 的 冰 点 时 , 液 态 水还 会 与 天 然 气 中 的 一 些 气 体 组 分 生 成 水 合 物 , 严 重时 会 堵 塞 井 筒 、 阀 门 、 管 道 和 设 备 , 影 响 输 气 管 道 的平 稳 供 气 和 生 产 装 置 的 正 常 运 行 。 天 然 气 的 水 露 点指 标 就 是 其 饱 和 水 汽 含 量 的 反 映 。 天 然 气 水 露 点高 , 其 水 汽 含 量 必 然 高 。 因 此 , 对 于 天 然 气 , 降 低 其水 露 点 , 无 论 对 于 管 道 输 送 或 是 符 合 商 品 气 质 要求 , 都 具 有 重 要 的 意 义 。天 然 气 水 露 点天 然 气 的 饱 和 水 汽 含 量 取 决 于 天 然 气 的 温 度 、压 力 和 气 体 组 成 等 条 件 。 天 然 气 含 水 汽 量 , 通 常 用绝 对 湿 度 、 相 对 湿 度 、 水 露 点 三 种 方 法 表 示 。1 绝 对 湿 度每 立 方 米 天 然 气 中 所 含 水 汽 的 克 数 , 称 为 天 然气 的 绝 对 湿 度 。2 相 对 湿 度在 一 定 条 件 下 , 天 然 气 中 可 能 含 有 的 最 大 水 汽量 , 即 天 然 气 与 液 态 平 衡 时 的 含 水 汽 量 , 称 为 天 然气 的 饱 和 水 汽 含 量 。 在 一 定 温 度 和 压 力 条 件 下 , 天然 气 水 汽 含 量 与 其 在 该 条 件 下 的 饱 和 水 汽 含 量 的比 值 , 称 为 天 然 气 的 相 对 湿 度 。3 水 露 点天 然 气 的 水 露 点 是 指 在 一 定 的 压 力 条 件 下 , 天然 气 中 开 始 出 现 第 一 滴 水 珠 时 的 温 度 , 也 就 是 在 该压 力 条 件 下 与 饱 和 水 汽 含 量 对 应 的 温 度 值 。在 G B 1 7 8 2 0 - 1 9 9 9 《 天 然 气 》 中 , 把 水 露 点 作 为衡 量 商 品 天 然 气 的 一 个 指 标 。 在 天 然 气 的 贸 易 交 接计 量 时 , 常 常 要 测 定 它 。 在 天 然 气 管 道 输 送 过 程 中 ,更 需 要 首 先 知 道 水 露 点 的 高 低 , 因 为 它 决 定 着 能 否正 常 输 送 。 在 天 然 气 处 理 装 置 中 , 常 常 有 一 个 叫 天然 气 烃 水 露 点 控 制 单 元 , 它 来 控 制 和 在 线 监 测 天 然气 水 露 点 。G B / T 1 7 2 8 3 - 1 9 9 8 《 天 然 气 水 露 点 的 测 定 冷 却镜 面 凝 析 湿 度 计 法 》 用 一 种 冷 却 镜 面 , 观 察 水 雾 出现 和 消 失 的 直 观 的 办 法 来 测 定 天 然 气 的 水 露 点 。 这种 测 定 方 法 适 宜 于 采 用 便 携 式 水 露 点 仪 现 场 测 定输 气 管 线 中 流 动 的 天 然 气 水 露 点 值 。 用 高 压 细 管 线( 常 见 用 软 管 ) 将 输 气 管 道 中 的 天 然 气 引 至 水 露 点测 定 仪 中 , 保 持 微 小 的 放 空 量 , 使 得 天 然 气 管 道 和水 露 点 仪 保 持 压 力 平 衡 , 采 用 干 冰 、 丙 烷 或 液 氮 作制 冷 剂 , 将 天 然 气 以 一 个 很 缓 慢 但 很 稳 定 的 速 率 冷却 。 天 然 气 中 的 饱 和 水 汽 就 在 一 个 抛 光 的 金 属 镜 片上 缓 慢 冷 凝 。 当 镜 面 上 出 现 雾 滴 时 , 读 取 当 前 温 度值 , 然 后 停 止 冷 却 , 保 持 相 同 气 量 , 用 天 然 气 吹 扫 冷却 镜 面 , 观 察 前 面 制 冷 时 出 现 的 雾 滴 消 失 的 温 度 ,两 次 温 度 的 平 均 值 , 就 是 天 然 气 在 管 道 压 力 下 的 水露 点 。