天然氣脫水常用方法及原理

⑴ 天然氣三甘醇脫水的簡介

其利用吸收原理，採用甘醇類物質作為吸收劑與天然氣充分接觸，使水傳遞到溶劑中從而達到脫水的目的 。
在甘醇的分子結構中含有羥基和醚鍵，能與水形成氫鍵，對水有極強的親和力，具有較高的脫水深度。甘醇類屬三甘醇再生容易，其貧液質量分數可達98%~99%，具有更大的露點降，且運行成本較低，因此得到廣泛應用。

⑵ 天然氣脫水的固體吸附法

當液體與多孔的固體表面接觸時，由於流體分子與固體表面分子之間的相互作用，流體分子會被吸附在固體表面上，導致流體分子在固體表面上含量增多，這種現象稱為固體表面的吸附現象。固體吸附法就是利用多孔固體顆粒選擇性地吸附流體中一定組分在其內外表面上，從而使流體混合物得以分離的方法。具有一定吸附能力的固體材料稱為吸附劑，被吸附的物質稱為吸附質。
目前，固體吸附法在化工、冶金、石油煉制和輕工業等部門獲得了廣泛的應用。在天然氣加工中，脫水、脫硫過程都可以應用吸附法。特別是吸附法脫水，由於其具有深度脫水高、裝置簡單、佔地面積小等優點，在天然氣在深度脫水、深冷液化和海上平台等方面居於不可動搖的地位。
根據吸附劑表面與吸附質之間作用力的不同，吸附可分為物理吸附和化學吸附。在實際過程中，有時物理吸附與化學吸附相伴發生，同一物質在低溫時物理吸附為主，在高溫時以化學吸附為主。在通常的吸附分離中，主要是物理吸附。 （1）吸附劑的性能對吸附操作極為重要，工業用吸附劑應滿足如下要求：高選擇性，較大的內表面積，高的吸附活性，一定的機械強度和物理特性，良好的化學惰性、熱穩定性以及價廉易得等。
（2）天然氣氣工業中常用的吸附劑：硅膠，活性氧化鋁，活性鋁土礦和分子篩等。 天然氣脫水的吸附設備多採用固定床吸附塔。為了保證干氣的連續生產必須循環操作，且要用許多個並聯的吸附塔。吸附塔的數量和形式，從兩個交替到多個不等。在每個吸附塔內，三種不同的功能或循環必須交替起作用。這三個循環是：吸附或乾燥循環，加熱或再生循環，冷卻循環。
其典型的工藝流程是分子篩脫水雙塔工藝流程（具體流程圖此處略）。

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乙二醇脫水，主要利用乙二醇對水的吸收性，也就是濃乙二醇對水具有較強的吸濕性能達到脫水。脫水後的乙二醇溶液，經過高溫減壓，再進行蒸餾脫水，用來除去吸收的水分。這樣乙二醇就可以循環利用了。達到除水的目的。

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⑷ 我想知道天然氣脫水工藝

含硫天然氣中含有硫化氫、有機硫（硫醇類）、二氧化碳、飽和水以及其它雜質，因此需將其中的有害成分脫除，以滿足工廠生產和民用商品氣的使用要求。各國的商品天然氣標准不盡相同，主要是需滿足管道輸送要求的烴露點和水露點，同時對天然氣中硫化氫、硫醇、二氧化碳的最高含量和低燃燒值有要求。原料天然氣組成和商品天然氣的要求不同，所選擇的天然氣凈化工藝技術方案也是不同的，本文將結合哈薩克國某油氣處理廠處理的天然氣的組成和需輸往國際管道中的產品天然氣的要求，提出含硫天然氣脫硫脫水工藝技術方案的選擇方法。

