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天然气脱水工程设计一、工程背景随着天然气的广泛应用和需求的不断增长，对天然气质量的要求也越来越高。
水分是天然气中常见的污染物之一，它会降低热值，同时在输送管道中形成水合物，对管道造成腐蚀。
因此，在天然气输送前，必须对天然气进行脱水处理。
二、脱水方法常用的天然气脱水方法有物理吸附脱水法和化学吸附脱水法。
物理吸附脱水法是利用吸附剂吸附天然气中的水分子，将其从天然气中分离出来；化学吸附脱水法是利用化学剂将天然气中的水分子转化为可分离的液体，然后通过沉降或过滤等方法将其从天然气中去除。
三、脱水工艺流程1.初级脱水：将天然气通过冷凝器冷却，使水分子与天然气中的液体相结合形成水合物，然后通过隔离器将水合物与天然气分离，并排出水分。
2.中级脱水：将初级脱水后的天然气通过填充吸附剂的吸附器，吸附剂将天然气中的水分子吸附，将干燥的天然气从吸附剂中排出。
3.精制脱水：将中级脱水后的天然气通过再生装置，使吸附剂再生并去除吸附剂上的水分，然后将天然气和再生气体分离，并排出。
四、关键设备和工程参数1.冷凝器：用于初级脱水过程中冷却天然气。
2.隔离器：用于初级脱水过程中将水合物与天然气分离。
3.吸附器：用于中级脱水过程中吸附天然气中的水分子。
4.再生装置：用于精制脱水过程中再生吸附剂并去除水分。
工程参数包括天然气流量、水合物含量、吸附剂种类和用量等。
五、安全与环保考虑在天然气脱水工程设计中，需要考虑到安全和环保因素。
例如，在设计吸附剂选择和用量时，需要考虑到吸附剂的毒性和可再生性。
此外，需要合理设计安全设备和应急措施，确保工程安全运行。
总结：天然气脱水工程设计是为了去除天然气中的水分，提高天然气质量和热值。
在设计中需要考虑脱水方法、工艺流程、关键设备和工程参数以及安全与环保因素。
通过合理的天然气脱水工程设计，可以有效提高天然气的质量和利用效率。
浅析天然气处理装置的脱水方法天然气是一种重要的能源资源，其含有大量的水分和杂质，需要经过处理才能被使用。
天然气脱水是其中的一项重要工艺，其目的是去除天然气中的水分，以保证天然气的品质和安全。
为了实现天然气的高效脱水，人们设计了各种天然气处理装置，采用不同的脱水方法，本文将对天然气处理装置的脱水方法进行浅析。
天然气处理装置的脱水方法主要包括物理脱水和化学脱水两种方式。
物理脱水主要是通过物理手段使水分脱离天然气，主要包括凝结脱水、吸附脱水、膜分离脱水等方法。
而化学脱水则是通过添加化学试剂将水分转化为其他物质，达到脱水的目的。
凝结脱水是一种常见的物理脱水方法，其原理是利用温度差使天然气中的水汽凝结成液体，然后将液体与天然气分离。
常见的凝结脱水设备有冷凝器和冷冻器。
冷凝器利用低温使水分凝结成液体，然后通过分离装置将水分与天然气进行分离。
而冷冻器则是通过低温冷冻水分，然后将冻结的水分与天然气进行分离。
这两种方法都能有效去除天然气中的水分，但对能耗要求较高，需要耗费大量的能源才能实现脱水。
吸附脱水是一种常用的物理脱水方法，其原理是利用吸附剂吸附天然气中的水分，达到脱水的目的。
常见的吸附剂有硅胶、分子筛等。
当天然气通过吸附剂层时，水分会被吸附在吸附剂颗粒表面，从而实现脱水。
