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气体净化
第七章气体净化
第一节概述
随原油一起采出的油田伴生气,一般都含有饱和量的水蒸气,有的还含有相当数量的硫化氢和二氧化碳等酸性气体.伴生气中存在水汽,不仅减少了管线的输送能力和气体热值,而且当输送压力和环境条件变化时,还可能引起水蒸气从天然气流中析出,形成液态水、冰或天然气的固体水化物,从而增加管路压降,严重时堵塞管道。
当伴生气中含有酸性气体时,更会加速H2S或CO2对管线、设备的腐蚀。
伴生气中酸性气体的存在,对其用作化工原料也是十分不利的,这些气体杂质会使催化剂中毒,影响产品和中间产品的质量,并且污染环境。
因此,无论作为燃料或化工原料,都必须脱除气体中的水汽和H2S、C02等杂质组分,以满足输送、加工和化工利用的要求.
对于采用冷凝分离法回收轻烃的装置来说,这些气体杂质的存在对工艺处理的影响更大。
由于冷凝分离温度低,对伴生气中水蒸气含量的要求也更严格,否则原料气在工艺装置的深冷部分管路中极易形成水化物而堵塞管道。
另外,伴生气中CoI的含量也须特别注意控制,以避免在装置的深冷部分出现干冰。
由此可见,从气体中脱除含量比较少的气体杂质,即气体净化是油田伴生气长距离输送或进行轻烃回收前必不可少的环节。
只有将伴生气中的水蒸气和H2S、C02等酸性组分的含量控制在一定范围内才能保证气体输送或冷凝分离法轻烃回收工艺的实施。
为此,在增压站或轻烃回收装置中一船都设置气体净化设施,用以对原料气作前级预处理。
气体净化设施主要由脱水和脱除H2S和C02两部分组成,其配置情况应视原料气组成和输送及回收工艺要求而定。
气体净化主要采用以下几种方法:
1.吸附法
利用气体在固体表面上积聚的特性,使某些组分吸附在固体吸附剂表面,进行脱除。
随着气体组分的不同,在固体吸附剂上的吸附能力也有差异,因而可用吸附方法对气体混合物进行净化。
吸附是在固体表面力作用下产生的,根据表面力的性质可将吸附过程分为物理吸附和化学吸附两种。
物理吸附主要由范氏引力或色散力引起,具有吸热小的特点。
物理吸附是可逆过程,可用改变温度和压力的方法改变平衡方向,达到吸附剂的再生。
目前广泛采用的固体吸附法脱除天然气中水分的过程就是物理吸附过程。
从天然气中脱除C02也可采用这一方法。
化学吸附主要是靠吸附剂表面的剩余价力和吸附质之间的作用使某些组分吸附在固体吸附剂表面的。
它类似于化学反应,大多数是不可逆的,吸附剂不能用一般方法再生,故工业上很少采用。
2.吸收法
天然气净化常用的另一种方法是气体吸收。
这是用适当的液体吸收剂处理气体混合物以除去其中的一种或多种组分的操作。
在气体吸收中,对吸收后的溶液进行脱吸,使溶剂再生循环使用。
吸收法又可以分为物理吸收和化学吸收两种。
在吸收过程中,如不伴随有明显的化学反应,可以当作单纯的物理溶解过程,这种吸收称为物理吸收,如用液态烃吸收气态烃,用水吸收CO2:
等,在吸收过程中,若伴随有明显的化学反应,则称为化学吸收,如用碱液吸收C02等.
在天然气净化中,用甘醇脱水或用多乙二醇二甲醚脱硫等都是物理吸收过程,而以弱碱性溶液为吸收剂的乙醇胺法或热钾碱法脱硫等均属于化学吸收过程.为了提高脱除效果,有时可兼用这两种方法,如砜胺法脱硫就兼有化学吸收和物理吸收的作用.由于这一方法在脱除酸性气体方面取得了满意的效果,现已成为重要的天然气净化工艺.
