《天然气脱水工艺》课件PPT课件.ppt

天然气脱水工艺 讲座提纲 一 脱水的原因 二 脱水方法简介 三 脱水工艺介绍 四 各工艺的注意事项 脱水的原因 水的困扰 水合物 堵塞管道 阀门等 弱酸 腐蚀管道 局部聚集 降低输气量 增加流动压降 一 脱水的原因 二 脱水方法简介 三 脱水工艺介绍 四 各工艺的注意事项 讲座提纲 含水量指标有 绝对含水量 和 露点温度 两种表示方法 前者指单位体积天然气中水的含量 以mg m3为单位 后者指一定压力下 天然气中水蒸气开始冷凝结露的温度 用 表示 我国通常采用管输天然气的露点温度应比输气管线沿途的最低环境温度低5 15 用于天然气脱水按原理可分为低温分离 固体干燥剂吸附和溶剂吸收三大类 近年来国外正在大力发展用膜分离技术进行天然气脱水 但目前在工业上应用不多 脱水的方法 低温分离法这类方法一般采用节流膨胀冷却 节流膨胀的方法适用于高压气田 它是使高压天然气经过焦耳 汤姆逊效应制冷而使气体中的部分水蒸气冷凝下来 为了防止在冷冻过程中生成水合物 可在过程气流中注入乙二醇作为水合物抑制剂 在 18 40 的范围内有效 如需进一步冷却 可再使用膨胀机制冷 对于低压气田 可先增压使天然气中的部分水蒸气分离出来 然后进一步冷却 也可外加冷量 脱水的方法 低温分离法 在分离走天然气中液相水的情况下 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 脱水的方法 低温分离法 丙烷制冷 节流阀制冷 膨胀机制冷 热分离机制冷等 膨胀制冷 溶剂吸收法 利用某些液体物质不与天然气中的组分发生化学反应 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 使用最多的是甘醇类物质 而其中尤以三甘醇作吸收剂最佳 脱水的方法 脱水溶剂的比较 脱水的方法 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脱除天然气中的水分 可将水脱至0 1ppm或露点达到 100 这些固体吸附剂被水饱和后 易于再生 工业用吸附剂必须具备以下特点 供应量大 有高的吸附能力和选择性 便于再生和重复使用 良好的机械强度和化学稳定性 价格合理等等 目前工业上常用的吸附剂有硅胶 活性氧化铝 分子筛和活性炭四种 其中除活性炭外 都可以应用于天然气脱水 脱水的方法 分子筛脱水一 用途 分子筛有选择吸附性 可以脱有机物溶剂和气体中的水分 而对溶剂 气体不吸附 二 操作 分子筛脱水操作相对简单 可以直接将分子筛放入被脱溶液中 或直接让溶液 气体流动通过分子筛吸附塔 三 吸附量 分子筛吸附量较大 一般吸附量在22 四 选择吸附性 分子筛极易吸附极性水分子 因水分子直径小于分子筛孔径 再水分子与分子筛吸附后可达静电平衡 分子筛不吸附直径大于其孔径的子 整个吸附过程属于物理反应 不会与被脱物料产生任何化学反应 脱水的方法 分子筛脱水五 不产生水解析 分子筛吸水后在常温下不会将被吸的水释放出来 六 再生 分子筛再生相对简单 给分子筛鼓300 以上的氮气 非易燃物料可直接鼓入空气 再生后分子筛可再次使用 七 使用寿命长 分子筛一般能够再生使用3 5年 八 分子筛脱水装置是天然气集输过程中对天然气进行深度干燥 脱烃 脱水的理想设备 脱水后的天然气含量 1ppm 主要是利用分子筛作为脱水剂 脱水采用两塔或三塔流程 采用两塔流程时 一塔吸附脱水 一塔再生 冷却 采用三塔流程时 一塔吸附 一塔再生 另一塔冷却 连续自动操作 该设备具有操作 维护费用低 安全可靠等优点 脱水的方法 气体行业常用的分子筛型号 分子筛是一种硅铝酸盐A型 钾A 3A 钠A 4A 钙A 5A X型 钙X 10X 钠X 13X Y型 钠Y 钙Y3A型分子筛的分子式 0 4K2O0 6Na2OAl2O32 OSiO24 5H2O4A型分子筛的分子式 Na2O Al2O3 2 0SiO2 4 5H2O5A型分子筛的分子式 0 70CaO 0 30Na2O Al2O3 2 0SiO2 4 5H2O 脱水的方法 分子筛的再生为了取得好的操作性能和尽可能长的寿命 分了筛使用一定时间后必须再生 正确再生后的分子筛同新鲜的一样 其吸附性能和机械性能的衰减和老化是非常低的 分子筛的再生有两种基本方法 1 改变温度 即 变温 它是通过加热分子筛来除去被吸附的物质 工业上一般是用经预热的再生气加热 吹扫分子筛至200左右 并带走脱附下来的吸附质 2 改变相对压力 即 变压 一般用于气相吸附过程 其基本方法是保持吸附剂温度不变 通过降低压力和惰性气体反吹 除去吸附质 再生通常是同吸附逆向进行的 这可使被容纳于吸附床入口处的大部分吸附质不必通过整个床层 部分分子筛也可不与湿热气体接触 从而提高分子筛使用寿命 再生气应尽可能干燥 否则会影响 脱水的方法 脱水的方法 方法对比 膜法脱水 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 工艺简单 操作容易 占地面积小 不需要额外加入溶剂 不需再生 无二次污染 可利用天然气本身的压力作为推动力 几乎没有压力损失 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 脱水的方法 新技术 讲座提纲 一 脱水的原因 二 脱水方法简介 三 脱水工艺介绍 四 各工艺的注意事项 脱水工艺 原料气 乙二醇贫液 乙二醇贫液 低温分离器 三相分离器 原料气预冷器 原料气预冷器 原料气预冷器 原料气预冷器 至燃料气系统 至凝析油稳定装置 至乙二醇再生及注醇装置 干气过滤分离器 低温分离装置 醇烃加热器 干气外输 脱水工艺 三甘醇装置 闪蒸罐 TEG 重沸器 湿天然气 干气 闪蒸气 TEG冷却器 贫TEG 过滤器 燃料气 再生气 吸收塔 过滤器 缓冲罐 脱水工艺 分子筛装置 干气 再生气 水分离罐 入口分离器 湿原料气 加热器 冷却器 干燥塔 干燥塔 阀门关 阀门开 脱水工艺 膜法装置 气液分离器 膜组块 膜组块 原料气 排污 真空泵 产品气 废气 加热器 核心单元 讲座提纲 一 脱水的原因 二 脱水方法简介 三 脱水工艺介绍 四 各工艺的注意事项 各工艺的注意事项 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 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 低温分离工艺 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 各工艺的注意事项 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 各工艺的注意事项 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 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 各工艺的注意事项 三甘醇脱水工艺 各工艺的注意事项 降低甘醇损失的措施 选择合适的操作参数 各种操作参数中 温度的影响最大 改善分离效果 勤排污 保持甘醇溶液的清洁 各工艺的注意事项 重沸器 精馏柱 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 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 各工艺的注意事项 分子筛脱水工艺 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 否则会导致分子筛粉化