降 低 水 露 点 抑 制 天 然 气 水 合 物 的 生 成晁 宏 洲 王 赤 宇 赵 建 彬 董 萍中 国 石 油 塔 里 木 油 田 公 司 天 然 气 事 业 部 ( 新 疆 库 尔 勒 8 4 1 0 0 0 )摘 要 介 绍 了 天 然 气 的 水 露 点 和 水 合 物 , 从 井 口 采 气 、 工 艺 处 理 、 管 道 输 送 等 环 节 , 提 出 了 降 低 水 露 点 , 抑 制 天 然 气 水 合 物 生成 的 措 施 。关 键 词 天 然 气 水 露 点 水 合 物A b s t r a c t A n i n t r o d u c t i o n i s g i v e n t o t h e w a t e r d e w p o i n t a n d h y d r a t e o f n a t u r a l g a s . A c c o r d i n g t o t h e f o l l o w i n g a s p e c t s o f g a s e x -t r a c t i o n a t t h e w e l l h e a d , t e c h n i c a l t r e a t m e n t , a n d t h e p i p e l i n e t r a n s p o r t a t i o n , s o m e m e a s u r e s o f r e s t r a i n i n g t h e c r e a t i o n o f n a t u r a l g a sh y d r a t e a r e p u t f o r w a r d b y m e a n s o f d e p r e s s i n g t h e w a t e r d e w p o i n t .K e y w o r d s n a t u r a l g a s ; w a t e r d e w p o i n t ; h y d r a t e ; r e s t r a i 4 8T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 4 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 4 月在 线 水 含 量 分 析 仪 , 一 般 也 多 为 测 定 天 然 气 的水 露 点 , 在 天 然 气 集 输 系 统 中 较 为 常 用 。 晶 体 振 荡 式水 含 量 分 析 仪 使 用 两 个 通 过 吸 湿 法 涂 上 的 石 英 晶 体振 荡 器 , 这 两 个 振 荡 器 每 秒 钟 振 动 9 0 0 万 次 。 在 每 个晶 体 上 , 天 然 气 饱 和 水 汽 交 替 吸 附 和 解 吸 。 由 此 而 引起 的 质 量 变 化 是 通 过 频 率 的 变 化 反 映 出 来 的 ( 频 率的 变 化 可 通 过 电 子 元 件 测 定 并 比 较 出 来 ) 。 每 一 晶 体都 要 交 替 裸 露 于 湿 样 品 气 3 0 s , 与 此 同 时 另 一 晶 体裸 露 于 干 标 准 气 中 。 电 解 式 水 含 量 分 析 仪 有 许 多 类型 。 常 见 的 一 种 方 法 是 由 一 只 玻 璃 管 组 成 , 管 子 内 表面 上 的 双 螺 旋 缠 有 两 根 铂 线 , 这 个 表 面 上 , 两 根 线 之间 的 空 间 涂 有 在 湿 气 弄 湿 要 给 这 两根 铂 线 一 个 电 势 能 , 因 而 产 生 一 个 电 解 电 流 , 根 据 电解 电 流 的 大 小 测 定 天 然 气 的 含 水 量 。 