第四章吸收法脱水

前言天然气脱水的方法甘醇吸收法脱水的工艺及设备甘醇吸收法脱水的工艺计算甘醇质量在脱水装置操作中的重要性第四章吸收法脱水水的危害①在天然气管道输送过程中，天然气中的水分在低温下冷凝成液体，会减少管道截面积，增加输送过程阻力和能耗。②在天然气加工过程中，天然气中的水分会在操作条件下（高压、低温）和烃类或二氧化碳生成固体水合物，堵塞管道及设备，影响生产的正常进行。③天然气中的水会加速硫化物（H2S、COS等）对设备的腐蚀。常用脱水方法冷冻、加压法；液体吸收法；固体吸附法。目前普遍采用吸收法和吸附法脱水。前言①天然气的绝对含水量每标准立方米天然气的实际含水量,g-H2O/Nm3,用e表示。②天然气的饱和含水量在一定条件(T、P）下，天然气与液态水达到平衡时气体的绝对含水量，g-H2O/Nm3，用es表示。③天然气的相对湿度天然气中实际含水量与饱和含水量之比，称为天然气的相对湿度，用φ表示。④天然气的水露点在一定压力下，与天然气饱和含水量相对应的温度，称为天然气的水露点。或在一定压力下，天然气中水蒸汽开始冷凝的温度。名词解释压力、温度对天然气饱和含水的影响冷却脱水法吸收法吸附法第一节天然气脱水的方法一、冷却脱水法冷却脱水法可分为直接冷却法、加压冷却法、膨胀制冷法三种方法。

1.直接冷却法由于天然气的含水量随着温度的降低而减少，所以直接冷却降低天然气温度可以减少天然气的含水量，但此法效率太低，难以达到气体露点要求，只能作为辅助手段。

2.加压冷却法因为天然气含水量随压力的升高而减少，所以，增加天然气压力可以降低天然气的含水量，加压与冷却联合，可提高天然气的脱水效率。但天然气加工中的加压、冷却并不是以脱水为目的，而是工艺需要。

当井口气的压力较高时，可以利用气体高压膨胀获得的低温使天然气冷却脱水，当膨胀后的气体温度较低时，开始用注入乙二醇或二甘醇抑制剂的方法，以抑制水合物的形成。

3.膨胀制冷冷却法膨胀制冷法即可以从井口高压流物中脱除较多的水，又能比常温分离法分离更多的的烃类，故一些高压凝析气井口经常使用。1.常用脱水吸收剂天然气吸收脱水就是利用对天然气中的水蒸汽具有很强亲和能力的吸收剂与天然气逆流接触来脱除天然气中的水份。常用的脱水剂是甘醇类化合物和氯化钙水溶液。目前广泛采用的甘醇类化合物是二甘醇和三甘醇。2.甘醇法脱水的优缺点甘醇法脱水与固体吸附剂法脱水是目前普遍采用的两种天然气脱水方法。对于甘醇法脱水来讲，由于三甘醇脱水露点降大、成本低和运行可靠，在各种甘醇化合物中其经济效益最好，因而在国外广为采用。在我国，由于二甘醇及三甘醇的产量及价格等因素，二甘醇和三甘醇均有采用。甘醇法脱水与吸附法脱水相比，其优点是：二、吸收法②压降较小。甘醇法脱水的压降为35～70kPa，而固体吸附剂法脱水的压降为70～200kPa。③甘醇法脱水为连续操作，而固体吸附剂法为间歇操作。④采用甘醇法脱水时补充甘醇比较容易，而采用固体吸附剂法脱水时从吸附塔（干燥器器)中更换固体吸附剂费时较长。⑤甘醇脱水装置的甘醇富液再生时，脱除1kg水分所需的热量较少。⑥有些杂质会使固体吸附剂堵塞，但对甘醇脱水装置操作影响甚小。⑦甘醇脱水装置可将天然气中的水含量降低到8mg／m3。如果有贫液汽提柱,利用汽提气进行再生，天然气中的水含量甚至可降低降低到4mg/m3。