煤制天然氣項(xiàng)目干燥脫水方法的論證

王 強(qiáng)

（遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司，遼寧阜新 123000）

在管輸?shù)臏囟群蛪毫ο?，煤制天然氣?nèi)會含有飽和水蒸汽。由于水蒸汽的存在，在管輸過程中往往會因溫降造成管道積液，降低輸氣管道的穩(wěn)定，加速煤制氣中酸性氣體對管道和設(shè)備的腐蝕。水也可能和氣態(tài)烴形成烴類的固態(tài)水合物，引起管道閥門堵塞，嚴(yán)重影響供氣的穩(wěn)定，因此在管輸前必須增加天然氣干燥處理裝置，保證管道運(yùn)行安全。目前天然氣脫水主要工藝方法有冷卻脫水法、溶劑吸收法、固體吸附法等。

1 各種脫水技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 冷卻脫水

冷卻脫水可分為直接冷卻、加壓冷卻、膨脹制冷冷卻和機(jī)械制冷冷卻四種方法。即將天然氣通入低溫的冷箱中以使水凝結(jié)成固態(tài)而脫除。但是，冷卻脫水法達(dá)到工藝要求需要消耗的能源較多，有的還需要與其它方法結(jié)合使用。

1.2 吸收法脫水

吸收脫水是根據(jù)吸收原理，采用一種親水液體與天然氣逆流接觸，從而脫除氣體中的水蒸氣。用來脫水的親水液體稱為脫水吸收劑或液體干燥劑，代表物為甘醇脫水。對于甘醇法脫水，由于三甘醇脫水露點(diǎn)降低、成本低和運(yùn)行可靠，在各種甘醇化合物中其經(jīng)濟(jì)效益最好,因而在國外廣為采用。在我國，由于二甘醇及三甘醇的產(chǎn)量及價格等因素，三甘醇和二甘醇均有采用。

1.3 吸附法脫水

吸附法脫水是根據(jù)吸附原理，選擇某些多孔性固體吸附天然氣中的水蒸氣。被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)，能夠吸附水蒸氣的固體稱為吸附劑或干燥劑。

根據(jù)阜新煤制天然氣項(xiàng)目所產(chǎn)天然氣的組成和處理量，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較上考慮，可供選擇的工藝方法主要是三甘醇脫水法和分子篩脫水法。三甘醇脫水和固體吸附劑脫水都能滿足管輸露點(diǎn)降的要求。

2 甘醇法脫水與吸附法脫水技術(shù)的對比

經(jīng)阜新煤制天然氣項(xiàng)目前期交流，對兩種脫水方式進(jìn)行比較，（見圖 1、圖 2、表 1）。

圖1 三甘醇干燥簡圖

圖2 分子篩干燥簡圖

從表1可以看出，無論采用三甘醇脫水干燥法還是分子篩吸附干燥法都能滿足煤制天然氣項(xiàng)目對水露點(diǎn)的要求（水露點(diǎn)比運(yùn)行環(huán)境低5℃），但無論從投資角度、運(yùn)行成本、工藝運(yùn)行連續(xù)性和運(yùn)行維護(hù)方面角度來看，采用三甘醇脫水干燥法均優(yōu)于分子篩吸附法。是煤制天然氣項(xiàng)目干燥方式的首選。

表1 脫水技術(shù)的對比（600萬立方米/天）

3 主要工藝流程簡述

三甘醇干燥流程主要分為原料氣干燥段及三甘醇再生段，主要工藝流程簡述如下。

（1）濕煤制氣經(jīng)過循環(huán)水冷卻至30℃左右后，進(jìn)入脫水系統(tǒng)設(shè)置的過濾分離器，分離掉濕煤制氣中游離態(tài)液滴及固體雜質(zhì)。分離后呈水飽和狀態(tài)的濕煤制氣進(jìn)入吸收塔，濕煤制氣在吸收塔中的上升過程中，經(jīng)過填料段，與從塔上部進(jìn)入的貧三甘醇充分接觸，氣液傳質(zhì)交換，脫除掉煤制氣中的水份后，經(jīng)塔頂捕霧絲網(wǎng)除去甘醇液滴后由塔頂部出塔。干煤制氣出塔后，經(jīng)過換熱器與進(jìn)塔前熱貧甘醇換熱，降低貧三甘醇進(jìn)塔溫度，換熱后經(jīng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)控制吸收塔運(yùn)行壓力，然后進(jìn)入下一工序。

