三甘醇脱水流程及设备原理

1、二一一年六月,西南油气田分公司 采气技能培训基地,三甘醇脱水流程及设备原理,学习天然气脱水的基础知识 了解三甘醇脱水装置单体设备结构与原理,培训目的：,安全经验分享 天然气脱水基础 单体设备结构及原理,目 录,前 言,刚从井里采出来的天然气里充满了饱和水蒸气。水蒸汽可能是天然气中最令人讨厌的杂质。天然气被压缩或冷却时，水蒸汽会转变成液态或固态。液态水会加速设备的腐蚀，降低输气效率；而固态的冰则会堵塞阀门、管件甚至输气管线。为避免出现这些问题，在天然气进入输气管网之前，必须除掉其中的部份水蒸气。 天然气脱水工程就是采用一定的方法使天然气中饱和的水蒸气脱除出来的工艺。,天然气脱水基础,天然气脱水基

2、础,1水蒸汽的危害 a天然气中有水汽存在时，会减少输气管道对天然气的输送能力，降低天然气的热值。 b当管输压力和环境温度变化时，可能引起水汽从天然气中析出形成液态水，在一定条件下还会与烷烃分子等形成固态水合物，这些物质的存在会增加输压，减少管线的输气能力；严重时还会堵塞阀门、管线等，影响平稳输气。 c在输送含有酸性组分的天然气时，液态水的存在还会加速酸性组分（h2s，co2等）对管壁、阀件的腐蚀，减少管线的使用寿命；严重时还会引起管道破裂等突发事件，造成天然气的大量泄漏和安全事故。,天然气脱水基础,2水合物 生成条件： a.液态水的存在；b.低温；c.高压；d.其它条件。 预防方法： a.提高

3、天然气的温度；b.加注防冻剂；c.干燥气体。 解堵措施： a.注防冻剂；b.加热法；c.降压解堵法。,天然气脱水基础,3含水量的影响因素 a.压力不变的情况下，温度越高，水汽含量越多； b.温度不变的情况下，压力升高，水汽含量减少； c.气体分子量越高，则单位体积内的水汽含量越少； d.天然气含氮气时，水汽含量减少； e.当含co2和h2s时，水汽含量增多。,4脱水指标 常用于表示天然气含水量： a.相对湿度；b.绝对湿度；c.露点。 脱水指标 a绝对含水量：在一定温度压力条件下，单位体积天然气中含有水汽的重量，毫克/标方； b露点温度: 露点即是在一定压力下，水蒸气开始冷凝变为液体时的温度。

4、 c露点降：在一定操作压力下，原料气温度与脱水后干气露点温度之差。,天然气脱水基础,5脱水方法 常用的脱水方法： 低温分离 固体吸附法 溶剂吸收法 新工艺方法： 膜法脱水,天然气脱水基础,6脱水剂的要求 （1）对天然气有较高的脱水深度 （2）选择吸收 （3）热作用和化学反应稳定 （4）蒸汽压低 （5）粘度小 （6）对设备无腐蚀 （7）密度小 （8）容易再生 （9）价格低廉、易于获得,天然气脱水基础,7三甘醇性质 a.主要物理性质 颜色：无色或稍带淡黄色的粘稠液体； 分子量：150.2，沸点：285.5 比重：1.1254（一物理大气压，20） 理论热分解温度：206.7 冰点：-7.2； 蒸气

5、压（25）： 1.33pa 可燃极限：0.9-9.2% 粘度（60）：9.610-3pas,天然气脱水基础,b.分子式 甘醇有两个羟基（-oh）， 与水分子形成氢键，对水有较强的亲和力。 ch2och2ch2oh ch2och2ch2oh,天然气脱水基础,原料气,乙二醇贫液,乙二醇贫液,低温分离器,三相分离器,原料气预冷器,原料气预冷器,原料气预冷器,原料气预冷器,至燃料气系统,至凝析油稳定装置,至乙二醇再生及注醇装置,干气过滤分离器,低温分离装置,醇烃加热器,干气外输,天然气脱水基础,天然气脱水基础,三甘醇脱水主要工艺流程，可分为两个： 低温高压(天然气脱水) 系统 高温低压(甘醇再生) 系

