天然气脱水工艺优化分析与研究

安毅洪

（中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司,重庆 408014）

1 前言

涪陵地区属亚热带季风性湿润气候，常年平均气温15-17℃。其总的特点是：四季分明，热量充足，季风影响突出；地势由西北向东南升高，气温递降，降水递增，立体气候明显。四季特点：春早，常有“倒春寒”和局部的风雹灾害；夏长，炎热，旱涝交错，伏旱频繁；秋短，凉爽而多绵雨；冬迟，无严寒，雨雪少，常有冬干。

天然气脱水的方法有很多种，压缩冷却是常用的降低气体中水含量的方法。在集气站，天然气从井口出来可采用自身的压能获得低温以达到要求的水露点。气田集输与净化厂使用的天然气脱水方法主要是三甘醇溶剂吸收法，这也是天然气工业中应用最广泛的脱水方法。

三甘醇凝固点低热稳定性好，易于再生，蒸汽压低，携带损失小，吸水性强；沸点高，常温下基本不挥发，毒性很轻微，使用时不会引起呼吸中毒，与皮肤接触也不会引起伤害；纯净的三甘醇溶液本身对碳钢基本不腐蚀，发泡和乳化倾向相对较小。三甘醇脱水法其实是一个物理过程，利用三甘醇的亲水性，在吸收塔中天然气与三甘醇充分接触，天然气中水份被三甘醇吸收，降低了天然气中含水量。吸收了水份的三甘醇（富甘醇）进入再生系统加热再生除去吸收的水份成为贫甘醇而循环使用。

2 装置运行流程

2.1 气体脱水流程

各集气站脱除游离态液滴及固体杂质后的含饱和水的湿天然气汇合从三甘醇吸收塔下部进入，与从塔顶下来的TEG贫液逆流接触，塔内设置填料，增加气液接触面积，提高脱水效率。脱水后的干净化气经塔顶丝网除雾除去大于5μm 的甘醇液滴后从吸收塔顶部出去。干天然气出塔后，经过气液换热器与热贫甘醇换热，降低贫三甘醇进塔温度。换热后的干气再经产品气分离器分离后，进入天然气外输管网。

2.2 三甘醇循环再生流程

贫三甘醇由塔上部进入吸收塔，由上而下经过填料段，与由下而上的湿天然气充分接触，吸收湿天然气中的水份。吸收水份后成为富液的三甘醇溶液在塔下部出口流出经过能量循环泵加压后进入贫液缓冲罐换热盘管加热，温度达到40℃左右，再进入精馏柱换热盘管，被精精馏柱顶蒸汽加热至65℃左右后进入闪蒸罐，闪蒸分离出溶解在富液中的烃气体。进入过滤器过滤掉富液中的部分重烃及三甘醇再生时的降解物质。经过滤后富甘醇进入贫富液换热器，加热后再进入精馏柱，使富甘醇中的水份及很小部分烃类分离出塔。重沸器中的贫甘醇溢流至重沸器下部三甘醇缓冲罐，贫液在缓冲罐中通过换热盘管与富甘醇换热，由能量循环泵增压后进入吸收塔循环利用。

3 水露点要求

本套装置运行过程中安装了测试仪器定期测试脱水后外输天然气的水露点。在进吸收塔天然气温度低于25℃的情况下，外输天然气的水露点应低于-10℃。根据工况的不同，可以选用不同的三甘醇循环量，达到相应要求的水露点。

一般情况下，通过天然气中的含水量可以确定三甘醇的循环量，需要处理的天然气量越大，吸收塔运行压力越低，进吸收塔天然气的温度越高，则天然气中含水量就越大，那么就需要增大三甘醇的循环量。反之，天然气处理量越小，吸收塔运行压力越高，进塔天然气温度越低，则天然气中含水量就越小，那么就需要减少三甘醇的循环量。通过开米尔泵的进出液手动调节阀，可以调节泵的泵次数，从而达到调节三甘醇循环量大小的目的。

4 未达到设计要求原因分析

（1）本套装置运行期间水露点一般达不到设计值。

1）三甘醇循环量偏低，三甘醇吸收水份的速度及能力将明显下降。

2）贫三甘醇浓度偏低。当三甘醇的循环量不变时，贫三甘醇浓度偏低，那么三甘醇脱水能力就降低，同时也直接影响三甘醇对天然气的脱水深度。

3）天然气进塔温度过低。在本装置中要使外输天然气水露点在-10℃以下，则进塔天然气温度应尽量低于35℃。然而集气站天然气来气管线均为埋地管线，即使夏季进塔温度亦不会高于35℃。同时，天然气进塔温度过低（＜15℃），也会使三甘醇因温度过低，粘度增大而降低吸水能力，造成外输气水露点偏高。

4）吸收塔运行时发生三甘醇发泡，严重影响三甘醇对水份的吸收，使外输气水露点超标。

5）吸收塔运行压力降低。装置运行时如果其它参数不变，而吸收塔压力下降则会明显增加入塔天然气的饱和含水量，不采取措施则将引起外输气水露点上升。

（2）正常情况下，装置每处理100 万方天然气，三甘醇损耗量不应超过15kg。本套装置运行时三甘醇损耗量有时甚至达到35 kg，三甘醇消耗过大原因分析如下：

1）装置运行时，在吸收塔及富液精馏柱内三甘醇发泡，在吸收塔顶及富液精馏柱顶形成大量雾沫夹带，导致三甘醇大量损耗。

2）吸收塔运行压力低，天然气进塔温度高。与正常运行状况比较，在低压高温条件下，如果吸收塔运行压力偏低及进塔天然气温度偏高，三甘醇呈饱和态平衡在天然气中的气态量将增加，从而增加三甘醇的损耗量。

3）富液精馏柱柱顶回流偏小。富液精馏柱柱顶由于冷却盘管冷凝作用会产生柱顶液体回流，使得一部分被重沸器加热蒸馏出来的三甘醇重新回到重沸器内，回流比一般在0.5-1之间。回流比过小将增加精馏柱顶三甘醇的损耗，回流比过大，又将增加重沸器热负荷。

5 小结

根据本套装置实际运行情况，分析了达不到设计值要求原因，三甘醇循环量偏小应调节泵排量，适当增加三甘醇循环量；确保三甘醇重沸温度为198℃，使贫三甘醇的浓度达到98.5%以上；冬季应调整加热炉温度，使天然气进塔温度不低于15℃；适当提高塔运行压力和降低进塔天然气温度；加强天然气进吸收塔前的过滤分离，有效抑制三甘醇发泡；合理调节精馏柱顶冷却盘管旁通阀，使柱顶回流量保持在合适的范围内。

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[2]王淑娟，汪忖理主编.天然气处理工艺技术[J].北京：石油工业出版社,2008(05).

[3]鲁保山等.三甘醇脱水系统在歧口18—1油田的应用[J].中国海上油气,2002,14(03):33-37.