阻 容 式 水 含 量分 析 仪 采 用 一 种 阳 极 化 的 铝 带 , 以 形 成 一 种 氧 化 铝层 , 在 这 一 层 上 沉 淀 有 一 薄 层 金 。 使 用 两 个 导 体 , 如果 水 吸 着 在 氧 表 面 上 , 则 会 改 变 其 介 电 性 质 。 测 定 其阻 容 , 并 转 换 成 含 水 量 , 与 传 感 器 平 衡 。天 然 气 水 合 物在 一 定 的 温 度 和 压 力 条 件 下 , 天 然 气 中 某 些 气体 组 分 能 和 液 态 水 形 成 水 合 物 , 如 C 6 1 7 · 1 7 6 C 天 然 气 水 合 物 是 白 色 结 晶 固 体 , 外 观 类 似 松散 的 冰 或 致 密 的 雪 。 它 是 一 种 笼 形 晶 格 包 络 物 , 即 水分 子 借 氢 键 结 合 成 笼 形 晶 格 , 而 气 体 分 子 则 在 范 德华 力 作 用 下 , 被 包 围 在 晶 格 的 笼 形 孔 室 中 。 水 合 物 易在 气 — 水 边 界 形 成 , 大 多 数 分 子 来 自 水 相 溶 液 中 的分 子 。 因 此 , 由 于 C 多 数 烃 类 易 溶 于水 , 所 以 它 们 即 使 在 较 高 温 度 下 也 能 加 速 水 合 物 的形 成 。 水 合 物 生 长 如 同 晶 体 的 生 长 一 样 , 它 们 在 孔 板和 阀 门 处 形 成 , 并 堵 塞 管 线 。 在 那 些 地 方 , 液 流 大 的冲 击 力 也 不 能 阻 止 其 形 成 。 天 然 气 经 节 流 阀 节 流 降压 后 , 会 因 气 体 膨 胀 而 导 致 温 度 降 低 ( 焦 耳 - 汤 姆 逊效 应 ) , 这 就 有 可 能 在 节 流 处 生 成 水 合 物 阻 塞 阀 门 或管 道 。天 然 气 水 合 物 形 成 的 必 要 条 件 是 : ① 气 体 处 于水 汽 的 饱 和 或 过 饱 和 状 态 并 存 在 游 离 水 ; ② 有 足 够高 的 压 力 和 足 够 低 的 温 度 。 但 上 面 两 个 条 件 并 不 是充 分 的 , 在 两 者 都 具 备 后 有 时 尚 不 能 形 成 水 合 物 , 还必 须 具 备 一 些 辅 助 条 件 , 如 压 力 的 波 动 , 气 体 的 高 速流 动 , 因 流 向 突 变 产 生 的 搅 动 , 水 合 物 晶 种 的 存 在 及晶 种 停 留 的 特 定 物 理 位 置 如 弯 头 、 孔 板 、 阀 门 、 粗 糙的 管 壁 等 。 工 艺 设 计 上 常 常 采 取 一 些 方 法 预 测 天 然气 水 合 物 形 成 的 压 力 、 温 度 条 件 , 如 气 — 固 平 衡 常 数法 预 测 , 水 合 物 经 验 曲 线 预 测 , 经 验 公 式 法 预 测 等 。抑 制 天 然 气 水 合 物 生 成 的 方 法由 于 水 合 物 是 一 晶 状 固 体 物 质 , 天 然 气 中 一 旦形 成 水 合 物 , 极 易 在 阀 门 、 分 离 器 入 口 、 管 线 弯 头 及三 通 等 处 形 成 堵 塞 , 严 重 时 影 响 天 然 气 的 收 集 和 输送 , 因 此 必 须 采 取 措 施 防 止 其 生 成 。1 井 口 采 气在 井 口 常 常 采 取 加 热 法 , 使 得 天 然 气 保 持 在 水露 点 温 度 之 上 , 常 用 的 加 热 设 备 有 套 管 换 热 器 和 水套 加 热 炉 等 。 天 然 气 从 井 中 采 出 时 , 常 常 具 备 一 定 的温 度 , 该 温 度 下 水 合 物 一 般 难 以 形 成 。 