天然气脱水和三甘醇再生

4.、必须满足一定的压力和温度条件.
防止水和物形成的方法： 1 、将天然气加热；２、采用液体（如三甘醇）或固 体（如分子筛）干燥剂将天然气脱水，使其露点降低；３、向气流中加入水合物抑 制剂。目前多采用热力学抑制剂（如甲醇、甘醇类），用来改变水溶液或水和物的 化学位，从而使水合物形成条件移向更低温度或更高压力范围。
天然气脱水工艺
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1.3 干燥剂的选择
活性氧化铝 活性氧化铝是一种极性吸附剂，以部分水合的、多孔的无定形 AL2O3为主，并含有其他金属化合物（如氧化钠、三氧化二铁），比表 面即可达到250m2/g以上。例如，F-200活性氧化铝的组成为：氧化铝 94%、水5.5%、氧化钠0.3%、三氧化二铁0.02%。 由于活性氧化铝的湿容量大，故常用于水含量高的气体脱水。但 是，它在再生时能耗高，而且因其成碱性，可与无机酸发生化学反 应，故不宜处理酸性天然气。
天然气脱水工艺
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2.4 机械制冷冷却法
在一些以低压伴生气为原料气的露点控制装置中，一般采用机械制冷（多 采用蒸汽压缩制冷）的方法获得低温，使天然气中更多的C5+轻油（同时还有 水蒸气）冷凝析出，从而达到露点控制、既回收液烃又同时脱水的目的。
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二、 天然气脱水目的及含水量的确定方法
2、含水量的确定方法 自油、气井采出的天然气中，一般都含有饱和水蒸气，习惯上称 为含饱和水或简称含水，故也常将天然气中含有饱和水蒸气量称为饱 和水量或简称水含量，而将呈液态的水称为游离态水或液态水。天然 气中的含水量与天然气的温度, 压力, 组分及酸性气体 (H2S和CO2)等 因素有关. 天然气中的饱和水汽含量随温度的升高而增加, 随压力的 增加而减小, 随酸性气体及重质烃类含量的增加而增加, 而一定量的 氮气含量则会使天然气的含水量降低.。
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6、 商品天然气质量指标
管输天然气的质量指标一般分为三个方面：一是气体组成，包括 大量组分、少量组分及微量组分；二是物理性质，包括热值、相对密 度、露点；三是其他性质，包括无水、液态烃及固体颗粒等。
天然气的输送一般采用输气管道，此外还有液化天然气（LNG）及 压缩天然气（CNG）。
天然气脱水工艺
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2.2 加压冷却法
此法是根据在较高压力下天然气水含量较少的原理，将气体加压使部 分水蒸气凝结，并由压缩机出口冷却器后的气液分离器排出。但是，这 种方法脱水往往也难以达到气体露点要求，故常常与其他脱水方法结合 使用。
2.3 膨胀制冷冷却法
该法也称为低温分离法。它是利用焦耳 - 汤姆逊效应使高压气体膨胀 制冷获得低温，从而使气体中一部分水蒸气和烃类冷凝析出，以达到露 点控制的目的。 图5-94为注入水合物抑制剂（图中为乙二醇）的低温分离法工艺流程 图。
W2 -- 图表1.2中H2S对应压力温度下的有效含水量
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Y1 – CO2的摩尔百分数 Y2 – H2S的摩尔百分数 那么借助以上公式和图表, 我们就可以估算出如下生产条件下天然气中的含水量 : (以1550psig, 75℉, 10%CO2和0%H2S为工作条件) W = 90% X 22 + 10% X 150 + 0 X 2 = 35 lb / MMSCF 另外我们也可以估算出在下面条件下的天然气饱和水汽含量, 当时的工作条件是 : 1850 psig, 90 ℉ 和 10%CO2, 所以: W = 90% X 36 + 10% X 180 = 50 lb /MMSCF
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天然气水合物形成曲线
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二、 天然气脱水目的及含水量的确定方法
1、天然气脱水目的 （1）提高天然气的热值和管道输送能力。 （2）避免析出游离水。当温度降低或压力升高时，析出的液态水在管道或设 备中出现两相流或积液，不仅增加流动压降，还会加速天然气中酸性组分 对管道和设备的腐蚀。 （3）避免结冰及形成水合物。液态水不仅在冰点会结冰，而且在高于冰点时 还会与天然气中的一些气体组分形成固化水合物，严重时会堵塞管道和设 备。 （4）符合销售合同。
