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第22卷第4期2008年8月全面腐蚀控制TOTAL CORROSION CONTROLVol.22 No.4Aug. 20081概述水是天然气从采出至消费的各个处理加工步骤中最常见的杂质组分,且其含量经常达到饱和。
冷凝水的局部积累将限制管道中天然气的流率,降低输气量,而且水的存在使输气过程增加了不必要的动力消耗;液相水与CO2或H2S接触后会生成具有腐蚀性的酸,H2S不仅导致常见的电化学腐蚀,它溶于水生成的HS-还会促使阴极放氢加快, HS-阻止原子氢结合为分子氢,从而造成大量原子态氢积聚在钢材表面,导致钢材氢鼓泡、氢脆及硫化合物应力腐蚀开裂(SSC;湿天然气中经常遇到的另一个麻烦问题是,其中所含水分和小分子气体及其混合物可在较高的压力和温度高于0℃的条件下,形成一种外观类似于冰的固体水合物。
因此,天然气一般都应先经脱水处理,使之达到规定的指标后才能进入输气干线。
我国强制性国家标准规定:在天然气交接点的温度和压力条件下,天然气的水露点应比最低环境温度低5℃。
在CO2或H2S存在的情况下,目前海洋工程设计过程中认为只有当水露点比最低操作温度低10℃时介质不具有腐蚀性。
甘醇类化合物具有很强的吸湿性,其水溶液冰点较低,故广泛应用于天然气脱水。
最初应用于工业的是二甘醇(DEG,上世纪50年代后主要采用三甘醇(TEG,其热稳定性更好,容易再生,蒸气压也更低,且相同质量浓度下TEG可达到更大的露点降,而且TEG的毒性很轻微,沸点较高,常温下基本不挥发,故使用时不会引起呼吸中毒,与皮肤接触也不会造成伤害。
因此,TEG 脱水方法是天然气工业中应用最普遍的方法。
2 TEG脱水系统的工艺流程如图1[1]所示,TEG脱水装置主要包括2部分:天然气在压力和常温下脱水;富TEG溶液在低压和高温下再生(提浓。
此图所示流程包括了若干优化操作方面的考虑,如以气体—TEG换热器调节吸收塔顶温度,以分流(或全部富液换热的方式控制进入闪蒸罐的富液温度,以干气汽提提高贫TEG的浓度,以及设置多种过滤器等。
含硫天然气的TEG法脱水在含硫气田的开发过程中，为防止集输过程中管线发生腐蚀，应把含硫天然气先脱水后再集输。
含硫天然气的TEG法脱水原则上是和一般气体同样操作，但也有其特殊的矛盾，现简要介绍如下。
1.富TEG溶液的汽提当含硫天然气与TEG溶液接触，H2S会溶解到TEG溶液中，其溶解量随分压增加而增加，随温度升高而减少（参阅图4-26）H2S溶解于TEG溶液后，不仅导致溶液PH植下降，而且也会与TEG反应而导致溶液变质。
鉴此，处理含硫天然气的装置，其流程与图4-15所示不同，应在富TEG溶液进再生塔前的位置上增设一个富液汽提塔[14]，以不含硫的天然气或其它惰性气汽提（参阅图4-27）。
2.装置的防腐TEG脱水装置本身就存在腐蚀问题，处理含硫天然气的装置则腐蚀更为严重，必须充分重视。
纯净的TEG溶液本身对碳钢基本上不腐蚀，一般认为腐蚀的加速是由于存在其他化合物，他们主要来自TEG的热降解、氧化降解以及与H2S反应而产生的化学降解。
甘醇类化合物氧化而生成的有机酸以及从气流中吸收H2S和CO2是装置腐蚀的重要化学因素。
TEG脱水装置的防腐问题文献中已有较详细的介绍[11]，其要点可大致归纳如下：（1）腐蚀严重的设备或部位采用耐腐蚀材料，如在吸收塔内采用不锈钢衬里、不锈钢板等等。
（2）采取工艺性的防腐措施，如加强分离和过滤措施，保持溶液清洁；用惰气保护溶剂储罐等设备，防止氧气进入系统；改进工艺设计，降低操作温度和流体流速等等。
（3）使用中和剂或缓蚀剂。
TEG装置的腐蚀与溶液的PH值密切有关，PH值降低则腐蚀加剧，因而可以在TEG溶液中注入中和剂或缓蚀剂，保持溶液PH值在7.3-8.5的范围内。
PH值也不宜过高，否则会增加溶液的发泡倾向。
常用的中和剂和缓蚀剂有硼砂、一乙醇胺、三乙醇胺、磷酸钾、β-巯基苯并噻唑钠盐时、苛性钠、碳酸钠。
使用β-巯基苯并噻唑钠盐时，可将它配成45%的水溶液，直接加到甘醇储罐中，控制其在TEG溶液中的浓度为1%。
天然气脱水方法作者：佚名文章来源：自动化论坛点击数：37 更新时间：2009-7-201、溶剂吸收法利用适当的液体吸收剂以除去气体混合物中的一部分水份,对吸收后的贫溶剂进行脱吸,使溶剂再生循环使用。
常用的脱水剂有二甘醇、三甘醇等。
2 、固体干燥剂吸附法利用气体在固体表面上积聚的特性,使某些气体组分吸附在固体吸附剂表面,进行脱除。
气体组分不同,在固体吸附剂上的吸附能力也有差异,因而可用吸附方法对气体混合物进行净化。
工业上常用的固体吸附剂有硅胶、活性氧化铝和分子筛。
吸附是在固体表面张力作用下进行的,根据表面张力的性质可将吸附过程分为物理吸附和化学吸附。
物理吸附是可逆过程,可用改变温度和压力的方法改变平衡方向,达到吸附剂的再生。