3.冷分离法
由于多组分混合气体中各组分的冷凝温度不同,在冷凝过程中高沸点组分先凝结出来,这样就可以使组分得到一定的分离.冷却温度越低,分离程度就越高.现在气田上采用较多的高压天然气节流膨胀制冷后低温分离脱除天然气中一部分水分的方法就是冷分离法.在油田伴生气脱水中采用膨胀机制冷脱水也是冷分离.这一方法流程简单,成本低廉,特别适用于高压气体。
对于要求深度脱水的气体,此法也可作为辅助脱水方法,将天然气中大部分水先行脱除,然后用分子筛法深度脱水。
4.直接转化法
这一方法是通过某种适当的化学反应,使杂质或者转化成无害的化合物,因而可留在气体内;或者转化成比原杂质易于除去的化合物,达到净化的目的.
脱除油田伴生气中水分和酸性气体的工艺方法很多,应结合具体情况予以应用.本章结合油田气增压输送和冷凝分离法轻烃回收装置对气体净化的要求,重点讲述吸附法和甘醇法脱水及C0:
的脱除。
第二节天然气脱水
一、天然气含水量及水化物的生成
天然气的饱和含量取决于天然气的温度、压力和气体组成等条件.每立方米天然气所含水汽的克数,称为天然气的绝对湿度。
一定条件下天然气与液态水达到相平衡时气中的含水量称为天然气的饱和含水量,以克水/标米3为单位。
在给定条件下,天然气的相对湿度可按式(7-1)计算。
式中——天然气的绝对湿度;
——天然气的饱和含水量.
天然气的含水量也可用天然气的水露点表示。
在一定压力下同天然气饱和含水量ro相对应的温度称为天然气的水露点,简称露点。
天然气的露点温度,是在一定压力下天然气中水蒸气开始冷凝结露的温度.图7-1是不同温度和压力下天然气的饱和含水量图,也称天然气的露点图。
图中虚线是水化物生成线。
温度低于水化物生成温度时,是气体和水化物之间的平衡;温度高于水化物生成温度时,是气体和液态水之间的平衡。
图7—1的曲线是按天然气相对密度为0.60,与纯水接触条件下绘制的.对于相对密度为S的天然气或与盐水接触的天然气,都应作修正.
由图7.1可见,天然气的饱和含水量随天然气压力升高或温度降低而降低.在一定的温度和压力条件下,天然气中某些气体组分能和液态水形成化合物。
天然气水化物是白色结晶固体,外观类似松散的冰或致密的雪,密度为0.88~0.90克/厘米3.在水化物中,与一个气体分子结合的水分子数不是恒定的,这与气体分子的大小和性质以及晶格中孔室被气体分子充满的程度等因素有关。
当气体分子占据全部晶格中的孔室时,天然气各组分的水化物分子为:
CH4·6H10,ClH6,8H10,CIHl·17H:
0,zC‘H:
·17HlO,HlS,6H:
O,Col·6HI和已烷以上经类一般不形成水化物。
水化物形成一般有三个条件:
(1)气体处于水汽的过饱和状态或有液态水存在;
(2)有足够高的压力和足够低的温度;
(3)在上述条件下,气体压力波动或流向突变产生搅动或有品种存在就促进产生水化物。
水化物的临界形成温度是水化物可能存在的最高温度。
高于临界温度,不管压力多大,也不会形成水化物。
表7.1列出了气体生成水化物的临界温度.
图7-2是天然气水化物生成的平衡曲线.已知天然气相对密度,按图7.2可初步推算天然气水化物形成的最低压力及最高温度条件。
例7-1某种天然气相对密度S=0.602,求温度为10℃时水化物生成的最低压力.