但 天 然 气 经 集气 管 线 送 往 集 中 处 理 站 时 , 一 方 面 由 于 流 经 井 口 的节 流 阀 产 生 焦 耳 - 汤 姆 逊 效 应 使 气 流 温 度 降 低 , 一方 面 由 于 流 经 集 气 管 线 有 散 热 损 失 , 使 气 流 进 一 步冷 却 。 在 井 口 至 天 然 气 集 气 站 的 管 道 输 送 过 程 中 , 温降 有 时 非 常 大 , 加 热 的 目 的 是 保 持 整 段 管 线 温 度 不致 形 成 水 合 物 。 特 别 是 , 有 些 凝 析 气 田 在 该 段 距 离 内油 气 混 输 , 为 了 保 证 油 中 的 蜡 不 致 结 晶 , 往 往 采 取 加热 的 方 式 。套 管 换 热 器 适 用 于 传 热 面 积 较 小 的 场 合 。 虽 然其 占 地 较 其 它 管 壳 式 换 热 器 所 需 面 积 大 , 但 由 于 结构 简 单 , 制 造 方 便 , 管 程 可 流 通 高 压 介 质 , 天 然 气 流通 内 管 可 以 采 用 与 集 输 管 线 相 同 材 质 和 相 同 直 径 的管 子 , 因 而 在 生 产 现 场 应 用 较 多 。 一 般 传 热 结 构 采 用内 外 管 式 , 内 管 通 过 需 加 热 的 天 然 气 , 外 管 通 过 热 蒸汽 。水 套 加 热 炉 是 目 前 气 田 集 输 系 统 中 应 用 较 广 的天 然 气 加 热 设 备 。 它 不 象 套 管 换 热 器 需 要 配 备 专 用的 蒸 汽 锅 炉 和 蒸 汽 管 线 。 由 于 水 套 炉 是 用 热 水 在 常压 下 对 管 线 进 行 加 热 , 因 而 易 于 操 作 和 控 制 , 也 更 安全 。 如 美 国 O H 公 司 生 产 的 水 套 加 热 炉 采 用 空 气 自动 控 制 调 节 器 , 控 制 加 热 炉 过 剩 空 气 , 过 剩 空 气 系 数不 超 过 1 . 0 3 ~ 1 . 0 5 , 以 保 证 天 然 气 完 全 燃 烧 , 在 烟 管内 加 翅 片 状 水 管 , 或 在 烟 管 内 设 置 循 环 水 盘 管 , 控 制排 烟 温 度 , 并 作 加 热 炉 保 温 , 热 效 率 可 达 8 5 % 以 上 。我 国 目 前 水 套 炉 热 效 率 可 达 8 0 % , 但 还 应 在 自 动 控制 、 燃 料 气 调 节 、 排 烟 温 度 控 制 及 熄 火 自 动 保 护 等 方面 配 套 完 善 , 使 其 小 型 撬 装 化 。2 工 艺 处 理降 低 天 然 气 水 露 点 的 工 艺 处 理 措 施 是 对 天 然 气脱 水 , 通 过 脱 除 天 然 气 中 的 水 蒸 气 , 使 其 露 点 达 到 一定 要 求 。 脱 水 的 方 法 有 冷 却 法 、 吸 收 法 和 吸 附 法 。计 量4 9T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 4 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 4 月1 - 分 离 器 ; 2 - 吸 收 塔 ; 3 - 雾 液 分 离 器 ; 4 - 冷 却 器 ; 5 - T E G 循 环 泵 ; 6 - T E G 储 罐 ;7 - 贫 / 富 T E G 溶 液 换 热 器 ; 8 - 闪 蒸 罐 ; 9 - 过 滤 器 ; 1 0 - 再 生 塔图 2 三 甘 醇 脱 水 工 艺 流 程1 - 游 离 水 分 离 器 ; 2 - 低 温 分 离 器 ; 3 - 蒸 气 发 生 器 ; 4 - 乙 二 醇 再 生 器 ; 5 - 