關(guān)于天然氣三甘醇脫水系統(tǒng)工藝技術(shù)要點(diǎn)的探討

鄒晉川(中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司,四川 成都 610091)

天然氣脫水處理，主要確保其在傳輸過程中不會(huì)析出液態(tài)水、不產(chǎn)生水合物，避免管道及相關(guān)設(shè)備受到腐蝕。當(dāng)前國內(nèi)外采用的脫水方法主要有固體吸附法、溶劑吸收法及低溫分離法等，其中三甘醇脫水系統(tǒng)是較好的控制水露點(diǎn)方法，其工藝技術(shù)相對(duì)可靠、操作簡單、成本低廉，是管輸天然氣脫水處理的必然趨勢(shì)。

1 三甘醇脫水系統(tǒng)的工藝流程

三甘醇脫水系統(tǒng)的運(yùn)行，主要分為兩大部分：其一，三甘醇脫水。含有水分的天然氣進(jìn)入過濾分離器中，篩除其中含有的雜質(zhì)；氣體進(jìn)入滌氣器中，避免化學(xué)劑、烴類含量、水分等進(jìn)入甘醇吸收塔，然后氣體就正式進(jìn)入吸收塔，開始脫水處理；其二，三甘醇再生。天然氣經(jīng)過塔底進(jìn)入到吸收塔中，按照自下向上的順序經(jīng)過塔板，接觸到三甘醇貧液后，脫除水分，天然氣再從塔頂流出，經(jīng)過換熱反應(yīng)向外輸出。三甘醇貧液吸收了水分之后，經(jīng)過塔底流出，與再生后的三甘醇貧液進(jìn)行換熱反應(yīng)，完成再生；再生后的氣體和汽提氣接觸，三甘醇貧液經(jīng)過循環(huán)泵的操作，再次進(jìn)入吸收塔塔頂，完成整個(gè)脫水過程。

2 三甘醇脫水工藝設(shè)備在脫水時(shí)的注意事項(xiàng)

在實(shí)施三甘醇脫水操作過程中，應(yīng)了解不同步驟的注意事項(xiàng)，才能更好地保障脫水效果。

2.1 三甘醇進(jìn)口天然氣的氣質(zhì)要求

在天然氣三甘醇脫水系統(tǒng)中，利用天然氣明火作為甘醇加熱爐，其中加熱爐燃燒器是最重要的部件，燃燒器能否起到作用，與加熱爐的熱效率具有直接關(guān)系。一般情況下，分解三甘醇的溫度為206℃，如果燃燒器不能發(fā)揮作用，那么爐管內(nèi)溫度將升高，加速三甘醇的分解并發(fā)生變質(zhì)，進(jìn)而損耗爐管；目前我國大多采用的燃燒器為負(fù)壓引風(fēng)式燃燒器，但是這種燃燒器經(jīng)常出現(xiàn)溫度偏低現(xiàn)象，不利于提高加熱效率；基于此，經(jīng)過改良后再次采取全自動(dòng)正壓鼓風(fēng)式燃燒器，優(yōu)化了空氣和燃?xì)獾谋壤?，能夠?qū)⒒鹧鏈囟忍岣叩?900℃，熱效率相對(duì)提高。

2.2 優(yōu)化脫水系統(tǒng)流程

根據(jù)目前三甘醇脫水裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用情況來看，優(yōu)化脫水系統(tǒng)流程、改進(jìn)工藝應(yīng)用，能夠更好地提高脫水效率和質(zhì)量。經(jīng)過工藝流程模擬及多次實(shí)驗(yàn)對(duì)比，在改造之后的脫水系統(tǒng)中，原料氣在集氣站就完成初步分離，再使用高效過濾分離器實(shí)現(xiàn)進(jìn)口分離，更換板式換熱器及旋轉(zhuǎn)齒輪泵，優(yōu)化甘醇貧富液的換熱方式，做到先換熱、再閃蒸。為了適應(yīng)不同水露點(diǎn)的要求，可以在工藝流程中加入甘醇貧液汽提精餾柱，在本身不含硫的天然氣脫水裝置中，閃蒸氣可以直接進(jìn)入燃燒氣系統(tǒng)中，該系統(tǒng)流程主要包括如下應(yīng)用特征和優(yōu)勢(shì)：