2 原料天然氣條件

哈薩克國某油氣處理廠處理的油田伴生天然氣主要條件為：

1）處理量600×104m3/d （標准狀態為0℃，101.325kPa，以下同）；

2）壓力為0.7MPa，為滿足管輸壓力和凈化工藝需要，經增壓站升壓後進裝置壓力為6.8MPa；

3）主要組成

組分
組成（mol%）

C1
75.17

C2
9.44

C3
7.21

C4
3.35

C5+
1.06

CO2
0.71

H2O
0.51

H2S
36g/m3

硫醇硫
500mg/m3 3 商品天然氣技術指標

該廠商品天然氣將輸往國際管道，需滿足ОСТ51.40-93標準的要求，應達到的主要技術指標為：

1）出廠壓力6.3MPa；

2）水露點≤ -20℃；

3）烴露點≤ -10℃；

4）硫化氫（H2S）≤7mg/m3；

5）硫醇硫（以硫計）≤16mg/m3；

6）低燃燒熱值≥32.5MJ/m3。

4 工藝路線初步選擇

根據原料天然氣條件和商品天然氣技術指標，工廠總工藝流程框圖見圖1。

油田伴生天然氣經增壓站增壓後，至天然氣脫硫脫水裝置進行處理，需脫除天然氣中絕大部分的H2S和RSH，以滿足產品天然氣中硫化氫和硫醇硫含量的技術指標；同時需脫除天然氣中絕大部分的水，以滿足產品天然氣水露點的技術指標，同時為回收更多的液化氣和輕油產品，脫水深度還需滿足後續的輕烴回收裝置所需的水露點≤-35℃的要求。而原料氣中CO2的含量較低，為0.71%（mol），商品天然氣的低燃燒熱值≥32.5MJ/m3，可不考慮脫除。

經天然氣脫硫脫水裝置處理的干凈化天然氣經輕烴回收裝置回收天然氣中的輕烴（C3以上），生產液化氣和輕油產品，並使商品天然氣滿足烴露點≤ -10℃的技術指標。

脫硫裝置脫除的酸性氣體，主要由H2S、RSH、CO2、H2O等組成，輸往硫磺回收裝置回收硫磺，經硫磺成型設施生產硫磺產品，硫磺回收裝置尾氣經尾氣處理裝置處理後經燃燒後排放大氣。

本文以下部分主要討論脫硫脫水裝置如何選擇合理的工藝技術方案，以使脫硫脫水裝置的產品氣中硫化氫、硫醇含量合格，水露點能滿足商品天然氣和後續的輕烴回收裝置的要求。

5 脫水工藝方案的初步選擇

通常採用的脫水工藝方法有溶劑脫水法和固體乾燥劑吸附法。溶劑吸收法具有設備投資和操作費用較低的優點，較適合大流量高壓天然氣的脫水，其中應用最廣泛的為三甘醇溶液脫水方法，但其脫水深度有限，露點降一般不超過45℃。而固體乾燥劑吸附法脫水後的干氣，露點可低於-50℃。

由於本方案脫水裝置產品天然氣要求水露點≤-35℃，溶劑脫水法難以達到因此需採用固體乾燥劑脫水工藝，如分子篩脫水工藝。

6 脫硫脫硫醇工藝方案的初步選擇

本方案需處理的伴生天然氣中H2S含量為36g/m3，硫醇含量為500mg/m3，而且天然氣處理量達到600×104m3/d，規模較大，目前國內單套脫硫裝置最大處理能力僅為400×104m3/d。

通常採用的脫硫脫硫醇的方法有液體脫硫法和固定床層脫硫法。

如果採用單一的固定床層脫硫法，如分子篩脫硫脫硫醇工藝，根據本方案需處理的天然氣的流量和含硫量，按10天切換再生一次計算，10天內需脫除的硫化氫量為2.16×106kg，約需要DN3000的分子篩脫硫塔500座，這顯然是不可行的。

目前國內較為成熟可行的液體脫硫工藝方法為醇胺法，因為含硫天然氣中同時存在硫醇，所以可選擇碸胺法來脫除硫化氫和硫醇。該工藝方法較為成熟，可把天然氣中的硫化氫脫除至≤7mg/m3，同時對天然氣中硫醇的平均脫除率為75%，則產品天然氣中的硫醇硫含量為125mg/m3，尚不能達到硫醇硫≤16mg/m3的技術指標，此時可採用固定床層脫硫醇工藝，如分子篩脫硫醇工藝來脫除天然氣中剩餘的硫醇。