醇 - 油 分 离 器图 1 低 温 分 离 法 工 艺 流 程 示 意 图( 1 ) 低 温 分 离 法被 水 饱 和 的 天 然 气 在 温 度 降 到 水 的 露 点 以 下时 , 天 然 气 中 的 饱 和 水 汽 就 会 冷 凝 成 液 相 水 析 出 ( 天然 气 在 新 的 条 件 下 仍 被 水 饱 和 ) , 在 分 离 走 液 相 水 的情 况 下 , 提 高 温 度 或 降 低 压 力 , 天 然 气 就 会 变 成 不 被水 饱 和 的 状 态 , 从 而 降 低 了 它 的 汽 相 含 水 量 , 这 就 是低 温 脱 水 的 原 理 。 工 艺 上 常 见 加 注 抑 制 剂 的 低 温 分离 法 , 如 图 1 所 示 。预 冷 后 的 进 料 气 经 过 节 流 阀 时 产 生 焦 耳 - 汤 姆逊 效 应 , 温 度 进 一 步 降 低 。 在 低 温 分 离 器 中 , 冷 干 气与 富 乙 二 醇 和 液 烃 分 离 后 , 在 气 / 气 换 热 器 与 进 料 气换 热 。 复 热 后 的 干 气 作 为 商 品 气 进 入 管 道 向 外 输 送 。图 1 中 的 低 温 分 离 器 一 般 在 高 压 与 低 温 下 操 作 , 其操 作 温 度 即 为 冷 干 气 在 该 高 压 下 的 露 点 。 由 于 此 温度 远 低 于 干 气 在 管 道 中 输 送 时 可 能 出 现 的 最 低 温度 , 因 此 , 就 可 防 止 在 输 气 管 道 中 形 成 水 合 物 。 在 天然 气 处 理 工 艺 中 , 回 收 凝 液 常 常 需 要 创 造 低 温 的 条件 , 可 以 附 带 达 到 脱 水 的 目 的 。( 2 ) 溶 剂 吸 收 脱 水 法溶 剂 吸 收 脱 水 主 要 用 于 使 天 然 气 水 露 点 符 合 管输 要 求 的 场 合 , 一 般 建 在 集 中 处 理 站 ( 湿 气 来 自 周 围气 井 或 集 气 站 ) 、 输 气 首 站 内 或 天 然 气 净 化 厂 脱 硫 装置 的 下 游 。 它 是 利 用 某 些 液 体 物 质 不 与 天然 气 中 的 水 分 发 生 化 学 反 应 , 只 对 水 有 很好 的 溶 解 能 力 , 溶 水 后 蒸 气 压 很 低 且 可 再生 和 循 环 使 用 的 特 点 , 将 天 然 气 中 水 汽 脱出 。 此 外 , 这 些 脱 水 吸 收 剂 对 天 然 气 中 的水 蒸 气 有 很 强 的 亲 和 能 力 , 热 稳 定 性 好 , 粘度 小 , 对 天 然 气 和 液 烃 的 溶 解 度 较 低 , 起 泡和 乳 化 倾 向 小 , 对 设 备 无 腐 蚀 性 , 同 时 价 格低 廉 , 容 易 得 到 。 工 艺 上 常 用 的 脱 水 吸 收剂 是 甘 醇 类 化 合 物 ( 二 甘 醇 D E G 和 三 甘 醇T E G ) 和 氯 化 钙 水 溶 液 。 在 实 际 中 , 由 于 三甘 醇 脱 水 露 点 降 大 、 成 本 低 和 运 行 可 靠 , 经济 效 益 较 好 , 因 此 得 到 更 广 泛 的 应 用 。 三甘 醇 脱 水 工 艺 主 要 由 吸 收 和 再 生 两 部 分 组成 , 图 2 是 其 脱 水 工 艺 的 典 型 流 程 。含 水 天 然 气 ( 湿 气 ) 先 经 过 进 口 分 离 器除 去 气 体 中 携 带 的 液 体 和 固 体 杂 质 , 然 后进 入 吸 收 塔 。 在 吸 收 塔 内 原 料 气 自 下 而 上流 经 各 塔 板 , 与 自 塔 顶 向 下 流 的 贫 甘 醇 液逆 流 接 触 吸 收 天 然 气 中 的 水 汽 。 经 脱 水 后的 天 然 气 ( 干 气 ) 自 塔 顶 流 出 。 