解查图7.2知:
当温度为10℃时
用内插法即可求出10℃时水化物生成的最低压力
管输天然气脱水的目的是使气体在最高输送压力和管线周围环境历年最低温度下,仍未达到天然气中残留水分的露点,以防止气体水化物的形成。
一般情况下,管输天然气的露点温度应比输气管线最低环境温度低5~15℃。
对轻烃回收装置来说,伴生气脱水的目的也是为了防止水化物的生成,因此要求脱水后气体露点比伴生气的致冷温度低。
对于深冷分离来说,一般要求气体露点降至-70℃以下(含水量小于1ppm)。
具体指标应视工艺条件确定。
二、吸附操作原理
(一)吸附过程
吸附是用多孔性的固体吸附剂处理液体混合物,使其中所含的一种或数种组分吸附于固体表面上以达到分离的操作.吸附作用主要是由于固体的表面力,就气体吸附而言,有两种情况:
一种是固体和气体间的相互作用并不很强,类似于凝缩,引起这种吸附所涉及的力同引起凝缩作用的范德华分子凝聚力相同,称之为物理吸附,另一种是化学吸附,这一类吸附需要活化能。
在物理吸附中,被吸附的气体很易从固体表面逐出(例如升高温度),是一可逆过程;而在化学吸附中,吸附过程是不可逆的,被吸附的气体往往需要在很高的温度下才能逐出,且所释出的气体往往已发生化学变化。
目前用于天然气脱水的装置多为固定床吸附塔。
图7-3所示为只有单一可吸附物质的气体混合物的基本吸附过程.固7-3(a)是流出吸附剂床层的气体中被吸附物质的浓度随时间的变化曲线.开始时,被吸附物质浓度为0,时间为T时物质浓度开始增加,最终床层出口气体中被吸附物质浓度与其在进口气体中的浓度相等。
TB称为吸附过程的转效点,CB为转效点浓度,图7-3(a)中的曲线为转效点曲线。
图7-3(b)是吸附床层示意图。
图中阴影部分为吸附传质段,用床层长度HZ表示。
在此区域,被吸附物质的浓度分布如转效点曲线所示。
在吸附传质段后边线BB上面的吸附剂床已被吸附物质饱和,称为饱和吸附段,用床层长度Hs表示。
在吸附传质段前边线AA下面,吸附剂尚未吸收此物质,称为未吸附段,用东层长度HB表示。
随着操作时间的延长,吸附传质段不断向下移动,当吸附传质段前边线AA达到床层出口端,即达到此吸附过程的转效点,此时,流出床层的气体中,吸附质的浓度开始迅速上升。
对于多组分气体混体物,如含水汽的天然气须过吸附剂床层时,根据团体吸附剂对气体中各组分吸附力的强弱,气体中可被吸附的化合物按不同比例被吸附,出现了一连串的吸附传质段。
当原料气由上向下流动时,各吸附质均被其吸附传质段前边线以上的吸附剂吸附。
随着吸附过程的进行,各组分的吸附传质段沿床层向下移动。
当某一组分的吸附传质段前边线达到床层出口时,流出床层的气体中该组分浓度开始迅速上升,这点称为该组分在此条件下的转效点。
如果吸附过程继续进行,到某一时刻该组分的吸附传质段后边线达到床层出口,此时吸附层不再吸附该组分,因此该组分在出床层气体中的浓度和进入吸附床气体中的浓度相等。
若吸附过程仍继续进行,已吸附在床层中的该组分将被其后面的有较强吸附能力的组分所置换。
经过一定时间,则此组分最终将被全部逐出床层。
(二)吸附过程的特性
1.吸附平衡
当气体与吸附剂接触时,即有一定量的气体被吸附.被吸附的气体,由于热运动又会发生脱附,脱险速度随着被吸附量的增加而增大.最后在一定温度和压力下,脱附速度和吸附速度相等,便达到了吸附平衡。
在平衡条件下吸附物质的多少,可用吸附量表示。
同吸附平衡状态有关的参数除了吸附量外还有温度和压力。
平衡关系通常用吸附等温线表示图7-4所示为用木炭吸附CO2的吸附等温线.