吸附脱水方法有较高的脱水效率，能够满足高纯度天然气的要求，但吸附剂的使用寿命较短，需要定期更换和再生。
膜分离脱水是一种新型的脱水方法，其原理是利用特定的膜材料将天然气中的水分与天然气进行分离。
常见的膜材料有聚合物膜、陶瓷膜等。
当天然气通过膜分离装置时，水分会在膜的作用下被分离出来，达到脱水的目的。
膜分离脱水方法具有操作简单、不需加热、脱水效率高等优点，但膜材料的选择和制备对脱水效果有较大影响。
化学脱水是一种常用的脱水方法，其原理是通过添加化学试剂将水分转化为其他物质，达到脱水的目的。
常见的化学脱水方法有脱硫脱水、脱碳酸盐脱水等。
脱硫脱水是通过添加脱硫剂将天然气中的硫化氢转化为硫酸氢钠，从而将水分与天然气进行分离。
天然气脱水工艺流程包括以下步骤：
1.来自集气站压力为8.8MPa、温度为23℃的原料天然气进入原料
气重力分离器与过滤分离器，分出液态水分及其他杂质，然后进入TEG吸收塔的下部，自下而上流动，与从上而下的贫TEG 逆流接触，脱除其中水分。
2.干气从塔顶流出，经干气分离器分离出夹带的三甘醇后，出装
置至外输管线。
3.吸收了水分的TEG富液从TEG吸收塔底部流出，经减压后进
入重沸器上部的富液精馏柱顶换热盘管，加热后进入闪蒸罐闪蒸，闪蒸气进入燃料气系统。
4.闪蒸后的富液先后通过机械过滤器和活性炭过滤器，以除去其
中的机械杂质和降解产物。
5.过滤后的富液经TEG缓冲罐与热的贫TEG换热后进入富液精
馏柱，与来自重沸器的蒸汽逆流接触而得到部分提浓。
6.在重沸器内，富液被加热至约200℃。
7.TEG溶液经贫液精馏柱进入缓冲罐，与自下而上的气提气在贫
液精馏柱中逆流接触，以进一步提高贫TEG浓度。
8.高温TEG贫液在缓冲罐内与冷的TEG富液换热后，经冷却器
冷却。
9.TEG循环泵升压后送至吸收塔上部完成TEG吸收和再生循环
过程。
◆天然气脱水的必要性◆溶剂吸收法脱水◆固体吸附法脱水◆第一节天然气脱水的必要性◆天然气脱水的必要性；◆天然气脱水方法；◆天然气脱水深度。
◆一、天然气脱水的必要性◆水的析出将降低输气量，增加动力消耗；◆水的存在将加速H2S或CO2对管线和设备的腐蚀；◆导致生成水合物，使管线和设备堵塞。
因上述三方面原因，所以有必要对天然气进行脱水处理。
◆二、天然气脱水方法◆低温法脱水；◆溶剂吸收法脱水；◆固体吸附法脱水；◆应用膜分离技术脱水。
◆三、天然气脱水深度◆满足用户的要求；◆管输天然气水露点在起点输送压力下，宜比管外环境最低温度低5～7℃；◆对天然气凝液回收装置，水露点应低于最低制冷温度5～7℃。
◆第二节溶剂吸收脱水◆甘醇脱水的基本原理◆甘醇的物理性质◆三甘醇脱水流程和设备◆影响三甘醇脱水效果的参数◆三甘醇富液再生方法及工艺参数甘醇是直链的二元醇，其通用化学式是C n H2n(OH)2。
二甘醇(DEG)和三甘醇(TEG)的分子结构如下：◆一、甘醇脱水的基本原理从分子结构看，每个甘醇分子中都有两个羟基（ＯＨ）。
羟基在结构上与水相似，可以形成氢键，氢键的特点是能和电负性较大的原子相连，包括同一分子或另一分子中电负性较大的原子，所以甘醇与水能够完全互溶，并表现出很强的吸水性。
甘醇水溶液将天然气中的水蒸气萃取出来形成甘醇稀溶液，使天然气中水汽量大幅度下降。
◆二、甘醇的物理性质常用甘醇脱水剂的物理性质如表1所示。