吸 收 了 水 分的 甘 醇 富 液 自 塔 底 流 出 , 与 再 生 后 的 贫 甘醇 液 换 热 , 再 经 闪 蒸 、 过 滤 后 进 入 再 生 塔 再 生 。 流 程中 设 置 的 闪 蒸 罐 可 使 部 分 溶 解 到 富 甘 醇 溶 液 中 的 烃类 气 体 在 闪 蒸 罐 中 分 出 。 富 甘 醇 在 再 生 塔 中 提 浓 和冷 却 后 , 流 入 储 罐 内 , 供 循 环 使 用 。 吸 收 塔 内 , 气 体 和液 体 以 逆 流 接 触 吸 收 的 方 式 实 现 了 传 热 和 传 质 的 过程 , 保 证 了 塔 顶 出 口 的 天 然 气 的 脱 水 程 度 , 也 使 甘 醇贫 液 塔 底 的 含 水 量 达 到 最 大 值 , 从 而 充 分 利 用 了 甘醇 的 脱 水 能 力 。 有 文 献 资 料 证 实 , 甘 醇 脱 水 装 置 可 将天 然 气 中 的 水 含 量 降 低 到 0 . 0 0 8 g / 如 果 有 贫 液 气提 柱 , 利 用 气 提 气 进 行 再 生 , 天 然 气 中 的 水 含 量 甚 至可 降 低 到 0 . 0 0 4 g / 3 ) 固 体 吸 附 脱 水 法固 体 吸 附 脱 水 法 是 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 脱 除 天 然 气 中 的 水分 。 脱 水 后 天 然 气 水 含 量 可 将 至 1 m g / L , 这 样 的 固 体物 质 有 硅 胶 、 活 性 氧 化 铝 、 分 子 筛 等 。 这 些 固 体 吸 附剂 被 水 饱 和 后 , 易 于 再 生 , 经 过 热 吹 脱 附 后 可 多 次 循环 使 用 。 特 别 是 有 些 情 况 下 不 适 宜 采 用 溶 剂 吸 收 脱水 , 比 如 天 然 气 是 酸 气 、 冷 冻 温 度 低 于 - 3 4 ℃ 的 天 然气 加 工 、 同 时 脱 水 和 脱 烃 来 满 足 水 露 点 和 烃 露 点 的要 求 , 这 时 固 体 吸 附 脱 水 就 显 示 出 其 优 越 性 。 在 实 际的 生 产 中 , 吸 附 法 脱 水 主 要 用 于 天 然 气 凝 液 回 收 、 天计 量5 0T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 3 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 4 月T E C H N O L O G Y S U P E R V I S I O N I N P E T R O L E U M I N D U S T R 工 业 技 术 监 督 · 2 0 0 7 年 4 月图 3 分 子 筛 吸 附 脱 水 原 理 流 程然 气 液 化 装 置 中 的 天 然 气 深 度 脱 水 , 防 止 天 然 气 在低 温 系 统 中 产 生 水 合 物 堵 塞 设 备 和 管 道 。目 前 用 于 天 然 气 的 吸 附 脱 水 装 置 多 为 固 定 床 吸附 塔 ( 或 称 干 燥 塔 ) 。 为 保 证 装 置 连 续 操 作 , 至 少 需 要两 个 吸 附 塔 。 工 业 上 经 常 采 用 双 塔 或 三 塔 流 程 。 在 双塔 流 程 中 , 一 个 塔 进 行 脱 水 操 作 , 另 一 个 塔 进 行 吸 附剂 的 再 生 和 冷 却 , 两 者 轮 换 操 作 。 在 三 塔 流 程 中 , 一般 是 一 塔 脱 水 , 一 塔 再 生 , 另 一 塔 冷 却 。 分 子 筛 因 为具 有 很 好 的 选 择 吸 附 性 、 高 效 吸 附 性 能 和 高 温 脱 水性 能 , 所 以 常 常 成 为 首 选 的 固 体 吸 附 剂 。 