目前广泛采用的用分子筛作吸附剂脱除天然气中水分的过程就是物理吸附过程。
3、冷冻分离法将一定温度的混合气体在一定压力下通过干燥的、最低温度可达- 20 ℃以下的冷凝器,使混合气体中的水气变成液滴后分离。
常用的设备有冷冻干燥器。
4、脱水剂4.1、三甘醇( TEG) 脱水剂甘醇类化合物具有很强的吸水性,其溶液水点较低,沸点高,毒性小,常温下基本不挥发,所以广泛应用于天然气脱水。
最先用于天然气脱水的是二甘醇,50 年代后TEG 以良好的性能逐步取代了二甘醇成为最主要的脱水溶剂。
TEG 热稳定性好,易于再生,蒸汽压低,携带损失量小,露点降通常为33 - 47 ℃。
4.2、分子筛吸附剂分子筛具有均一微孔结构,能将不同大小的分子分离的一种高效、高选择性的固体吸附剂。
分子筛是一种人工合成的无机吸附剂,天然气脱水常用的是4A 和5A ,它是具有骨架结构的碱金属或碱土金属的硅铝酸盐晶体,其分子式为:M2/ nO·Al2O3·xSiO2·yH2O式中:M —某些碱金属或碱土金属离子, 如Li ,Na ,Mg ,Ca 等;n —M 的价数;x —SiO2 的分子数;y —H2O 的分子数。
天然气脱水工艺流程演示文稿一、引言天然气是一种重要的清洁能源，然而，在天然气的生产和运输过程中，常常伴随着大量的水分存在。
为了提高天然气的热值和减少管道的腐蚀，需要对天然气进行脱水处理。
二、脱水工艺流程1.提高压力天然气从井口出来时的压力一般比较低，需要通过增压设备将其压力提高到一定程度，以便后续步骤的进行。
2.初级脱水初级脱水是将天然气中的大部分水分去除的工艺步骤。
通常采用的方法是使用吸附剂或干燥剂来吸附天然气中的水分。
常用的吸附剂有硅胶和分子筛等，常用的干燥剂有石油醚等。
天然气经过初级脱水后，水分含量明显降低。
3.残余水分的除去初级脱水后，天然气中仍然会残留一部分水分。
为了进一步降低水分含量，需要使用高效脱水设备进行二次脱水。
常用的高效脱水设备有膜分离器和冷凝器等。
膜分离器通过半透膜的作用将天然气中的水分分离出来，冷凝器则利用冷凝原理将天然气中的水分冷凝成液体。
4.脱水后处理脱水后的天然气含有少量的脱水剂残留物和其他杂质。
为了提高天然气的纯净度，需要经过一系列的后处理步骤。
常用的后处理设备有过滤器和除尘器等。
三、工艺流程的示意图（在演示文稿中插入一张天然气脱水工艺流程示意图，并进行详细解释）四、设备介绍1.增压设备增压设备用于将天然气的压力提高到一定程度。
一般采用的设备有压缩机和泵等。
2.初级脱水设备初级脱水设备主要是吸附剂和干燥剂。
吸附剂常用的有硅胶和分子筛，干燥剂常用的有石油醚等。
3.高效脱水设备高效脱水设备有膜分离器和冷凝器。
膜分离器通过半透膜的作用将水分分离出来，冷凝器通过冷凝原理将水分冷凝成液体。
4.后处理设备后处理设备有过滤器和除尘器。
过滤器用于去除脱水后残留的脱水剂残留物和其他杂质，除尘器用于去除天然气中的颗粒物。
五、总结。
叶超等：基于碳排放核算的天然气脱水系统优化第14卷第2期（2024-02）基于碳排放核算的天然气脱水系统优化叶超1祁宝萍2陈培刚3陆潇4范良燕5（1.中联煤层气有限责任公司晋西分公司；2.中国石油华北油田公司第二采油厂；3.新疆油田油气储运分公司；4.中国石油长庆油田分公司第十一采油厂；5.中国石油西南油气田公司川西北气矿）摘要：针对天然气脱水系统能耗和碳排放量较大的问题，通过HYSYS 软件对典型三甘醇脱水工艺进行建模，基于能流分析对流程中的碳排放源进行识别，考察了不同因素对碳排放量的影响，并通过粒子群算法完成目标函数及决策变量的求解。
结果表明，根据核算边界限制，可识别到的碳排放源为重沸器、再生气、循环泵和汽提气加热器，其中重沸器为燃料燃烧排放节点、再生气为工艺放空排放节点、循环泵和汽提气加热器为净购入电力排放节点；TEG 循环量、重沸器温度、汽提气流量和吸收塔塔板数均对碳排放量产生一定影响，重沸器是排碳的主要设备。
通过算法优化，重沸器的碳排放量降低最多，CO 2排放总量从38.43kg/h 降至31.59kg/h，降幅17.8%，总能耗从49.47kW 降至41.50kW，降幅16.1%，节能减排效果显著。
关键词：天然气脱水；碳排放；三甘醇；粒子群算法DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2024.02.014Optimization of natural gas dehydration system based on carbon emission accounting YE Chao 1，QI Baoping 2，CHEN Peigang 3，LU Xiao 4，FAN Liangyan 51Jinxi Company of Zhonglian CMB Co ．，Ltd ．