天然气脱水脱烃方法的研究

天然气脱水脱烃方法的研究摘要：天然气作为继煤和石油的世界第三大消耗性能源，正受普遍的关注。为了满足天然气气质指标和深度分离的过程的需要，必须要将天然气中的水和烃去除。本文对天然气脱水脱烃方面做了相关的调研，介绍了目前较为常用的脱水脱烃方法，对今后该方面的研究具有重要的作用。关键词：天然气脱水脱烃技术一、前言天然气系油气田开采的伴生气和非伴生气。天然气中往往含有饱和水、天然气凝液（NGL）等，要将天然气从油气田用管道输送出去，除了要除去其中所携带的固体杂质和游离液体外，还必须除去在输送条件下会凝结成液体的气相水和天然气液烃组分。天然气中的气相水是是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH值等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的化合物，该物质的形成与沉淀给输气管道、气井和一些工厂设备带来了很多麻烦。而天然气凝烃的存在增加了管道的运输压力，天然气凝液的回收避免了气液两相的流动，同时具有较大的经济效益。天然气脱水脱烃即指脱除天然气中会影响其在输送条件下正常流动的那部分气相水和NGL组分，以满足天然气气质指标和深度分离的过程的需要及天然气在管输条件下对水露点和烃露点的要求。二、天然气脱水方法1、脱水方法（1）低温冷凝法低温冷凝是借助天然气与水汽凝结为液体的温度差异，在一定的压力下降低含水天然气的温度，是其中的水汽与重烃冷凝为液体，使水被脱出。这种方式的效果实显而易见的。但为了达到较深的脱水程度，应该有足够低的温度。如果温度低于常温，则需要有制冷设施，这样会是脱水过程的工程投资、能量消耗增加，并进一步提高天然气处理的生产成本。（2）化学试剂法该法使用可以与天然气中的水发生化学反应的化学试剂与天然气充分接触，生成具有很低蒸气压的另一种物质。这样可以使天然气中的水汽完全被脱出，但化学试剂再生很困难。因此，这种方法工业上极少采用。（3）溶剂吸收脱水法该法是利用某些液体物质不与天然气中水发生化学反应，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。这样的物质有甲醇、甘醇等。由于吸收剂可以再生和循环使用，故脱水成本低，己在天然气脱水中得到广泛应用。溶剂吸收脱水法是目前天然气净化中使用较为普遍的一种方法。（4）固体吸附脱水法该法是利用某些固体物质比表面高、表面孔隙可以吸附大量水分子的特点进行天然气脱水的。脱水后的天然气含水量可降至1ppm，这样的固体物质有硅胶、活性氧化铝、分子筛等。固体吸附剂一般容易被水饱和，但也容易再生，经过热吹脱附后可多次循环使用。2、具体脱水工艺技术（1）三甘醇脱水技术三甘醇脱水装置由吸收、再生、TEG富液闪蒸、过滤、换热、TEG贫液冷却、加压循环及干气汽提等几部分组成，原料气进入吸收塔底部的分离段分离出液体和杂质后，经升气孔进入塔的中部，在塔盘上与下降的TEG贫液逆流接触，脱除所含水气。脱水后的干气经破沫网自塔顶排出，通过一个分离器分离出可能夹带的TEG液后，进入下游的天然气处理装置或直接出厂。该技术溶剂吸湿性高，热稳定性好，易于再生，操作温度下溶剂稳定，溶剂蒸气压低，携带损失小，腐蚀性轻微，且工艺成熟、可靠。主要缺点是满足不了深度脱水，不适和循环注气的要求。2、分子筛脱水技术分子筛脱水装置由分子筛吸附、再生、冷却，再生气加热、冷却、分离、再生气处理等部分组成。在吸附周期中，经过重力分离器脱除游离液体和可能挟带的固体杂质的天然气自上而下流经分子筛吸附塔，其中的水分被分子筛吸附。由于气流的连续流动，传质区不断向万移动，直至床层最终全部由水饱和。该技术湿容量大、露点降极大工艺，脱水后干气中含水量可低于lppm，露点低于50，且操作简单，占地面积小。主要缺点是热损失较大，不适和大规模建站，操作费用较高。3、汽提甲醇脱水技术传统的分步甲醇脱水工艺流程与甘醇脱水流程基本一致，而导致的甲醇消耗量大、再生困难的问题。新的汽提甲醇脱水工艺克服了上述缺点。原料气经气液分离器后被分为两股，一股进入气提塔，在塔内与来自冷却分离器的向下流动的甲醇水溶液逆流接触。另一股未经接触塔的旁路气流与出气提塔的气流汇合，在注入补充甲醇后进入低温加工工段。在低温工段，采用膨胀制冷，回收得NGL和甲醇与水的混合物。该工艺将天然气脱水与脱轻烃结合起来，技术创新，代表了新世纪气田天然气净化工艺的发展方向。三、天然气脱烃方法1、节流制冷分离节流分离的原理是气体由恒定的高压节流到恒定的低压时，若节流前后气体的流速变化十分小或不变，则在绝热条件下节流前后的焓值不变。利用含烃原料气中各烃类组分冷凝温度不同的特点，在降温的过程中将不同组分分离出来。2、吸附分离法利用吸附剂的平衡吸附量随温度升高而降低的特性，采用常温吸附、升温脱附的操作方法。适于中小规模及杂质含量较低气体的深度处理，处理后的产品气纯度高。四、天然气脱水脱烃新技术1、超音速分离技术（3S）3S（超音速分离器）是一种新型节流膨胀制冷设备，近年来用于天然气脱水脱烃取得很大进展。天然气经3S节流降温泠凝分离出会影响输送的水和NGL组分后，其经喷嘴节流损失的压力会大部分得以恢复，从而大大减少了天然气的压力损失。2IFPEX-1技术IFPEX-1系法国研究开发的脱水脱烃新方法，经前置分离系统除去同体杂质和游离液体的进料天然气分成两支，其中一支作为气提气进入IFPEX-1塔下部，从下向上流动，与来自低温分离器的含水甲醇液逆流接触，将其中的甲醇全部气提出来并随气提气从塔顶流出，与另一支进料天然气汇合，进入低温系统冷却；从塔底排出的水量是为满足水露点要求而从进料天然气中脱除的，可以回收利用。塔顶流出的气提气中所含甲醇量足以防止混合后的天然气在其后的管输和低温过程中生成水合物。在低温过程中冷凝下来的烃和醇水混合物，在一个低温三相分离器中进行分离。天然气的冷却温度由外输天然气要求的水露点和烃露点决定，外部致冷常用的制冷工艺和制冷剂都可用于IFPEX-1装置的致冷。五、结论随着社会对天然气需求量的不断增加，更需要开发和应用先进的天然气处理工艺方法。天然气脱水脱烃技术趋向于节能、安全、高效的工艺技术。不同油气田与处理装置应根据脱水脱烃的目的、要求和处理规模，结合各种脱水脱烃方法的特点进行经济