7）CO2含量：不高于28%；N2含量：不高于19%；
8）总硫含量：不高于30mg/Nm3；有机硫含量不高于3 mg/Nm3。
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东方终端边界条件及产品质量标准：
天然气质量标准： 去洋浦电厂及海口市天然气： 1）在交付点交付的天然气在商业意义上不含有金属物和颗粒杂质； 2）总热值：不低于28百万焦耳/标准立方米天然气；
分子筛的缺点：（１）再生时能耗高；（2）价格较高。
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1.4 吸附法脱水工艺
工艺流程（如图5-86）

干燥器结构示意图（图5-87）
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2、冷却法
根据冷却方式的不同，又分为直接冷却法、加压冷却法、膨胀制冷冷 却法和机械制冷冷却法四种。
2.1 直接冷却法
当压力不变时，天然气的水含量（即饱和水蒸气含量）随温度的降低 而减少。如果气体温度非常高时，采用直接冷却法就非常经济。但是由于 冷却水往往不能达到气体露点要求，故常常与其他脱水方法结合使用。
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1、吸Leabharlann Baidu法
吸附法脱水是指气体采用固体吸附脱水的方法。被吸附的水蒸气被称为 吸附质，吸附水蒸气的固体称为吸附剂。用于气体脱水的吸附过程一般为 物理吸附，故可通过改变温度或压力的方法改变平衡方向，达到吸附剂再 生的目的。 1.1 吸附剂的吸附容量 吸附剂的吸附容量用来表示吸附剂吸附吸附质能力的大小，其单位通常 为 kg吸附质 /100kg 吸附剂。吸附容量与吸附质特性和分压、吸附剂特性、 比表面积和孔隙度以及吸附温度有关。 1.2 干燥剂的选择 用于天然气脱水的干燥剂必须是多孔性的，具有较大的吸附表面积，对 气体中的不同组分具有选择性吸附作用，有较高的吸附传质速率，能简便 经济地再生，且使用过程中可保持较高的湿容性，具有良好的化学稳定性 、热稳定性、机械强度以及价格便宜等。目前常用的天然气脱水干燥剂有 活性氧化铝、硅胶及分子筛等。一些干燥剂的物理性质见表5-101。
5、贫气和富气
贫气：在20 ℃和101.325 Kpa的状态下，每立方米天然气中，丙烷以 上烃类按液态计小于100mL的天然气。 富气：在20 ℃和101.325 Kpa的状态下，每立方米天然气中，丙烷以 上烃类按液态计大于100mL的天然气。
6、天然气的热值
单位质量（体积）的天然气完全燃烧产生的热量，称为天然气的热 值。天然气的热值和天然气的组分有关，烃含量越高，热值越高。
天然气脱水和三甘醇再生
2011.09
天然气脱水工艺
一、基本概念 二、天然气脱水原因及含水量的确定方法
三、天然气脱水方法
1. 冷却法 2. 吸附法 3. 膜分离法 4. 吸收法
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一、基本概念 1、天然气的烃露点
在一定压力下，天然气经冷却到气相中析出第一滴微小的液体烃时的温 度，称为烃露点。天然气的烃露点与其组分和压力有关。天然气的组成， 尤其是高碳数组分的含量对烃露点的影响最大。
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1.1 贫气无硫天然气含水量和压力,温度关系曲线图
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1.2 酸气含水量和压力,温度关系曲线图
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5、天然气质量指标及净化工艺
不同区域生产的天然气，它们的组成有着显著的差别。天然气作为一种商 品通过管道输送至用户，自然应有一定的质量指标以满足安全平稳和主要用 户的要求。 井口出来的粗天然气通常难以达到这些指标，如硫化氢、二氧化碳、水的 含量等。 一般说，天然气的净化包括脱水、脱硫脱碳、有用物质回收（如硫黄） 、尾气处理等四类工艺。天然气净化在国外被称为天然气处理（Treatment） 或调质（Conditioning）。
在天然气输送过程中，一般要求天然气的烃露点必须比沿管线各地段的 最低温度低5℃。
2、天然气的水露点
在一定压力下，天然气经冷却到气相中析出第一滴微小的液体水时的温 度，称为水露点。天然气的水露点与其组分和压力有关。 在天然气输送过程中，一般要求天然气的水露点必须比沿管线各地段的 最低温度低5℃。