①投资较低。据报道，建设一座处理能力为28x104m3／d天然气的固体吸附剂脱水装置，比三甘醇脱水装置投资高50％。①天然气的露点要求低于-32℃时，需要采用汽提法进行再生。②甘醇受污染或分解后具有腐蚀性。吸收法脱水主要用于使天然气露点符合管输要求的场合，一般建在集中处理站、输气首站内或天然气净化脱硫装置的下游。三、吸附法脱水吸附法是利用某些多孔性固体吸附剂对天然气中的水蒸汽的特殊吸附力来吸附脱除天然气中的水份。固体吸附剂脱水装置的投资和操作费用比甘醇脱水装置要高，故—般是在甘醇法脱水满足不了天然气露点要求时才采用吸附法脱水。甘醇法脱水与吸附法脱水相比，其缺点是：①脱水后的干气露点可低至-100℃，相当于水含量为0.8mg／m3。②对进料气压力、温度及流量的变化不敏感。③无严重的腐蚀及起泡。吸附法的缺点是：①需要两个或两个以上吸附器切换操作，故其投资及操作费用较高。②压降较大。③天然气中的重烃、H2S和CO2等可使固体吸附剂污染。④固体吸附剂颗粒在使用中易产生机械性破损。⑤再生时消耗的热量较多，在小流量操作时更为显著，吸附法的优点是：①天然气脱水的目的是为了符合管道输送要求，但又不宜采用甘醇法脱水的场合。例如，在海上平台由于波浪起伏会影响吸收塔内甘醇溶液的正常流动，或天然气是酸气等。②高压(超临界状态)含二氧化碳较多天然气脱水。因为此时二氧化碳在三甘醇溶液中溶解度很大。③用于冷冻温度低于-34℃时的天然气加工时的脱水。④同时脱水和烃类以符合水露点和烃露点的要求。⑤从贫气中回收天然气液，此时往往需要采用制冷的方法时。吸附法脱水主要用于天然气凝液回收、天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。在下列情况之一时，可优先选择吸附法：甘醇的一般物理性质甘醇脱水工艺流程甘醇脱水工艺主要设备甘醇脱水工艺参数第二节甘醇脱水工艺及设备二甘醇（DEG）、三甘醇（TEG）均为乙二醇的缩合物，反应式为：

二甘醇三甘醇

二甘醇：沸点：245.0℃；分解温度：164.4℃三甘醇：沸点：287.4℃；分解温度：206.7℃因为三甘醇沸点高，蒸汽压低，吸收脱水过程蒸发损失少，且分解温度高，所以脱水过程广泛应用的是三甘醇一、甘醇的一般性质二、甘醇脱水的工艺流程

三、真主要武设备1.负高待压吸升收系翁统主探要设缠备（1游）吸焰收塔陶可以鼻是板值式塔唤或填萌料塔拦。板罗式塔镜适用叉于粘渡性液僻体或片低液今气比曲的场低合；铲由于域甘醇心易起驶泡，商所以捷板式鉴塔的蜂板间甜距应辟当加墙大，允应大犹于0坚.4烛5m,最好尊0.泽6～每0.犬75m；塔顶递设有会捕雾特器，挣减少谋干气忽在气遭相中雄的损缝失。（2船）进投口气占涤器工除掉战进塔鼓气体抓中的碧液体贵或固替体杂朋质。浸这些赖杂质议对三愿甘醇啦脱水跑的影忌响是症：①游已离水爷增加脚了甘华醇溶尖液循怒环量糊、重还沸器初热负论荷及伞燃料展用量灭；②溶妙于甘矩醇溶介液中艺的液梳烃或梨油(呜芳香源烃或金沥育案胶质览)可泡降低高甘醇机溶液歌的脱渡水能蛋力，缓并使扇甘醇晒溶液汁起泡奥。④井堡下化库学剂峡诸如准缓蚀宪剂、虚酸化授及压辩裂液正等均舞可使勤甘醇宝溶液卸起泡惕，并垒具有著腐蚀犁性。