天然气脱水技术进展

第41卷第19期州化工Vol 41 No 192013年10月Guangzhou Chemical InduOctober 2013天然气脱水技术进展刘松玲,侯新文(中石化西南油气分公司元坝净化厂,四川阆中637400摘要:介绍了天然气含水的危害及脱水的必要性,综述了天然气脱水的几种主要技术,探讨了溶剂吸收法、吸附法、低温分离法、膜分离法的优缺点,并介绍了它们的一些研究进展及应用情况,最后总结出超音速脱水技术由于不需要使用任何化学药剂,投资、运行费用低且对环境无污染所以将是天然气脱水技术发展的重要方向。关键词:天然气;脱水;技术进展;超音速中图分类号:TF64文献标识码:A文章编号:1001-9677(2013)19-0034-02The Dehydration Technology Progress of the Natural GasLIU Song-ling, HOU Xin-wenYuanba Natural Gas Purification Plant, Southwest Oil Gas CompanySINOPEC, Sichuan Langzhong 637400, China)Abstract: The harm of water in natural gas and the necessities of dehydration were introduced, the main technologiesof the natural gas dehydration were reviewed, the advantages and disadvantages of solvent absorption method, adsorbentmethod, low temperaturure process and membrane separation process were discussed, and the new research progress andrelated application were also introduced. It pointed out that the supersonic dehydration technology had no need of anychemical agent, low investment and running expense and had no harm to the environment, which would be a veryimportant directionKey words: natural gas; dehydration; technology progress; supersonic井口流出的天然气几乎都为气相水所饱和,甚至会携带一TEG吸收法脱水。TEC法的不足之处主要在于系统复杂,TEG定量的液态水,而天然气中水分的存在往往会造成严重的后再生能耗高且易损失和被污染,使用的撬装结构也多为进口等果,比如含有CO2和H2S的天然气在有水存在的情况下会形成不足。问题的解决可以通过简化工艺流程、加强贫富液的换酸而腐蚀管路和设备;水分会在一定条件下与天然气形成水合热效果、提高能量的综合利用效率、优化工艺参数、减少TEG物而堵塞阀门、管道和设备;天然气含水会降低管道输送能的损失并保持溶液清洁、加快国产化装置的研发与应用等方式力,造成不必要的动力消耗。因此,水分在天然气中的存在是实现。非常不利的,必须将其脱出以达到气质指标或使用要求。传统西安长庆科技工程有限责任公司的研究人员在对国外进口的天然气脱水方法主要有低温分离、溶剂吸收和固体吸附三的多种三甘醇脱水装置从理论、工艺和操作等方面进行了深入类,近年来一些脱水新方法新技术也得到了大力发展,比如膜的研究后,研发了规模为(10-150)x10m/d的TEG脱水装分离法脱水、超音速脱水等l。本文对以上几种天然气脱水置,并应用在了长庆的北四、榆林、内蒙、陕西子洲、中原油工艺技术进行介绍和总结,供相关学者及技术人员参考。田、西气东输工程以及吐哈油田,实现了天然气TEG脱水装置的国产化,取得了良好的经济效益1溶剂吸收法2吸附剂法溶剂吸收法是利用脱水溶剂的良好吸水性能,在吸收塔内进行气液传质脱除天然气中水分的方法。本方法多应用于油气该法是指利用吸附剂吸附张力使天然气中水分子被吸附剂田无自由压降可利用,下游无采用深冷法回收轻烃的场合。工内孔吸附而除去的方法。工业上常用分子筛作吸附剂,技术成业上常用的脱水溶剂多为三甘醇(TEG),比如美国使用的天然熟,应用最广泛,脱水后干气含水量可低至106,露点可低至气溶剂吸收法脱水工艺中,TEG法占85%,海上天然气平台占-100℃。不仅可以满足管输天然气的露点要求,而且适应下95%。TEG法热稳定好、容易再生,吸水性强,蒸汽压低且闪游深冷回收和轻油的轻回收装詈的要求,当制冷温度更蒸损失少,脱水后的干天然气水露点能降低到-30℃,完全可低时,还可以中国煤化工以满足管输对天然气的水露点要求,因此国内产气量前几位固体吸随CNMHG广泛,技术最成熟可的普光气田、克拉2气田以及还未投产的元坝气田都采用的是靠。分子筛脱水一般适用于下列场合:要求天然气水露点低于作者简介:刘松玲(1977-),女,本科,主要从事天然气计量化验方面的工作。第41卷第19期刘松玲等:天然气脱水技术进展-40℃的场合;同时脱水脱烃以满足水露点、烃露点销售要求维素和聚酰亚胺。醋酸纤维素在实际操作条件下的分离因子不的烃露点控制装置一适用于贫的高压天然气的烃露点控制;天是很高,但价格便宜,是目前天然气净化中使用最多的膜材料。然气同时脱水和净化;LPG和NGL脱水同时要脱除微量的硫化例如美国 Separex公司开发的醋酸纤维素螺旋卷式膜组件,对物(H2S,COs,CS2,硫醇)以及高酸性天然气的脱水1。