本方案還可以採用鹼洗脫硫醇工藝來脫除天然氣中的硫醇，為減少生產過程中鹼的耗量和產生的廢鹼量，前面的醇胺法脫硫裝置需採用一乙醇胺工藝，以脫除天然氣中的大部分硫化氫和二氧化碳。

7 脫硫脫水工藝方案的比選

由5和6所述，脫硫脫水工藝方案有以下兩個較為可行的方案：

1）方案一：碸胺法脫硫+分子篩脫水脫硫醇

該方案工藝框圖見圖2，經增壓站升壓的含硫天然氣進入碸胺法脫硫裝置脫除幾乎全部的H2S和75%的硫醇，然後進入分子篩脫水脫硫醇裝置脫除水分和剩餘的硫醇，凈化天然氣經輕烴回收裝置回收液化氣和輕油產品。脫水脫硫醇裝置的分子篩再生氣需增壓後再返回至碸胺法脫硫裝置進行脫硫，是一個循環的流程。

2）方案二：一乙醇胺法脫硫+鹼洗脫硫醇+分子篩脫水

該方案工藝框圖見圖3，經增壓站增壓的含硫天然氣進入一乙醇胺法脫硫裝置脫除幾乎全部的H2S和CO2，然後進入鹼洗脫硫醇裝置脫除幾乎全部的的硫醇，脫除硫化物後的天然氣進入分子篩脫水裝置脫水，凈化天然氣輸往輕烴回收裝置回收液化氣和輕油產品。脫水裝置分子篩再生氣需增壓後返回脫水裝置脫水，是一個循環的流程。

7.1 方案一工藝特點

1）碸胺法脫硫裝置，採用環丁碸和甲基二乙醇胺水溶液作脫硫劑，溶液的主要組成包括甲基二乙醇胺、環丁碸和水，其重量百分比為45:40:15，兼有化學吸收和物理吸收兩種作用，而且還能部分地脫除有機硫化物（對硫醇的平均脫除率達到75%以上），溶液中甲基二乙醇胺對H2S的吸收有較好的選擇性，減少對CO2的吸收，大大降低了溶液循環量，減小了再生系統的設備如再生塔、貧富液換熱器、溶液過濾器、酸氣空冷器等的規格尺寸，從而減少了投資，同時減少了再生所需的蒸汽量和溶液冷卻所需的循環水量，節能效果更加顯著。

2）分子篩脫水脫硫醇裝置是利用分子篩的吸附特性，有選擇性地脫除天然氣中的水和硫醇。與傳統的鹼洗工藝不一樣的是，分子篩工藝能有選擇性地脫除硫化氫和硫醇，但不脫除CO2，這樣可以使外輸的天然氣量比採用鹼洗工藝時要增加2×104m3/d。

分子篩脫水和脫硫醇採用的分子篩是不同的，應用不同的兩個分子篩床層，一般布置在同一座吸附塔內。

7.2 方案二工藝特點

1）—乙醇胺法脫硫，為典型的化學吸收過程，此法只能脫除微量有機硫，對H2S和CO2幾乎無選擇性吸收，在吸收H2S的同

⑸ 天然氣脫水裝置原理

就是在脫水裝置裡面裝備上乾燥劑分子篩，天然氣從乾燥劑裡面過，分子篩就將天然氣裡面的水份吸收了，當分子篩吸收到飽和或接近飽和時，就用加熱的方式將分子篩裡面的水份烘乾，以便下一次循環使用。當然為了不影響生產，脫水裝置用的是2個乾燥塔，一個吸附，另一個就再生，兩個塔交替使用，從而達到了持續脫水。