特如果关沉积治在重河沸器是火管们表面缘瑞上，部也可纽奉使火碧管表穴面产脂生热丹斑。⑤固蛋体杂康质诸吸如泥锹沙及纷铁锈悔或Fe锦S等腐枯蚀产号物,各他们鼻可促公使甘烘醇溶蒸液起怠泡，兆使阀婆门及唇泵受堵到侵角蚀．增并可衫堵塞露塔板秋或填熔料。由此洞可见固，进诸口气殃涤器疮是甘窗醇脱姥水装姐置的练一个参十分滋重要觉的设到备。很多伐处理煌量较她大的味甘醇感脱水偷装置戴都在虫吸收留塔之掘前设死有气油涤器戚甚至剃还有受过滤茫分离哄器。③携信带的征盐水傻〔随路天然层气一脆起采炊出的雀地层楼水)熄中溶或解有垂很多融盐类。盐水悟溶于包甘醇尿后可殖使碳杂钢，镇尤其准可使惊不锈屡钢产岔生腐菠蚀。盐沉谢积在赶重沸岁器火雁管表番面上斯，还闸可使及火管眉表面梅产生货热斑晴（或伞局部锅过热例）甚公至烧此穿。（1豆）闪穷蒸分马离器余低压午下分抓出富跑甘醇丸中所宣吸收叹的重夹烃类创气体舍，以暖防重优烃使很甘醇嘱乳化羡及减牌少再煎生系功统精锤馏柱锦顶的惠气体永和甘能醇损信失量肥。为昂使闪候蒸气抬不经宣压缩紧即可堂用作威燃料爽气，余并保紧证闪嫁蒸分钓离后环的富哄甘醇删有足沾够的雹压力微流过惕过滤嚼器及鬼贫／疗富甘集醇换尼热器斑等设糊备，梦闪蒸贤分离注器的极压力乓最好呢在0笼.3怖5—涂0.酸52MP剖a。（2议）再荣生精的馏塔浅由吸床收塔鄙来的滑富甘恢醇在筑再生独塔精盛馏柱拌和重炭沸器头内进陶行再见生。桥再生启塔可掩用板浑式塔握或填独料塔忠。精梦馏柱骑顶部漫设有毯冷却钟盘管宝，可你使部垂分水纯蒸气测冷凝木，成您为精安馏柱叛顶的挖回流站，从慰而使红柱顶铸温度赤得到樱控制祝．并框可减锣少甘利醇损反失量点。无总汽提劣气时萍，塔野顶温柿度控监制在用99描℃；有汽林提气软时，赌塔顶品温度泛控制狸在8党8℃颤。当兔回流浆量约堆为水锦蒸气糟排放厕量的麻30皱％时胡，由占柱顶奥排放沿的水纺蒸气卖中甘元醇损刻失量播非常食小。2.唱再倾生系素统主让要设右备（3拐）重垂釜器雀重沸极器的驴作用崖是用危来提军供热腐量将击富甘筝醇加揪热至岩一定刷温度锦，使彼富甘遭醇中食所吸举收的惯水分纸汽化钥并从安精榴顾柱顶探排放槽。除翠此以牢外，窄重沸真器还偏要提撤供回羡流热钱负荷歪以及隶补充山散热肿损失我。甘醇川脱水覆装置脂是通旷过重煤釜器寒温度酱来控爱制再乡丰生深警度和怖贫甘嗓醇浓辟度。添重釜垫器温拜度和赌贫三匪甘醇拆浓度狠的关菜系见额右图腔。由右气图可杀知，疤釜温冈越高氧，贫尿甘醇沃浓度旺越高似；若守要求棕贫甘便醇浓则度更毯高，掩可采休用汽根提法甩、负胸压法舌或共争沸法夹。四、证工艺围参数滤的选夹择影响田脱水凡效果竖的主刷要因系素有：甘攀醇贫柱液的斥浓度狂；甘脑醇吸货收剂另循环号量；夹吸收古操作踪蝶的温日度和趟压力派；吸恨收塔俊和再杠生塔阔的塔恼板数扰等。1.驼温度塘、压统力条添件根据吧吸收冬过程杠原理桑，温贡度越妨低越务有利岸于吸机收。稠但温播度过签低（交＜2望1℃骑）甘守醇溶坝液粘骂度过楼大，固起泡稠增多峰，使里塔板桥效率展下降把；吸胆收温彩度过杨高，虽进料迫器中拾水含掠量太块高，谈同时剥也不烂利于芦吸收均，使孩甘醇耐溶液采的脱疯水能与力下扔降。陈一般顾吸收排操作裤温度裹为2躬7～疲38呢℃。乱压力厅对吸羞收过鼓程影拳响较小少，臂故对景压力侄无特机殊要烘求。贫甘再醇溶太液的抗进塔呢温度冈应比可塔内陶气体殃温度妇高3谎～桃8℃酬。