天然氣脫水工藝

1、天然氣為什么要脫水？

2、乙二醇脫水的基本原理是什么？

3、塔中I號帶為什么采用乙二醇，而不采用甲醇？

4、塔中I號帶采用丙烷制冷脫水，為什么不采用節(jié)流制冷或三甘醇脫水？

5、乙二醇脫水裝置操作中，采取哪些措施可以保持溶液清潔？

6、乙二醇的凝固點為-12.6℃，為什么低溫分離器處溫度達-22 ℃ 卻沒有凝固？

7、乙二醇有哪些消耗，如何克服？

8、為什么要對乙二醇進行再生？

一、天然氣工藝簡介

二、脫水的原因

三、脫水的方法

四、脫水工藝介紹

五、低溫脫水工藝注意事項

六、天然氣水合物及其防治

七、乙二醇再生

一、天然氣工藝簡介

天然氣凈化廠構成

凈化廠的構成主要由主體工藝裝置、輔助工藝裝置和公用工程三部分組成。工廠平面布置圖和各部分的具體組成和功能介紹如下：

1、主體工藝裝置

凈化廠的主體工藝單元主要由脫硫單元、脫水單元、硫磺回收單元及尾氣處理單元等構成。

(1)脫硫單元

     天然氣脫硫目的是脫除H₂S和部分CO₂和有機硫。這是天然氣凈化工藝的核心部分，其脫硫方法類別特別多，但主導工藝是醇胺法。

（2）．脫水單元

與天然氣脫硫相比，脫水方法的類別要簡單得多。脫水目的是為了防止天然氣在輸送、加工處理過程中有水冷凝出來進而帶來腐蝕問題，同時也可防止水合物、冰生成堵塞管線和設備。

(3) 硫磺回收單元

天然氣凈化領域內硫磺回收通常系指克勞斯工藝。通過該工藝，可以把天然氣中脫除下來的酸氣通過克勞斯反應，使H₂S轉化為元素硫，從而充分回收利用了寶貴的硫資源，同時也達到了保護環(huán)境的目的。

(4) 尾氣處理單元

部分硫磺回收裝置排出的尾氣有時可能含高達百分之幾的含硫物，直接外排導致環(huán)境污染，因此必須建設尾氣處理裝置，把尾氣中硫化物吸收掉，達到環(huán)境排放標準。

2、輔助工藝裝置

輔助工藝裝置是為了保證凈化廠正常運行、檢修、事故處理而設置的一些附屬設施，通常包括硫磺成型單元、火炬及放空單元等。

(1) 硫磺成型單元

來自硫磺回收裝置的液硫進入液硫中間罐，用液硫泵抽出，送至硫磺成型設備，經(jīng)冷卻、固化生產出合乎要求的固體硫磺產品。

(2)火炬及放空單元

本單元是保障工藝裝置在開、停車以及緊急事故情況下排出原料氣、凈化氣、酸氣以及處理工廠排出的污油、分液罐的排出液。一般分別設有高壓天然氣放空系統(tǒng)和低壓酸氣放空系統(tǒng)，同時設置有火炬。

3、公用工程

公用工程是指除主要生產裝置以外的公用工程裝置和輔助生產設施，如變配電所、循環(huán)水、空分、儀表空壓站、三修（機、電、儀表維修）、原料和成品倉庫、消防站等。

      從專業(yè)上分為：給排水、熱工、電氣、自控、電訊、采暖通風、化學分析、環(huán)保、工業(yè)安全與衛(wèi)生等。

二、脫水的原因

自儲集層中采出的天然氣及脫硫后的天然氣中，一般都含有水氣（飽和水、游離水）。

   含水量：單位體積天然氣中含有的水氣量，又稱天然氣濕度，單位為mg/m³。

   天然氣中所含有的飽和水蒸氣量統(tǒng)稱為天然氣水含量，而將在天然氣中呈液相存在的水稱為游離水或液態(tài)水。

    天然氣水露點：天然氣在一定壓力下水蒸氣開始冷凝結露的溫度。

水是天然氣中有害無益的組分，它們的存在對天然氣處理帶來許多危害：

    ①天然氣中水的存在．降低了天然氣的熱值和輸氣管道的輸送能力；

    ②當溫度降低或壓力增加時．天然氣中的水會呈液相析出，在管道或設備中積液，不僅增加流動壓降，甚至形成段塞流，還會加速天然氣中酸性組分對管道和設備的腐蝕；

   ③液態(tài)水不僅在冰點時會結冰，而且，即使在天然氣的溫度高于水的冰點時，液態(tài)水還會與天然氣中的一些氣體組分形成冰雪狀的固體水合物，嚴重時堵塞井筒、閥門、管道和設備，影響輸氣管道的平穩(wěn)供氣和生產裝置的正常運行。

   因此，天然氣中的水含量和天然氣水合物的形成條件，無論對于天然氣開采、集輸還是處理、加工，都是十分重要的。

三、脫水的方法

天然氣脫水工藝一般包括：低溫脫水，溶劑吸收法脫水，固體吸附法脫水等。

低溫脫水法：

該法是利用高壓天然氣節(jié)流膨脹降溫或換熱降溫而使部分水冷凝脫除。

溶劑吸收法：

利用某些液體物質不與天然氣中的水分發(fā)生化學反應，只對水有很好的溶解能力且溶水后蒸氣壓很低，可再生和循環(huán)使用的特點，將天然氣中水汽脫出。使用Z多的是甘醇類物質，而其中尤以三甘醇作吸收劑Z佳。

固體吸附法：

    利用某些固體物質表面孔隙可以吸附大量水分子的特點來脫除天然氣中的水分，可將水脫至0.1ppm或露點達到-100℃。這些固體吸附劑被水飽和后， 易于再生。常見的吸附劑有硅膠，活性氧化鋁和分子篩。而其中Z常用的分子篩脫水Z廣泛，技術Z成熟。

膜法脫水：

    根據(jù)膜對天然氣中水汽的優(yōu)先選擇滲透性，當天然氣流經(jīng)膜表面時，水汽優(yōu)先透過膜而被脫除掉，從而達到分離的目的。分離效率受膜材料、氣體、組成、壓差等因素的影響，是一種動力學分離過程。與傳統(tǒng)的脫水方法相比,它具有以下幾方面的優(yōu)點:

①工藝簡單,操作容易，占地面積小；

②不需要額外加入溶劑，不需再生，無二次污染;

③可利用天然氣本身的壓力作為推動力，幾乎沒有壓力損失;

④操作彈性大，可通過調節(jié)膜面積和工藝參數(shù)來適應處理量

  的波動。

天然氣水合物及其防治

一、天然氣水合物(Hydrates )結構

        天然氣水合物也叫水化物，它是由非極性或弱極性氣體分子與接近冰點的水接觸，水分子靠氫鍵作用將形成有別于冰晶格的籠形晶格并將氣體分子包絡其中。

       水合物具有多面體籠性結構

      構成水合物的分子主要有：水分子、甲烷、乙烷、二氧化碳等弱極性分子

二、水合物形成條件

1、含過飽和水汽或液體水

2、足夠低溫度，足夠高壓力

3、壓力波動，氣流突變和晶種存在

天然氣水合物有個存在的Z高臨界溫度，超過此溫，再大壓力也無法使水化物生成。

三、天然氣水合物的防止措施

1、在給定溫度、組分的天然氣，降壓至Z低形成壓力以下。

2、在給定壓力、組分的天然氣，保持溫度在水合物形成溫度以上。

3、降低天然氣濕度、水露點，即脫水。

4、加入水合物抑制劑如CaCl2、乙二醇等。