⑹ 天然氣工業中最常用的脫水方法有哪三種

低溫脫水 、固體乾燥劑吸附脫水和甘醇脫水

⑺ 天然氣脫水的溶劑吸收法

溶劑吸收法脫水是目前天然氣工業中應用最普遍的方法之一。其利用吸收原理，採用一種親水的溶劑與天然氣充分接觸，使水傳遞到溶劑中從而達到脫水的目的。
溶劑吸收法中常採用甘醇類物質作為吸收劑，在甘醇的分子結構中含有羥基和醚鍵，能與水形成氫鍵，對水有極強的親和力，具有較高的脫水深度。 （1）無硫天然氣的甘醇脫水工藝
甘醇脫水過程一般都是連續的，其典型的工藝流程是三甘醇脫水工藝流程，用於處理井口無硫天然氣或來自醇胺法裝置的凈化氣。
TEG脫水裝置主要由吸收系統和再生系統兩部分構成，工藝過程的核心設備是吸收塔。天然氣脫水過程在吸收塔內完成，再生塔完成三甘醇富液的再生操作。
原料天然氣從吸收塔的底部進入，與從頂部進入的三甘醇貧液在塔內逆流接觸，脫水後的天然氣從吸收塔頂部離開，三甘醇富液從塔底排出，經過再生塔頂部冷凝器的排管升溫後進入閃蒸罐，盡可能閃蒸出其中溶解的烴類氣體，離開閃蒸罐的液相經過過濾器過濾後流入貧/富液換熱器、緩沖罐，進一步升溫後進入再生塔。在再生塔內通過加熱使三甘醇富液中的水分在低壓、高溫下脫除，再生後的三甘醇貧液經貧/富液換熱器冷卻後，經甘醇泵泵入吸收塔頂部循環使用。
（2）含硫天然氣的甘醇脫水工藝
對於H2S含量較高的天然氣，TEG法不適合處理高含H2S的天然氣，需採用特殊的甘醇脫水流程。該流程在再生塔前設置富液汽提塔，解吸出H2S並返回吸收塔，與CH4等烴類一起輸送到脫硫脫碳裝置。
處理含硫天然氣的裝置一般建在井場，處理量不太大時，盡量採用撬裝裝置。

⑻ 天然氣脫水怎麼回事

脫水塔脫水後會吸附有水分，利用迴流的熱氣，將這些水分乾燥，使脫水塔能夠再次工作，整個過程叫做再生，迴流的熱氣叫再生氣。

⑼ 天然氣脫水的介紹

井口流出的天然氣幾乎都為氣相水所飽和，甚至會攜帶一定量的液態水。天然氣中水分的存在往往會造成嚴重的後果：含有CO2和H2S的天然氣在有水存在的情況下形成酸而腐蝕管路和設備；在一定條件下形成天然氣水合物而堵塞閥門、管道和設備；降低管道輸送能力，造成不必要的動力消耗。水分在天然氣的存在是非常不利的事，因此，需要脫水的要求更為嚴格。

⑽ 天然氣脫水的其他脫水方法

目前，除溶劑吸收法和固體吸附法兩種脫水方法外，有時在井場或集氣站還採用氯化鈣法和低溫法脫水。 氯化鈣（CaCl2）用作消耗性的吸附劑也可脫除天然氣中的水分。無水CaCl2可結合水分而形成CaCl2水合物（CaCl2·xH2O），隨著CaCl2不斷從天然氣中吸收水分，而變成穩定性好的結晶水合物，最後形成CaCl2鹽溶液。
對用CaCl2進行脫水的天然氣，出口氣體的含水量可達16mg/m3（GPA）。
值得注意的是，雖然用CaCl2脫水有價廉、沒有火災隱患、裝置緊湊等優點。但由於床層下部的CaCl2會溶於水兒形成鹽溶液，因此存在CaCl2的消耗、腐蝕和由此而引起的環境影響等問題。此外，在一定的操作條件下，固定床層內的CaCl2還會形成橋連，從而造成氣體溝流而使脫水性效果變差。 在一定壓力下，隨著溫度下降，天然氣中的飽和水含水量也會下降。因此，可採用降低天然氣溫度使氣體中部分水蒸氣冷凝析出而脫水的方法。該法需要利用氣體膨脹獲得冷量，而且能夠同時控制水露點和烴露點，因此，大多用於高壓凝析氣或含重烴的高壓濕天然氣等井口多餘壓力可供利用的場合。若是針對低壓伴生氣或無壓差利用的高壓濕天然氣，需要採用製冷劑製冷。