（1）甘醇貧富液換熱器采用全新的板式換熱器，改變了原來循環(huán)水系統(tǒng)，能夠提高甘醇貧液熱量的回收效率，降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗；

（2）在富液管道中應(yīng)用三級(jí)過濾器，能夠去除溶液中的機(jī)械雜質(zhì)，降解產(chǎn)物，確保溶液清潔，避免發(fā)生起泡現(xiàn)象；

（3）利用高效過濾分離器，將原料中含有的固體雜質(zhì)、液體雜質(zhì)等分離干凈，解決甘醇污染問題；

（4）在脫水裝置中使用旋轉(zhuǎn)齒輪泵進(jìn)行甘醇循環(huán)，與原來使用的脫水裝置相比，泵的應(yīng)用性能更可靠，能夠滿足持續(xù)性工作要求；

（5）脫水過程中產(chǎn)生的尾氣，經(jīng)過灼燒處理后再排放，起到環(huán)境保護(hù)作用。

2.3 系統(tǒng)內(nèi)泵的選擇和優(yōu)化

當(dāng)再生后產(chǎn)生三甘醇貧液，需要利用三甘醇循環(huán)泵進(jìn)行增壓處理，再輸入天然氣脫水塔。在這一操作過程中，若想降低能耗、提高熱量回收率，必須增大換熱器的面積，但是這樣會(huì)增加三甘醇進(jìn)泵的阻力，容易造成抽空問題。因此，在系統(tǒng)內(nèi)泵的選擇與優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮在兩極換熱器之間設(shè)置三甘醇循環(huán)泵，以此控制三甘醇泵入口的流動(dòng)阻力，增大換熱面積。

2.4 三甘醇再生的汽提氣的相關(guān)問題

在三甘醇再生溶液時(shí)，主要采用氣體汽提法。首先，將氣體輸入重沸器中進(jìn)行預(yù)熱，將加熱后的氣體通入貧液汽提柱；然后，產(chǎn)生的貧三甘醇在貧液汽提柱中和汽提氣實(shí)現(xiàn)逆向流動(dòng)，接觸更加充分，既能降低汽提氣量，也能增強(qiáng)貧三甘醇的質(zhì)量水平。

3 工藝計(jì)算的步驟

有關(guān)三甘醇脫水工藝的參數(shù)計(jì)算，應(yīng)該遵照一定的步驟。其中確定進(jìn)料的溫度、操作過程的壓力以及進(jìn)料氣體的流量，是較為重要的環(huán)節(jié)。確定基本的數(shù)據(jù)之后，再進(jìn)行如下計(jì)算流程：

（1）確定通過脫水處理需要去除的水量；

（2）確定需要的三甘醇溶劑含量及循環(huán)量；

（3）當(dāng)三甘醇進(jìn)入吸收塔后，確定其最低濃度量；

（4）計(jì)算所需三甘醇貧液量；

（5）計(jì)算三甘醇富液的換熱器尺寸；

（6）確定重沸器的類型與尺寸；

（7）計(jì)算獲得三甘醇循環(huán)泵的功率；

（8）確定三甘醇吸收塔的類型，計(jì)算塔高、直徑等數(shù)值；

（9）確定閃蒸分離器的類型與尺寸；

（10）確定過濾器的尺寸。

完成以上相關(guān)參數(shù)的計(jì)算以及儀器設(shè)備類型的確定后，方可按照步驟實(shí)施脫水過程。

4 結(jié)語

綜上所述，天然氣三甘醇脫水系統(tǒng)的應(yīng)用將成為天然氣脫水的必然發(fā)展趨勢(shì)，但是在具體操作過程中，應(yīng)注意工業(yè)設(shè)備、參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能充分發(fā)揮三甘醇脫水的作用，降低能耗、提高效率。

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