天然气三甘醇脱水工艺技术介绍

纪德军

（阿尔斯通技术服务（上海）有限公司北京分公司 北京 100027）

天然气三甘醇脱水工艺技术介绍

纪德军

（阿尔斯通技术服务（上海）有限公司北京分公司 北京 100027）

本文主要介绍天然气三甘醇脱水工艺技术的特点，以及相关工艺参数的选取。

天然气；三甘醇；脱水；工艺技术

1 概述

自地下储集层采出的天然气及脱硫后的天然气通常含有水蒸气，同时含有H2S和CO2等酸性气体，酸性气体会腐蚀管线和设备，水蒸气则在天然气的压力和温度改变时容易形成水化物，不符合天然气集输和深加工的要求，因此必须脱除天然气中的水蒸气、H2S和CO2。在天然气集输过程中，为了保证不形成水化物，通常使用三甘醇吸收脱水工艺。

天然气三甘醇脱水系统中的主要工艺设备有三甘醇吸收塔、三甘醇加热炉、三甘醇再生塔、三甘醇循环泵、贫富甘醇换热器、冷却器、闪蒸罐等。

2 三甘醇脱水工艺的特点

2.1 三甘醇的溶解特性

三甘醇学名三乙二醇，其亲水性、热稳定性较好，且黏度及在液烃中的溶解度较低，以上特性使它成为最为广泛使用的天然气脱水溶剂。

2.2 一般工艺流程

常见的三甘醇脱水装置主要分为吸收和再生两部分。贫三甘醇和天然气在吸收塔内逆流接触，脱出天然气中水气，从而降低天然气的水露点，在再生塔内，吸收了天然气中水分的富甘醇，常压下将水蒸发后浓缩为贫甘醇，再通过甘醇循环泵送入吸收塔循环利用。由于夹带和蒸发损耗，需要定期补充新鲜的三甘醇溶液。

2.2.1 原料气分离器

其功能是分离掉原料天然气中夹带的固体液体，常用卧式或者立式的重力分离器，内装金属网除沫器。如原料器中夹带有很多的细小固体粒子，应考虑用过滤式或者水洗式旋风分离器。

2.2.2 三甘醇-气体吸收塔

可以采用填料塔或者板式塔，塔顶应设置除沫器。在板式塔中虽然泡罩塔的效率略低于浮阀塔，但是由于三甘醇溶液比较粘稠，而塔内的液气比较低，故采用泡罩塔盘更为适宜。

2.2.3 闪蒸罐

闪蒸罐的功能是闪蒸出溶解在三甘醇溶液中的烃类，以防止溶液发泡。

2.2.4 过滤器

过滤器的功能是除去三甘醇溶液中的固体粒子和溶解性杂质。常用的有固体过滤器和活性炭过滤器两种。

2.2.5 贫富三甘醇溶液换热器

用来控制进闪蒸罐和过滤器的富液温度，并回收贫液的热量，使富液升温后进再生塔，以减轻重沸器的热负荷，常用管壳式换热器。

2.2.6 再生塔和重沸器

主要由再生塔和重沸器组成的溶液再生系统，其功能是蒸出富三甘醇溶液中的水分使之被提浓。由于三甘醇与水的沸点相差非常大，而且不产生共沸物，故再生塔只须2～3快理论塔板即可，也可选用填料塔。为了实现较好的分离效果，重沸器一般将富甘醇加热至177～204℃。再生后的贫甘醇在重力作用下流出重沸器，通过贫富甘醇换热器进人甘醇循环泵提升到吸收塔。

3 三甘醇脱水的工艺参数选取

三甘醇脱水是基于吸收原理而实现的，影响脱水的效果因素包括：贫三甘醇的浓度，三甘醇的循环量，处理量，操作压力和温度等，所以工艺参数的选取对于脱水效果至关重要。

3.1 入口气体温度

在恒定压力条件下，入口气体温度升高会增加含水量，也就是说，在较高的温度下，三甘醇则需脱除更多的水量才能符合要求。且气体温度的升高会导致所需的吸收塔塔径增加。

入口气体温度高于48℃，会增加三甘醇的损耗；入口气的温度低于15℃，三甘醇就会同气体中的液烃类形成稳定的乳化液，并在塔内导致发泡。所以吸收塔进口的天然气温度宜保持在15～48℃，否则需相应考虑加热或冷却措施。

3.2 吸收塔内压力

只要保持压力低于20.68MPa（表压），吸收塔压力对三甘醇的吸收过程产生的影响较小，在恒定的温度下，入口的气体含水量随压力的增加而减少。这样气体在较高的压力下脱水，被脱除的水就少。另外在高压下所需塔径就相对较小。

但低压下，只需较薄的壁厚就可以维持相应的压力，从而减少设备的投资，因此工作压力和塔的价格之间存在着一个经济上的权衡。通常认为3.45～8.27MPa的脱水压力是最经济的。

3.3 贫甘醇的温度

进入塔顶的贫甘醇的温度对气体的露点降有较大的影响，温度低能使甘醇循环率减到最小，贫甘醇的温度若太高会使较多的甘醇损失到塔顶的排出干气中。同时，应保持贫甘醇的温度略高于吸收塔的温度，否则烃类会在塔内冷凝引发甘醇发泡。多数设计要求进入吸收塔顶层塔板的贫甘醇温度较吸收塔气流温度高6～16℃，且贫甘醇进塔温度不能高于60℃。

3.4 三甘醇的循环量

三甘醇的循环量一般与吸收塔进口处甘醇的浓度、塔板数或填料高度及要求的露点降有关。一般来讲，吸收1kg的水所需三甘醇的循环量为0.02～0.03m3。

3.5 三甘醇的损耗量

正常操作下，三甘醇的损耗很小，一般小于15mg/m3（天然气）。

3.6 三甘醇在重沸器内的温度

重沸器的温度直接影响再生后贫甘醇的浓度，一般来讲温度越高，贫甘醇浓度也越大。但三甘醇再沸器的温度不能高于204℃（三甘醇热分解温度）；一般比较流行的做法是，把再沸器的温度限制在188～199℃之间，这样可将甘醇的降解量减至最小，从而有效的将甘醇浓度控制在98.2～98.5%之间。

3.7 再生塔温度

较高的再生塔顶温度会增加甘醇的损失，这主要由于过度的蒸发。再生塔顶的建议温度为107℃，当温度超过121℃时，甘醇就可能显著地被蒸发而损失。若再生塔顶的温度过低，冷凝水就会增多，从而增加重沸器的热负荷。

4 结论

综合可以看出，天然气三甘醇脱水工艺已经相当成熟，该装置主要包括吸收和三甘醇再生两部分，其中三甘醇-气体吸收塔、再生塔和重沸器是设计过程中的重点。另外，在实际设计过程中工艺参数的选取及设备的选型则需要根据项目本身的特点及上述的一些相关的经验值做出选择，当然相关项目的经验也很重要。

[1]《甘醇型天然气脱水装置规范》（SY0602-2005T）.

[2]《天然气脱水设计规范》（SYT0076-2008）.

[3]郝 蕴．三甘醇脱水工艺探讨 EJ3．海上油气（工程），2001，13（3）：22～29

[4]杨思明．天然气脱水方法[J]．中国海上油气（工程），1999，11（6）：6～12．

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2016-3-11