在天然气开发初期，脱水采用二甘醇，由于其再生温度的限制，其贫液浓度一般为95％左右，露点降仅约25～30℃。
50年代以后，由于三甘醇的贫液浓浓度可达98～99％，露点降大，逐渐用三甘醇（TEG）代替二甘醇作为吸收剂。
◆三甘醇吸收剂的特点◆沸点较高(287.4℃)，贫液浓度可达98～99%以上，露点降为33～47℃。
◆蒸气压较低。
27℃时，仅为二甘醇的20%，携带损失小。
◆热力学性质稳定。
理论热分解温度(207℃)约比二甘醇高40℃。
浅析天然气处理装置的脱水方法天然气是一种重要的清洁能源，广泛应用于工业、城市生活和发电等领域。
在天然气开采和输送过程中，往往需要进行脱水处理，以去除其中的水分和其他杂质，以确保天然气的质量和安全。
天然气处理装置的脱水方法显得至关重要。
本文将简要介绍天然气处理装置的脱水方法，以及各种方法的优缺点和适用范围。
一、脱水方法概述在天然气处理过程中，一般可以采用以下几种脱水方法：凝冷法、膜蒸发法、化学脱水法、吸附脱水法和结晶脱水法。
这些方法各有特点，可根据实际情况进行选择和组合应用。
凝冷法是一种传统的天然气脱水方法，其原理是通过降低天然气温度，使其中的水蒸气凝结成液态水，并随着天然气一起排出。
它的优点是操作简单，无需添加外部能源，对天然气不会产生污染，但对冷却设备要求较高，处理能力有限。
膜蒸发法是利用高分子膜对水与气体之间进行选择性渗透分离的方法，其优点是效率高、操作简便、设备小型化，但其成本较高，且对膜的使用和维护要求较高。
化学脱水法是通过加入特定的化学剂，使水分与天然气中的硫化氢或二氧化碳发生化学反应，生成相对稳定的盐类沉淀物，并随着天然气一起排出。
这种方法的优点是脱水效果好，操作简单，但在使用化学剂的过程中要求严格，且可能对设备产生腐蚀。
吸附脱水法是通过吸附剂对天然气中的水分进行吸附，其优点是处理能力大，效率高，但对吸附剂的使用寿命要求较高，且需要定期更换和再生吸附剂。
结晶脱水法是通过控制温度或压力使天然气中的水分结晶沉淀，然后将其分离。
这种方法的优点是对设备要求较低，脱水效果好，但操作条件要求较严格，且可能对设备产生腐蚀。
二、各种方法的优缺点和适用范围凝冷法适用于小型天然气处理装置，其优点是无需能源供应，但其处理能力较低。
膜蒸发法适用于小型和中型天然气处理装置，其优点是设备小型化，脱水效率高，但成本较高，维护要求严格。
化学脱水法适用于各种规模的天然气处理装置，其优点是脱水效果好，但需要严格控制化学剂的使用和排放。
天然气脱水技术综述
摘要：目前，国内天然气行业正进入高速发展阶段，天然气的高效开发和利用已经成为未来能源发展的新课题。
水分在天然气的存在是非常不利的事，因此，需要脱水的要求更为严格。
所以未来天然气高效脱水将是一个重要的研究方向。
本文阐述了现阶段天然气的脱水方法：低温法、吸收法、吸附法等。
关键词：天然气；脱水技术；低温法，吸收法；吸附法
引言：天然气脱水是指从天然气中脱除饱和水蒸气或从天然气凝液（NGL）中脱除溶解水的过程。
脱水的目的是：
①防止在处理和储运过程中出现水合物和液态水；
②符合天然气产品的水含量（或水露点）质量指标；
③防止腐蚀。
因此，在天然气露点控制（或脱油脱水）、天然气凝液回收、液化天然气及压缩天然气生产等过程中均需进行脱水。