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5、天然气水合物
它是水与天然气中的甲烷、乙烷、硫化氢、氮、二氧化碳等小分子气体形成的
笼型晶体化合物，外观类似松散的冰或致密的雪。
水和物结构：水分子（主体分子）接氢键形成具有笼型空腔（孔穴）的各种多面 体，而尺寸较小且几何形状合适的气体分子（客体分子）则在范德瓦尔斯力作用下 被包围在笼型空腔内，若干个多面体相互连接即成为水合物晶体。 水合物生成条件：1、 必须有游离水存在; 2、 必须有碳4以上的轻烃存在; 3、 必须有一定含量的酸性气体CO2和H2S等存在;
3、甜气和酸气
酸气：指硫化氢和二氧化碳等含量超过有关质量要求，需经脱除才能管输或成为商 品气的天然气。 甜气：指硫化氢和二氧化碳等含量是甚微或不含有，不需脱除即可管输或者达到商 品气质量要求的天然气．
4、干气和湿气
干气：习惯上把经过脱水后的天然气叫做干气． 湿气：习惯上把未脱水的天然气叫湿气．
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硅胶
硅胶是一种晶粒状无定形氧化硅，分子式为SiO2.nH2O，其比表面积可达 300㎡/g以上。 硅胶为亲水的极性吸附剂，硅胶在吸附水分时会放出大量的吸附热，常易 使其粉碎。此外，它的微孔孔径也极不均匀，没有明显的吸附选择性。
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分子筛
目前常用的分子筛系人工合成沸石，是强极性吸附剂，对极性的水 分子有特别大的亲和力。分子筛热稳定性和化学稳定性高，又具有许 多 孔 径 均 匀 的 微 孔 孔 道 与 排 列 整 齐 的 空 腔 ， 其 比 表 面 积 在 800 ～ 1000m2/g，且只允许直径比其孔径小的分子进入微孔，从而使大小及 形状不同的分子分开，起到了筛分分子的选择性吸附作用，因而称之 为分子筛。 人工合成沸石系结晶硅铝酸钙盐的多水化合物。 分子筛的优点：（1）吸附选择性强，可按物质分子的大小及极性 不同进行选择性吸附；（2）使用寿命长；（３）不易被液态水破坏； （4）适用于深度脱水；
例：东方终端边界条件及产品质量标准：
出站条件 出站温度： 化肥厂 洋浦电厂及海口市 15℃； 45℃；
露点要求： 至洋浦电厂及海口市天然气水露点≤-10℃，烃露点≤5℃；
组分要求： 至洋浦电厂及海口市天然气中CO2含量≤1.5%。
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东方终端边界条件及产品质量标准：
天然气质量标准： 去大化肥天然气： 1）在交付点交付的天然气在商业意义上不含有金属物和颗粒杂质； 2）纯烃含量：不低于57%（摩尔比）； 3）总热值：不低于22.8百万焦耳/标准立方米天然气； 4）交付压力：不低于2900KPa（绝压）；交付温度：常温； 5）水露点：在交付的交付压力范围内，不高于00C； 6）凝析油：无；
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3、含水量的确定方法
测定天然气中的含水量的方法有 : 重量法, 露点法和图算法. 前两种方 法需要一些特定的仪器根据API的标准来执行, 现行条件下现场实施有一定 的难度. 所以这里主要介绍相对方便的图算法. 图1.1是贫气无硫天然气含水量和压力 ,温度关系曲线图. 该关系图对贫 气, 无硫 气体效果令人满意, 对其他类型气体的含水量估算, 则存在一定的 误差. 特别是对H2S和CO2含量大于5%的气体, 其结果误差更大, 需要用对 应CO2或H2S含水量的图算法来进行修正. 所以计算天然气含水量的计算公 式如下: W = yWhc + y1W1 + y2W2 W -- 天然气中的含水量 Whc – 图表1.1中对应压力温度下烃类的含水量 W1 – 图表1.2中CO2对应压力温度下的有效含水量
3）交付压力：不低于2200KPa（绝压）；交付温度：不低于烃露点；
4）水露点：在交付的交付压力范围内，不高于00C； 5）烃露点：在交付的交付压力范围内，不高于50C； 6）杂质颗粒：无粒径大于25微米的物质；
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三、天然气脱水方法
从油气井采出及湿法脱碳脱硫后的天然气中一般都含有饱和 水蒸气（习惯上称为含水），在外输前通常要将其中的水蒸气脱 除至一定的程度（习惯上称为脱水），使其露点或水含量符合管 输要求。脱水前原料气的露点与脱水后的干气露点之差成为露点 降。露点降即表示天然气脱水深度或效果。 天然气脱水有冷却法、吸收法和吸附法。此外，膜分离法也 是一种很有发展前途的方法。