以H2O/CH4的分离因子达到50,在.8MPa、38℃时天然气露罗家寨气田为例,罗家寨气田为高酸性天然气气田,到净化厂点可降到-48℃。聚酰亚胺虽然较贵,但由于其在实际环境中的集输干线长达292km,在输送过程中会析出游离水,不但容的分离因子较高,所以正在得到广泛应用易形成水合物堵塞管道,而且会对管线造成严重腐蚀,所以各气体分离膜技术正在大规模应用于天然气脱水处理工艺单井站的天然气必须进行集中脱水处理后输送。由于罗家寨气中,膜分离法脱水技术在天然气净化应用中的关键是降低塑化田天然气脱水露点要求不高(≤10℃),因此,使用了分子筛两作用对膜性能的影响。同时,该技术面临的最大问题是降低塔脱水工艺流程和湿气再生。曹文胜采用分子筛吸附法脱水CH4的损失会增加系统的成本,因此,开发低CH4损失而又具脱硫,提出了预处理模块化的概念并实验测定了天然气在复合有高效分离效果的新型膜材料就显得非常重要。吸附床(3A+13X分子筛)上的动态透出曲线和分子筛脱硫的透出曲线,采用竞争吸附理论对各吸附模块进行了优化组合与配5结论置。预处理模块的吸附顺序一般为“先脱水再脱硫最后脱碳”,工业化天然气脱水的方法很多,应根据脱水的目的、要求而脱附顺序为“先脱碳再脱硫最后脱水。和处理规模等,并结合各种脱水方祛的特点进行经济和技术比3低温分离法较,从而选择出最为合适的脱水方法和脱水工艺。通过对前述各种天然气脱水方法特点的总结可知,超音速技术是天然气低温分离法主要是利用天然气饱和含水量随温度降低、压脱水工艺的一大创新,具有结构简单、无运动部件、无动力消力升高而减小的特点,将被水汽饱和的天然气冷却降温或先增耗、环境友好、投资和维护费低等优点,必将是天然气脱水技压再降温的脱水方法。低温分离法具有设备简单,投资低等优术发展的重要方向点,主要用于有压力能可供利用的高压气田。低温分离技术属于物理法脱水,最常见的设备是J-T阀和透平膨胀机。此方参考文献法对高压天然气处理非常经济,因而也得到了广泛应用。不足[1]毛立军王用良吴艳等.天然气脱水新工艺新技术探讨[J,广之处在于:(1)脱水循环的一部分处于水合物生成范围内,因东化工,2013,40(8):66-67此需要添加抑制剂来防止水合物生成;(2)透平膨胀机中的高2]A. Karimi,M.A.Abd. Selective removal of water from supercritical速运动部件,制造难度大;(3)深度脱水时需配套制冷设备,natural gas[A]. Society of Petoleum Engineers(SPE 100442), 2006增加了运行投资[3]张加奇.三甘醇脱水和分子筛脱水对比探究[门].中国石油和化工标准与质量,2013(12):37冷凝法,利用拉瓦尔喷管、分离叶片加速饱和湿天然气达到气4)胡强,何飞韩建红天然气脱水技术[1化学工程与装备,203水分离之目的。喷管超音速旋流分离技术是天然气处理工艺技[5]何茂林,梁政,李永生天然气三甘醇脱水装置的国产化研究[门术的一大创新技术,是一种集气体动力学、热力学和流体力学钻采工艺,2007,30(4):102-104理论为一体的新型气体干燥处理技术,是超音速冷凝与离心分[6]祁亚玲.天然气水合物和天然气脱水新工艺探讨[J天然气与石离技术的有机结合。天然气超音速脱水将膨胀机、分离器和压油,2006,24(6):35-38缩机的功能集中到一个管道中,大大简化了脱水系统,提高了[7]胡晓敏,陆永康,曾亮泉分子筛脱水工艺[J天然气与石油系统可靠性和效率,不需要使用任何化学药剂,能有效降低其2008,26(1):39-41投资、运行费用和减轻环境污染,还可有效脱除天然气中的[8]罗小军晓天万书华分子筛吸附法在高酸性天然气脱水中的应CO2、H2S和汞等杂质,因此该项技术在天然气净化脱水领域用[].石油与天然气化工,2007,36(2):118-123具有广阔的应用前景=1。[9]曹文胜.分子筛吸附净化天然气实验研究[J].集美大学学报:自然科学版,2011,16(6):450-454宋辉等通过天然气超音速脱水装置室内试验和现场试10宋,王丽,陈家庆喷管超音速分离技术在天然气脱水中的应用验,测取了进气与干气露点温度,室内试验在压损为40%时干研究[J北京石油化工学院学报2010,18(1):21-25气露点温度可达-16.6℃;现场试验在压损达70%时干气露[1]何策,程雁,额日其太.天然气超音速脱水技术评析[石油机点温度可达-9℃。试验结果表明,超音速方法可有效脱除天械,2006,34(5):70-72然气的水分。[12]宋辉,张新军汪长永,等天然气超音速脱水试验研究[J].山东Chuang Wen等用标准的k-和R-K真实气体模型模建筑大学学报,2009,24(1):50-53拟了超音速分离器中天然气的动力学参数,计算结果表明,最13] Chuang Wen, Xuewen Cao, Yan Yang,etl. Eifects of ope低压力和温度分别为20am和-82℃,从而可以有效的分离parameters on flowcharacteristics of natural水分和轻烃。[A]. Ofshore Technology Conference. Houston, Texas: Offshore4膜分离法[14]冯海东张好民陈勇.玻璃态聚合物膜在天然气净化、脱水中的应用[].天然气工业,2006,26(2):141-143.气体膜分离过程是在压力驱动下,不同气体因通过膜时的15]魏星,黄维菊,陈文梅国内外膜分离法天然气脱水研究现状渗透率不同而被分离的过程。该技术具有耗能低、无运动部[]过滤与中国煤化工件、维修方便、环境友好等特点。据材料的不同,可以分为有16]崔向阳天CNMHG术新产品,2012(7)机膜和无机膜。由于有机膜的成本比无机膜低1~2个数量级,因此目前实际使用的绝大多数是有机膜,其中又主要是醋酸纤