本文对低温法、吸收法和吸附法脱水技术进行了概括分析。
1.低温法脱油脱水工艺及应用
将天然气冷却至烃露点以下某一低温，将天然气中的重烃与气体分离出来的方法，也称冷凝分离法。
膨胀制冷法
将高压气体膨胀制冷获得低温，使气体中部分水蒸气和较重烃类冷凝析出，从而控制了其水、烃露点。
这种方法也称为低温分离（LTS或LTX）法，大多用于高压凝析气井井口有多余压力可供利用的场合。
如图采用乙二醇作抑制剂的低温分离（LTS或LTX）法工艺流程图。
此法多用来同时控制天然气的水、烃露点。
冷剂制冷法
通过冷剂循环制冷来降低天然气的温度，使气体中部分水蒸气和较重烃类冷凝析出，从而控制了其水、烃露点。
天然气需要进行露点控制却又无压差可利用时，可采用冷剂制冷法。
榆林天然气处理厂脱油脱水装置采用的工艺流程如图示：
低温分离器的分离温度需要在运行中根据干气的实际露点符合要求的前提下尽量降低获得更低温度所需的能耗。
影响低温法控制天然气露点的主要因素
①.处理、组分分析和工艺计算误差以及组成变化和运行波动等造成的偏差。
天然气取样、样品处理、组分分析和工艺计算误差，以及组成变化和运行波动等因素均会造成偏差，尤其是天然气中含有少量碳原子数较多的重烃时，这些因素造成的偏差就更大。
②.离器对气流中微米级和亚微米级雾状液滴的分离效率不能达到100%。
气流中所携带的雾状水滴或液烃雾滴都会使天然气水露点或烃露点升高。
③.凝析气或湿天然气脱除部分重烃后仍具有反凝析现象，其烃露点在某一范围内随压力降低反而增加。
天然气的水露点随压力降低而降低，其它组分对其影响不大。
但是，天然气的烃露点与压力关系比较复杂，先是在反凝析区内的高压下随压力降低而升高，达到最高值（临界凝析温度）后又随压力降低而降低。
2.吸收法脱水
根据吸收原理，采用一种亲水液体与天然气逆流接触，从而吸收气体中的水蒸气而达到脱水的目的。
甘醇脱水工艺及应用
由于三甘醇脱水露点降大、成本低、运行可靠以及经济效益好，故广泛采用。
现以三甘醇为例，对吸收法脱水工艺和设备进行介绍。
三甘醇脱水工艺流程
如图示：
主要设备
（1）吸收塔可以是板式塔或填料塔。
板式塔适用于粘性液体或低液气比的场合，总塔板效率一般为25%～30%；由于甘醇易起泡，所以板式塔的板间距应当加大，应大于,最好～；塔顶设有捕雾器用于除去≥5μm 的甘醇液滴，使干气中携带的甘醇量小于m3。
捕雾器到干气出口的间距不宜小于吸收塔内径的倍，顶层塔板到捕雾器的间距则不应小于塔板间距的倍。
（2）进口气涤器除掉进塔气体中的液体或固体杂质。
这些杂质对三甘醇脱水的影响是：
①游离水增加了甘醇溶液循环量、重沸器热负荷及燃料用量；
②溶于甘醇溶液中的液烃或油(芳香烃或沥青胶质)可降低甘醇溶液的脱水能力，并使甘醇溶液起泡。
③携带的盐水〔随天然气一起采出的地层水)中溶解有很多盐类。
盐水溶于甘醇后可使碳钢，尤其可使不锈钢产生腐蚀。
盐沉积在重沸器火管表面上，还可使火管表面产生热斑（或局部过热）甚至烧穿。
④井下化学剂诸如缓蚀剂、酸化及压裂液等均可使甘醇溶液起泡，并具有腐蚀性。
如果沉积在重沸器火管表面上，也可使火管表面产生热斑。
⑤固体杂质诸如泥沙及铁锈或FeS等腐蚀产物,他们可促使甘醇溶液起泡，使阀门及泵受到侵蚀．并可堵塞塔板或填料。