如葡果贫晌甘醇姓温度目比气鸽体低贞，就林会使罪气体振中的虾一部俗分重睬烃冷雨凝，卸促使绑甘醇系溶液奔气泡盟。反名之，侄如果委贫甘绳醇温岸度高遗于气埋体温波度8肥℃票，三叼甘醇耻损失北和出马塔干次气的伞露点葱就会戏不必奥要地成增加也很多筑。根据疏吸收愤平衡乔的原嫩理，慕甘醇鸦贫液壳的浓喜度越励高，新干天浇然气昆中的冶水含嗽量越嘉低，甚即天民然气济的露递点温币度越脖低。侮图4熊－5剂为甘位醇贫恐液的传浓度即与干吓气平凳衡露削点关柿系图劫。为提浇高甘刊醇贫北液的颜浓度孟，再芦生塔质的操岂作应识采取粘下列国措施勤：①在产甘醇饲分解汽温度堡以下暂，应兵尽量出提高膏再生裁塔重英沸器孩温度本。对抄于三碧甘醇以，重米沸器遗温度早一般努为1掌77备～2测04箭℃。②用益汽提组气直牧接通江入重充沸器室中，阀贫三影甘醇楚浓度背可达益99湿.6翅％；③如腔果加宪贫液它汽提改柱，佛汽提匪气从兄贫液浸汽提博柱下骡方通举入，险贫三稳甘醇斯浓度慢可达膀99拿.9％。2.刘甘醇栗贫液凉的浓六度右图报为当况吸收惧塔为悦2.运5块喷理论胶板时闷，三凭甘醇摸循环熊量与管露点高降的疮关系偷。由幕图可杏知：①贫泥液浓豪度越淋高，凝同一花循环脸量下端露点镜降越局大。②当适循环兔量达体到一磨定值校后，表再增榆加循排环量吐时，膝露点扬降变缩慧化很筒小。③贫核液浓斤度低奖时，氧提前另达到燃循环侵量影剃响不擦大的糕区间理。3.负三坡甘醇忆循环凤量吸收政塔的顿工艺果计算闪蒸周分离丈器的胆工艺骡计算再生街精馏响塔的弱工艺跟计算换热疮设备跟的工糖艺计啦算工艺输计算周示例移(自交学)第三布节饿甘醇奋脱水陆工艺宫计算一、萌吸收貌塔的供工艺有计算吸收贝塔的衰工艺若计算厚主要云包括适：①塔还板（绩填料帆）型虽式及刚塔板疑数；浇②三养甘醇兆溶液欲循环满量；爪③塔舍径1.骄吸歪收塔捐脱水倒量（引负荷致）的党计算由要共求的新干气扣的含工水量拆，查彼图2逮－7果得到吨干气活露点掌，将路此露榴点值厘减少雪3～辅6℃改，查弄图4短－5秘得到兼贫三外甘醇当的浓壳度。2.煤进佣塔的需贫三裤甘醇跪浓度3.仍天误然气逢的实砌际露蹲点降当贫悦甘醇恒溶液旋的浓侍度确追定以精后，持吸收赢塔的连实际洲露点旷降还觉和吸厕收塔范的理两论板藏数及弄甘醇余循环喇量都算有关玩系，攻在满碧足露丧点降胀的前康题下抄，选置择合轿适的山塔板彩数和侦甘醇捐循环允量，话使产们品总陈耗能冲最低西。4.粱吸农收塔岭的直帽径板间距，mmK值4500.03665600.04576000.0488先由晴以下数公式仆求出附允许烂空塔更速度赢，再搬根据日进料艇气体禁流量漂求出排塔径董。二、俗闪蒸点分离截器的欢计算三、半再生六塔精尖馏柱再生语精馏草柱的糊理论塞板数崖一般盲为3弃块，境即重足釜器邪、填原料段尿、回帮流冷敌凝器南各一搅块。炎填料鸡柱塔肠径可铃根据认精馏朱柱的闲气液猎负荷低及填失料的售流体普力学牧性质握确定孩，也坡可由乌以下阿经验肾公式性估算阔：四、捧重挑釜诱器1.现重墙釜器悦热负体荷重釜猴器热常负荷感可根太据脱仁水量沃由下骆式经挑验公层式估晶算2.鲁重柏釜器嫌的尺裙寸当重图釜器仪按4任5.使8kW得/m2的热经流密殖度计飞算蒸致汽发舰生面貌积时柱，其昼工艺帝尺寸槽可按优以下蕉原则俯确定闻：长径于比＝榆5（浪推荐宫值）欣；最越小直喜径＝蜂45鬼7mm斥；最小隔长度涉＝1幅06遍7mm洒。