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天然气脱水方法

天然气工业常用的脱水方法有膨胀冷却法、加压冷却法、固体吸附剂吸附法、溶剂吸收法等。目前世界上天然气脱水应用最多的方法是溶剂吸收法中的甘醇法 , 而国内普遍采用的是三甘醇法。

(1) 低温冷凝脱水　
该方法采用各种方法把高压天然气节流降压致冷 , 用低温分离法从天然气中回收凝析液。这种方法是国内气田中除三甘醇法外应用较多的天然气脱水工艺。长庆采气二厂、塔里木克拉 2等均采用该方法 , 它具有工艺简单、设备较少等优点 , 但也有耗能高、水露点高等缺点。

阀和透平膨胀机

阀和透平膨胀机脱水属于低温冷凝方法脱水。对于高压天然气,冷却脱水是非常经济的。例如大庆油田目前采用很多透平膨胀机脱水 , 四川的卧龙河和中坝气田则使用了阀脱水。这些方法的缺点是: ①脱水循环的一部分处于水合物生成范围内, 容易生成水合物 , 因此需要采取添加抑制剂等防止水合物生成的措施 , 以及相应配套的抑制剂回收系统; ② 需要深度脱水时需配备制冷设备 , 会引起工程投资和使用成本的提高; ③ 透平膨胀机有高速运动部件 , 制造难度大、可靠性差。

(3) 三甘醇脱水　

三甘醇脱水属于溶剂吸收法脱水 , 在天然气工业中得到了广泛的应用。这种脱水系统包括分离器、吸收塔和三甘醇再生系统。存在的主要问题是: ① 系统比较复杂; ② 三甘醇溶液再生过程的能耗比较大; ③ 三甘醇溶液会损失和被污染 , 因此需要补充和净化; ④ 三甘醇与空气接触会发生氧化反应 , 生成有腐蚀性的有机酸。所以 , 三甘醇脱水的投资和运行成本比较高。目前国内的橇装三甘醇脱水系统多从国外引进。虽然性能很好 , 但是也存在很多问题。如一次性投资比较大; 各种零配件和消耗品不易购买 , 而且价格昂贵; 计量标准与我国现行标准不同; 测量系统不适合我国的天然气性质等。例如四川大天池天然气输送干线引进的橇装三甘醇脱水系统 , 1999年 3月 25日至 7月 27日试运行过程中 , 日平均三甘醇消耗量为 1119 kg, 而且随着装置运行时间延长 , 三甘醇消耗逐渐增加。由于使用的三甘醇需要进口 , 价格为 36元 /kg, 因此三甘醇消耗量成为影响生产成本的重要因素

(4) 分子筛脱水　

分子筛脱水属于固体吸附法脱水, 脱水系统主要包括 2个或 3个处于脱水、再生和冷吹状态的干燥器, 以及再生气加热系统。分子筛脱水法更适合于深度脱水, 露点可以降低到 -73 ℃ 以下。但是, 对于大装置, 设备投资和操作费用都比较高, 如果脱水要求的露点相同, 建设 1座处理量为 28万 m3/d的处理站, 分子筛脱水的投资比三甘醇多53%。另外, 分子筛脱水的再生过程能耗比较大, 干燥器下层的吸附剂需要经常更换.

(5) 超音速脱水　

作为新型脱水技术的超音速脱水 , 国外主要是在壳牌石油公司支持下开展研究 , 包括计算机数值模拟、实验室研究和现场试验研究。基础的实验研究和数值模拟研究主要在荷兰的埃因霍恩科技大学等几所大学中进行; 现场的试验研究正在荷兰 (1998年 )、尼日利亚 (2000年 )和挪威 (2002年 ) 的天然气气田和海上平台进行 ,主要验证系统长期稳定工作的能力 , 并在实际应用中进行不断的改进。所有的研究都取得了满意的结果。目前 , 这项技术已经进入商业应用状态。

(6) 膜分离法脱水

美国气体产品公司的柏美亚部(Permea)是气体分离膜的开拓者, 利用专业技术力量从八十年代中开始天然气脱水膜的研究, 至 1999 年已经实现天然气脱水膜的商业化, 所使用的膜为新型普里森(Prism)气体分离膜, 分离系统在 4~8 MPa 的压力下, 并辅以原料气流量的 2%~5% 干燥气作为返吹气的条件下, 可脱除天然气中 95%的水分, 从而得到含水量达到管线输送标准的干燥天然气。和其它膜分离一样, 膜天然气脱水具有结构简单、可靠性高、操作维修方便、无环境污染、操作费用及投资低的特点, 它将成为对传统脱水法极具竞争性的新工艺。