（2）貧三甘醇由塔上部進(jìn)入吸收塔，由上而下經(jīng)過填料段，吸收煤制氣中的水份。吸收水份的富甘醇與部分煤制氣的氣液混合物經(jīng)過過濾器進(jìn)入泵。泵將三甘醇打入再生塔塔頂盤管，被塔頂蒸汽加熱后進(jìn)入閃蒸罐閃蒸。甘醇由閃蒸罐下部流出，經(jīng)過閃蒸罐液位控制閥，依次進(jìn)入濾布過濾分離器及活性炭過濾器。經(jīng)過濾后富甘醇進(jìn)入貧富液換熱器，與由再生重沸器下部三甘醇緩沖罐流出的熱貧甘醇換熱后，進(jìn)入三甘醇再生塔。在三甘醇再生塔中，通過提餾段、精餾段、塔頂回流及塔底重沸的綜合作用，使富甘醇中的水份及很小部分烴類分離出塔。經(jīng)過汽提后的貧甘醇重量百分比濃度可達(dá)99.8%。再生后的三甘醇經(jīng)泵增壓后進(jìn)吸收塔循環(huán)利用。

4 目前國內(nèi)外三甘醇設(shè)備供貨廠家

目前國內(nèi)外制作三甘醇成套脫水設(shè)備的廠家較多，國外主要代表企業(yè)為加拿大普帕克公司和加拿大PRESSON公司，國內(nèi)主要代表企業(yè)為西安長慶科技工程有限責(zé)任公司和成都賽普瑞興科技有限公司。

4.1 加拿大普帕克

普帕克成立于1976年，是加拿大石油天然氣行業(yè)最大的設(shè)計(jì)和制造公司之一，業(yè)務(wù)遍及世界各地。普帕克公司業(yè)務(wù)范圍包括工程設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、現(xiàn)場施工、開工調(diào)試、維修保養(yǎng)及交鑰匙工程。普帕克公司在工藝、機(jī)械、土建、儀表自控和電氣等專業(yè)領(lǐng)域擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員。普帕克還擁有一套先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)以保證所有項(xiàng)目高效的設(shè)計(jì)能力。到目前為止，普帕克公司已經(jīng)為世界各地的石油天然氣用戶提供了數(shù)以百計(jì)的橇裝天然氣處理設(shè)備。

4.2 加拿大Enerflex Systems Ltd.

加拿大Enerflex Systems Ltd.是全球化油氣工業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)公司。Enerflex公司主要提供石油天然氣和酸性天然氣脫水凈化設(shè)備、加熱爐等烴類產(chǎn)品處理設(shè)備，同時可以提供天然氣壓縮、電子、儀表、控制服務(wù)等，以及油氣田所需的維護(hù)和承包的成套設(shè)備。該公司提供整套的用于油田及天然氣田的如TEG和分子篩脫水設(shè)備等。

4.3 西安長慶科技工程有限責(zé)任公司

在天然氣三甘醇脫水、低溫脫水脫烴、油氣田輕烴回收、天然氣液化、含油含醇污水處理等領(lǐng)域的部分技術(shù)和產(chǎn)品處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，部分技術(shù)和產(chǎn)品已達(dá)到國際同類技術(shù)和產(chǎn)品的先進(jìn)水平。

4.4 成都賽普瑞興科技有限公司

成都賽普瑞興科技有限公司是具有工程總承包、化工工程設(shè)計(jì)資質(zhì)、壓力容器壓力管道設(shè)計(jì)資質(zhì)，以工業(yè)氣體加工與處理設(shè)計(jì)和研發(fā)為主體的工程技術(shù)公司。業(yè)務(wù)涉及天然氣加工與處理、石油化工、煤化工、冶金鋼鐵、電力工業(yè)等領(lǐng)域。

從阜新煤制天然氣項(xiàng)目前期交流階段來看，無論采用進(jìn)口三甘醇干燥設(shè)備還是國產(chǎn)三甘醇干燥設(shè)備，其工藝流程、占地面積基本相同，國外成套設(shè)備優(yōu)勢為儀表電氣精良、故障率低、性能穩(wěn)定；國內(nèi)成套設(shè)備優(yōu)勢為價格相對低廉、供貨周期短、售后維修快捷。

5 結(jié)論

三甘醇脫水工藝是當(dāng)前處理含水天然氣最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法之一。與其他天然氣脫水處理工藝相比，三甘醇工藝?yán)萌蚀贾苯游诊柡退募夹g(shù)經(jīng)濟(jì)性比用其他方法處理更為合理。且三甘醇脫水工藝需要的設(shè)備較少，能耗低，國內(nèi)外均有廠商從事三甘醇成套設(shè)備的供貨，選擇性強(qiáng)。經(jīng)以上論述及多方面對比，可以得出三甘醇是一個具有投資少、技術(shù)先進(jìn)、操作彈性大、工藝簡單、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)的脫水工藝，非常適合煤制天然氣項(xiàng)目的天然氣脫水干燥要求。

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)[S］.天然氣（GB17820-2012），2012.

[2]王遇東主編.天然氣處理原理與工藝（第二版）[M］.中國石化出版社，2011.

[3]中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[S］.天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范（SY/T0076-2008）.