6、统,天然气脱水基础,天然气流程： 湿气通过入口分离器，除去液态烃和固态杂质后，进入吸收塔底部。 在吸收塔内向上通过充满甘醇的填料段或一系列泡帽或阀盘和甘醇充分接触，被甘醇脱去水后，再经过吸收塔内顶部的捕露网将夹带的液体留下。最后脱水后的干气离开吸收塔，经过贫甘醇冷却器( 甘醇干气热交换器)后进入销售输气管网。,天然气脱水基础,天然气脱水系统： 原料气过滤分离器（除去液固杂质）吸收塔 （与甘醇逆流接触脱水）干气/贫甘醇换热器 计量调压输气管线,天然气脱水基础,天然气脱水基础,甘醇流程： 贫甘醇沿沿不断地被泵入吸收塔顶部，在塔内经溢流管向下依次流过每一个塔盘，将在塔内向上流动的天然气中的水蒸汽吸收

7、。吸满了水的甘醇(富甘醇)从塔底排出，经过贫甘醇缓冲器中的大的预热盘管后，通过闪蒸罐过滤器后进入重沸器上的精馏柱顶部。,天然气脱水基础,重沸器中产生的蒸气，将通过精馏柱中的填料层向下流动的富甘醇中的水蒸汽提走。上升蒸气夹带的甘醇在柱顶回流段冷凝后重新流回重沸器，而未冷凝的蒸气则从精馏柱顶部出来，被送入灼烧炉。再生出的甘醇溢过重沸器中的挡板流入甘醇缓冲罐，然后通过甘醇泵将甘醇压力提高到吸收塔的压力，经过甘醇冷却器后进入吸收塔顶部开始新一轮循环。,天然气脱水基础,teg循环系统（引进100万装置） 贫甘醇吸收塔（变成富液）液位调节 缓冲罐（一次换热）闪蒸罐（闪蒸）活性炭过滤器机械过滤器精馏柱（二次

8、换热）缓冲罐（三次换热）甘醇再生器（精馏柱、重沸器）缓冲罐贫/富液换热水浴冷却器甘醇泵（升压）贫甘醇/干气换热器吸收塔（脱水）,天然气脱水基础,天然气脱水基础,燃料气系统 酸性天然气节流换热器脱硫塔净化气过滤器节流计量作重沸器燃料气和发电机组用气 干天然气缓冲罐换热节流燃料气分离器计量节流与闪蒸气混合 与重沸器再生气混合 灼烧炉 汽提气,天然气脱水基础,仪表风系统 湿空气过滤器空压机冷却器稳压罐 油水分离器空气干燥器仪表风罐各气动仪表,天然气脱水基础,脱水单体设备介绍,1吸收塔： 作用：气液传质的场所，也就是使气相中的水蒸气被甘醇吸收的场所。 种类：吸收塔分为板式塔（逐级接触式）和填料塔（微分

9、接触式）。塔板结构有浮阀、泡罩和筛孔。 结构：板式塔由一个园柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干块塔板组成。主要有泡罩塔板和浮阀塔板。,维护要点： a.密切注意产品气分析记录，根据产品气的含水量，原料气进气量、含水量，随时调整teg的循环量，保证产品气质。 b.经常观察吸收塔的液位，防止teg液位过低和分离段液位过高。 c.经常观察吸收塔压差，防止三甘醇溶液严重出现被 产品气带走的现象。,脱水单体设备介绍,脱水单体设备介绍,2闪蒸罐： 除去进入富液中的轻烃组分，减少再生塔负荷。闪蒸罐压力为0.4-0.55mpa。,脱水装置单体设备介绍,3、过滤分离器 作用： 过滤分离器用于气体的深度净化处

10、理，以除去天然气中微小液、固体杂质。常用于脱水、脱硫、压缩机组等装置前的气体净化。 结构： 过滤分离器主要由筒体、储液罐、滤芯、除雾器、快开盲板等几部分组成。其上设有天然气入口、天然气出口、 排污口。,4、机械过滤器、活性碳过滤器,机械过滤器用于除去被入口分离器不能除尽的原料气携带的固相杂质、设备腐蚀产物。 活性碳过滤器用于除去被入口分离器不能除尽的原料气携带的固相和液相杂质、烃类物质、三甘醇变质产物、设备腐蚀产物等。活性碳能滤去甘醇中的烃、气井处理化学剂、压缩机油和其它杂质，从而有效地消除大部份起泡问题。,5甘醇再生器： 重沸器：提供热量，通过简单的分离（利用水与甘醇沸点差）使甘醇与水分离的