2No.2Oil Production Plant of Huabei Oilfield Company，CNPC 3Oil-Gas Storage and Transportation Company of Xinjiang Oilfield 4No.11Oil Production Plant of Changqing Oilfield Company，CNPC 5Northwest Gas District of Southwest Oil and Gas Field Company，CNPCAbstract：Due to the problem of large energy consumption and carbon emissions of natural gas dehy-dration system，the HYSYS software was used to model the typical triethylene glycol dehydration pro-cess，and the carbon emission sources in the process were identified based on energy flow analysis．The influence of different factors on carbon emissions was investigated，and the solution of objective func-tion and decision variables were solved by particle swarm algorithm．The results show that according to the boundary limit of accounting，the carbon emission sources can be identified as reboiler，regas，cir-culating pump and stripping gas heater，among which the reboiler is the fuel combustion emission node，the regas is the process blowdown emission node，and the circulating pump and stripping gas heater are the net purchased power emission node．The amount of TEG circulation，reboiler tempera-ture，stripping gas flow and the number of absorber plates all have a certain effect on carbon emission ．The reboiler is the main equipment for carbon emission．Even more to the point，through algorithm optimization，the carbon emissions of the reboiler are reduced the most，and the total carbon emissions are reduced from 38.43kg/h to 31.59kg/h with a decrease of 17.8%．The total energy consumption is reduced from 49.47kW to 41.50kW with a decrease of 16.1%，and the energy conservation and emis-sion reduction effect is significant.Keywords：natural gas dehydration；carbon emission；triethylene glycol；particle swarm algorithm第一作者简介：叶超，工程师，2012年毕业于东北石油大学（地球化学专业），从事非常规天然气生产运行管理工作，引文：叶超，祁宝萍，陈培刚，等．基于碳排放核算的天然气脱水系统优化[J]．石油石化节能与计量，2024，14（2）：64-69.YE Chao，QI Baoping，CHEN Peigang，et al．Optimization of natural gas dehydration system based on carbon emission ac-counting[J]．Energy Conservation and Measurement in Petroleum &Petrochemical Industry，2024，14（2）：64-69.绿色低碳/Green and LowCarbon天然气作为优质的低碳清洁能源，在能源消费中的占比越来越大[1]。