下 面 我 们 就以 分 子 筛 作 吸 附 剂 的 双 塔 流 程 来 说 明 固 体 吸 附 脱 水的 工 艺 原 理 , 图 3 是 分 子 筛 吸 附 脱 水 原 理 流 程 图 。图 3 中 , 原 料 气 自 上 而 下 流 过 吸 附 塔 , 吸 附 操 作进 行 到 一 定 时 间 后 , 进 行 吸 附 剂 再 生 . 再 生 气 可 以 用干 气 或 原 料 气 , 将 气 体 在 加 热 器 内 用 蒸 汽 或 燃 料 气直 接 加 热 到 一 定 温 度 后 , 进 入 吸 附 塔 再 生 。 当 床 层 出口 气 体 温 度 升 至 预 定 温 度 时 再 生 完 毕 。 当 床 层 温 度冷 却 到 要 求 温 度 时 又 可 开 始 下 一 循 环 的 吸 附 。 吸 附操 作 时 , 气 体 从 上 而 下 流 动 , 使 吸 附 剂 床 层 稳 定 和 气流 分 布 均 匀 。 再 生 时 , 气 体 从 下 向 上 流 动 , 一 方 面 使靠 近 进 口 端 的 被 吸 附 的 物 质 不 流 过 整 个 床 层 , 还 可使 床 层 底 部 干 燥 剂 得 到 完 全 再 生 , 从 而 保 证 天 然 气流 出 床 层 时 的 干 燥 效 果 。吸 附 法 的 最 大 优 点 是 脱 水 后 的 干 气 露 点 可 低至 - 1 0 0 ℃ , 相 当 于 水 含 量 为 0 . 8 m g / 管 道 输 送由 于 种 种 原 因 , 在 天 然 气 进 入 长 输 管 道 之 前 , 总是 含 有 饱 和 水 汽 。 管 道 中 有 时 扫 线 不 彻 底 有 游 离 水 ,或 者 饱 和 水 汽 在 高 压 低 温 环 境 下 冷 凝 出 液 态 水 , 诱使 天 然 气 生 成 水 合 物 。 通 常 , 管 道 中 的 压 力 是 不 容 易降 低 的 , 相 反 , 为 了 输 送 的 目 的 , 往 往 还 要 加 压 。 于 是一 般 要 求 埋 地 输 气 管 道 所 输 送 的 天 然 气 的 水 露 点 温度 比 输 气 管 道 埋 深 处 的 土 壤 温 度 低 5 ℃ 左 右 。 但 即使 这 样 在 实 践 中 也 并 不 能 排 除 水 合 物 的 生 成 , 于 是就 必 须 设 法 抑 制 。( 1 ) 管 线 加 热通 过 对 管 线 加 热 , 使 体 系 温 度 高 于 系 统 压 力 下的 水 - 水 合 物 - 气 三 相 平 衡 温 度 , 水 合 物 受 热 分 解 ,避 免 管 线 堵 塞 , 常 见 的 作 法 是 铺 设 电 加 热 带 , 加 电 量由 热 负 荷 、 管 线 材 料 和 管 线 长 度 决 定 。此 种 方 法 的 难 点 是 很 难 定 位 水 合 物 堵 塞 的 位置 , 当 找 到 水 合 物 堵 塞 的 位 置 开 始 加 热 时 , 必 须 从 水合 物 块 的 两 端 向 中 间 逐 渐 加 热 , 以 免 由 于 水 合 物 的分 解 而 致 使 压 力 、 温 度 急 剧 增 加 , 造 成 管 线 破 裂 甚 至水 合 物 的 喷 发 。 分 解 产 生 的 自 由 水 必 须 除 去 , 否 则 由于 水 中 包 含 大 量 的 水 合 物 剩 余 结 构 , 水 合 物 会 很 容易 再 次 生 成 。 另 外 , 电 加 热 中 的 电 流 变 化 还 会 引 起 腐蚀 问 题 , 需 要 对 加 热 的 管 线 进 行 牺 牲 阳 极 保 护 。( 2 ) 降 低 压 力前 面 分 析 了 , 通 过 降 低
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