11、设备。 精馏柱：通常是一个填料塔，装在重沸器的顶部，利用甘醇沸点通过分馏将甘醇和水分离。 缓冲罐：提浓teg，给teg贫液，富液提供热交换的场所。 汽提柱：通常也是一个填料塔，装在重沸器与缓冲罐之间，是利用汽提气对甘醇进行提浓的场所。,脱水单体设备介绍,富液精馏柱,精馏柱通常是一个填料塔，装在重沸器顶部，通过分馏将甘醇和水分离。填料通常是鞍形瓷片，为防止破裂也可用304不锈钢环。,缓冲罐,缓冲罐主要由富液/贫液换热盘管、燃料气/贫液换热盘管组成。该设备通常都装有一个甘醇热交换盘管，让从重沸器流下来的贫甘醇冷却和给到精馏柱去的富甘醇预热。通过罐体表面的热辐射，贫甘醇也能降一些温。因此，缓冲罐一般

12、不采取保温措施。也可采用水冷却的办法来帮助控制贫甘醇的温度。,重沸器,重沸器是提供热量、通过简单的分馏使甘醇和水分离的设备。现场的脱水装置使用的重沸器一般都采用直燃式火管，用部份干气作为燃料。加热部件通常是一个u形管。,三甘醇在重沸器中的温度应为200-204。不使用气提汽，用一般的重沸器再生出的贫甘醇浓度最大约为98.8。柱顶温度为107。 提高甘醇贫液的方法： 减压再生 汽提气 共沸再生,脱水单体设备介绍,6、union泵,三甘醇电动循环泵是将从缓冲罐来的低压贫甘醇升压至吸收塔的工作压力后，再输送入吸收塔内，以此来实现脱水装置中三甘醇的循环。一套脱水装置一般安装有两台循环泵，互为备用，以保

13、证脱水装置三甘醇的正常循环。,当活塞向右运动时，活塞套内的体积空间增大，压力降低，此时排液阀关闭，进液阀打开，甘醇被吸入活塞套内，直至活塞运动到右死点位置时完成吸入过程；当活塞向左运动时活塞套内的体积空间缩小，压力增加，此时进液阀关闭，当活塞套内的压力略大于出口管线的压力时，排液阀被打开，三甘醇排出。直至活塞运动到左死点位置时排液过程完成。,7. 灼烧炉： 含硫天然气脱水后产生的再生气中含有一定量的硫化氢气体和烃类气体，硫化氢气体不能直接排放，应通过灼烧炉转换成二氧化硫后再进行排放。,脱水单体设备介绍,脱水装置运行主要参数分析,1温度 脱水装置的脱水效率对来气的温度特别敏感。在常压下，来气温度

14、升高，气中的水含量亦升高。入口温度升高，甘醇的蒸发损失也增大。 10被认为是甘醇脱水的最低操作温度。 贫甘醇进入吸收塔的温度至少应高于天然气入口温度10f(5)，以防烃类在吸收塔内冷凝而引起发泡。贫甘醇温度太高常造成甘醇损失增大和脱水不深。,重沸器的温度和压力决定着贫甘醇的浓度，在204 以下，重沸器的温度提高有利于再生出高浓度的贫甘醇。 精馏柱顶部的温度也很重要，它关系到水的蒸发和甘醇的回流，不应太高和太低，建议柱顶温度为107度，低于105度水蒸气就会开始冷凝而流回精馏柱，高于120度，甘醇的损失就会增大。,脱水装置运行主要参数分析,2压力 在常温下，压力降低，入口天然气中水的含量增加。然而在正常操作范围内，甘醇脱水装置的压力并不十分重要。 平时应注意闪蒸罐的压力和吸收塔的压差。,脱水装置运行主要参数分析,3循环量 吸收塔的塔盘数和甘醇的浓度一定，饱和天然气的露点降就成为甘醇循环量的函数。脱去1kg水需要25-60l三甘醇。 提高甘醇的浓度比增加甘醇的循环量更容易获得大的露点降。如果循环量太大，特别是超过装置的设计能力，会使重沸器过载而降低甘醇的再生的浓度，同时也造成塔内气液两相接触又不充分和增加泵的维护工作量。循