由此可见，进口气涤器是甘醇脱水装置的一个十分重要的设备。
很多处理量较大的甘醇脱水装置都在吸收塔之前设有气涤器甚至还有过滤分离器。
（3）闪蒸分离器低压下分出富甘醇中所吸收的重烃类气体，以防重烃使甘醇乳化及减少再生系统精馏柱顶的气体和甘醇损失量。
为使闪蒸气不经压缩即可用作燃料气，并保证闪蒸分离后的富甘醇有足够的压力流过过滤器及贫／富甘醇换热器等设备，闪蒸分离器的压力最好在—。
（4）再生精馏塔由吸收塔来的富甘醇在再生塔精馏柱和重沸器内进行再生。
再生塔可用板式塔或填料塔。
精馏柱顶部设有冷却盘管，可使部分水蒸气冷凝，成为精馏柱顶的回流，从而使柱顶温度得到控制．并可减少甘醇损失量。
无汽提气时，塔顶温度控制在99℃；有汽提气时，塔顶温度控制在88℃。
当回流量约为水蒸气排放量的30％时，由柱顶排放的水蒸气中甘醇损失量非常小。
（5）釜器重沸器的作用是用来提供热量将富甘醇加热至一定温度，使富甘醇中所吸收的水分汽化并从精榴柱顶排放。
除此以外，重沸器还要提供回流热负荷以及补充散热损失。
甘醇脱水装置是通过重釜器温度来控制再生深度和贫甘醇浓度。
重釜器温度和贫三甘醇浓度的关系见右图。
由右图可知，釜温越高，贫甘醇浓度越高；若要求贫甘醇浓度更高，可采用汽提法、负压法或共沸法。
3.吸附法脱水
吸附分离是利用气体或液体中各组份在吸附剂表面吸附能力的差别而使其分离的方法。
按流体分子与吸附剂表面分子作用力不同可分为二类：
①物理吸附（范德华力）
特点：放热小（冷凝热＋润湿热），有可逆性，增加压力或降低温度有利于吸附；降低压力，提高温度有利于脱附。
吸附剂可循环使用。
②化学吸附（剩余力场，剩余价力）
特点：吸附热大，接近于化学反应热。
被吸附分子至少会发生变形，可逆性小，这种过程很少用于混合物的分离。
固体吸附剂脱水工艺流程
采用湿气（或进料气）作再生气。
特点：①再生器用量约占进料量的5％～10％；②由于采用湿气作再生气，脱水操作中的干气露点仅能达到约为-39℃；③由于脱水干燥时干燥器内的气速很大，为减少床层的扰动，原料气自上而下通过床层。
采用干气作再生气
特点：①由于用干气再生，出口干气的露点可降低至-100℃以下；②再生操作时，再生气自下而上，其原因是： a. 防止床层下部重新被水污染； b. 可使床层下部再生更完全，以保证天然气的露点要求； c. 虽然床层下部没有吸附水，但吸附力大量烃类，其脱附后流向床层上部，起到再生气的作用。
干燥器结构
工艺参数选择
(1) 吸附周期：吸附周期长，则再生次数少，吸附剂寿命长；但床层长，投资高。
对于含水量较高的天然气，易采用较短的周期；对于含水量较低的天然气，易采用较长的周期。
通常取吸附周期8～24小时。
(2) 吸附温度：根据吸附过程原理，吸附是一放热反应，吸附温度越高，吸附剂湿容量越小，为保证吸附剂有较高的湿容量，吸附温度一般不超过50℃。
(3) 再生温度：再生温度越高，吸附剂再生越完全，但其有效使用寿命越短，
分子筛的再生温度一般为232～315℃。
(4) 加热与冷却时间分配：对于两塔流程，加热时间为65－75％的吸附时间；冷却时间为25－35％吸附时间；对于三塔流程，吸附时间=再生时间=冷却时间。
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