3.套汽丹提气哨的用艳量汽提踢气的所用量懒可由标图4盘－6铸来确猫定。弄根据呜要求里的贫联甘醇斧纯度锡，由址图查跨得汽训提气永的需吼要量阴。采用深汽提礼气可讽高甘菌醇纯贱度，樱但也旋增加弱了操奥作费够用，柿因而颠只有枕在必健要时羊才使倘用，梁且其透用量寄不应心大于块0.遍02灿2m3/L三甘注醇。五、居换挠热哭设骗备甘醇布脱水工装置尿的换亚热换兵设备再包括蒜：精成馏柱型顶部趟的回奖流冷方凝器赴、贫圆／富狗甘醇糕换热造器及郑气体进／贫坟甘醇帐换热祥器。扛它们政的尺飞寸确庙定原惹则如啦下。1.回流畏冷凝恒器回流闯冷凝部器热级负荷样可取目甘醇孔溶液陈吸收墨的水逐在重旷釜器出内全菊部汽萝化所别需热婚负荷较的2周5％堂～3虾0％壁。2.贫／附富甘膀醇换透热器贫甘瓜醇及乌富甘啄醇进沸口温踢度通潜常是凭已知再的。巨在确和定富捐甘醇情出口直温度晶时，土一般稍按贫牙甘醇嘴进口坑温度切与富日甘醇揭出口槐温度劣差在凶33晒～5恩0℃夹为原细则，史但注哑意富雁甘醇霉的出蚂口温仰度不雷能高桥于1思49珍℃。贫甘遮醇进搁吸收愉塔前捷应先叉用干发气或归空气还将其萍冷却半到仅脊比出喉塔干型气高良6℃脉左右爹。如高果温垦度过渗高，罪会使德顶层歌塔板哄上甘死醇温天度增旁加，沾导致托出塔木干气碗水含反量增舟加。富用出挽塔干蓬气冷甲却贫最甘醇茧，这运样可持防止威贫甘径醇被泡冷却协至低垦于出罗塔干罚气温扇度。贫甘涌醇出叙换热蝴器的孕温度亏应比折进料颜气进统吸收滔塔的著温度托高3丧～6补℃。逆计算索热负递荷时旋应加店上5盆％获～1慕0％询的富稳裕量免，以狠考虑伸污垢济热阻胜和甘甩醇循参环量索波动杂的影泼响。3.气体先／贫挎甘醇蒸换热挖器甘醇辈污染雅的原士因及剩对策甘醇配质量时的最虑佳值第四饶节俊甘帖醇质呈量对抽脱水箱操作姓的影孙响一、僵甘醇舌污染诞的原蛮因及摧对策扣清洁防止贷或减崇缓甘乐醇损末失过肚大和敲设备愉腐蚀冬的关但键是链保持六甘醇屠洁净刑。实国际上锋，甘亿醇在物使用陡过程胖中将慎会受腾到各扬种污夸染。缎产生脂这些撇污染笼的原绣因和译解决烦办法捐如下心：1.拆氧淘气串魔入系熟统甘醇榆易氧且化变茂质，汪生成慰腐蚀躁性有乎机酸垦。故搜应防玩止氧总气串泪入系赔统，菌亦可皆向脱卡水系陪统中耕注入桨抗氧解化剂河，其挪量为匙1～喜2g/院L甘醇枯。2.勾高扯温降辞解富甘导醇在敬再生它时如四果温极度过甜高会慰降解损(热补降解览)变胖质。就因此粘，当礼采用旷三甘远醇脱着水时牌，重丛沸器近温度夜应低该丁2泰04盛℃，披火管满传热蜡表面丧的热喂流密窜度则柱应小后于2唤5kw症／m2。同时带，还队应定目期对泉火管码传热补表面灵上由巷于油碎污和夹盐址胖类沉死积引午起的返热斑秀进行寺检查牵并及丽时清慰扫。当进满料气毕中含回有硫载化氢凑和二拨氧化碗碳时砖，会贫使甘皮醇溶静液呈拣酸性烤并具亚有严粱重的失腐蚀压性。消可通晴过加驱入硼寇砂、男三乙币醇胺串等碱朗性化漏合物东中和漫。4.库盐孝污染盐沉泛积在充重沸证器火妨管表列面可市以产肃生热贡斑并像使火拘管烧兔穿。债当甘伏醇中纹盐含住量大镇于0匠.0互02让5％(新w)时,饭就表应将脾甘醇关排放爽掉并唤对装聚置进脆行清享扫。5.佳液右烃如果短系统雾中有险液烃