由图可见,吸附量(每克木炭上所吸附的C02体积数)随温度的升高而减少,但随组分在气相中的分压的增加而增加。
同时可以看到,各等温线的上端都趋于平坦,被吸附组分量并不随其分压的加大而显著增多,最后,吸附量就大体上与压力变化无关,因为此时吸附剂的表面已为被吸附的组分所饱和.在低压强一端,等温线的斜度很大,而且接近直线,此时被吸附的气体量与组分的分压成正比。
在中间的压强范围内,吸附显与压强的1/N(n>1)次方成正比.不同组分在同一吸附剂上的吸附量与组分的沸点成正比,而与组分的溶解度成反比。
因此,就吸附平衡而言,降低温度或增高压强都有利于吸附的进行.
在实际使用中,常以吸附剂的湿容量来表示其吸附量的大小.在给定温度下,吸附剂与一定湿度的气体达到平衡时,每100克吸附剂从气体中脱除的水汽克数称为该吸附剂的平衡湿容量。
显然,气体湿度越大,吸附温度越低,吸附剂的平衡湿容量越大。
对于各种不同的吸附剂而言,其湿容量同吸附剂的表面积和其堆积密度的乘积成正比。
2.吸附速率
吸附过程中存在传质区的原因是由于吸附过程不是瞬时完成,而是以某个较但的速度进行的。
也就是吸附过程的长短决定于吸附速率的大小。
由于流体中的组分必须先偌扩散作用以达到固体及流体的界面(外部扩散),然后沿固体内部毛细孔扩散至吸附表面(内部扩散)而被吸附,因此吸附速率决定于外部扩散速率、内部扩散速率及吸附本身的速率。
吸附速率的变化范围很大,可以从百分之几秒到几十小时。
吸附过程中传质区的长度决定于流体的线速度、传质阻力、平衡关系等。
流体线速度愈大、传质阻力愈大、吸附剂吸附容量及分离系数愈小时,传质区愈长。
反之则愈短。
由于吸附速率的影响因素众多,在实际工程应用时,一般依据经验或通过实验方法取得数据。
3.吸附热
气体分子被吸附列吸附剂表面时所放出的热量称为吸附热.物理吸附是一种表面凝聚现象,由于范德华吸引力的作用,降低了吸附质分子的自由度。
因此,物理吸附总是放热的。
不含吸附质的吸附剂从开始吸附到吸附一定量吸附质时放出的全部热量,称为积分吸附热。
吸附热一般由实验测定。
实际吸附剂几乎都是在绝热条件下进行吸附的。
吸附过程中由于产生吸附热,吸附剂和气流的温度升高,从而降低吸附剂的效能。
故在设计吸附器时,特别当吸附质浓度大,吸附量多时,必须把吸附热的影响考虑在内.只有微量杂质的吸附过程,才允许把它作为等温附吸来处理。
4.吸附剂的再生
用吸附剂除去气体混合物中的杂质,一般都须使吸附剂再生,重新净化后,循环使用。
这就需要在吸附后继之使吸附组分从吸附剂中脱吸。
从上面的讨论可知,影响吸吩作用的因素主要为温度、压强、组分的性质、被吸附相的组成以及吸附剂的化学组成和物理结构等.对于一定的吸附系,降低温度和增高压强都有利于吸险的进行.对于脱吸来说,情况正好相反,即提高吸附剂的温度和降低压强才有利于脱吸。
常用的脱吸再生方法也主要是升温脱吸和降压脱吸两种。
降压脱吸虽然具有能耗低、再生时间短、操作方便等优点,但由于吸附时储存空隙中的产品气体在脱吸时需排放而损失,且还需用部分产品气作为冲洗之用,因而收率低,在产品的纯度与收率间存在矛盾,工业上使用不多.
升温脱吸是工业上常用的再生方法。
这是基于所有的干燥剂的湿容量都是随温度上升而降低这一特点来实现的。
通常采用一种预热的解吸气体来加热床层以升高吸附剂床层温度,使被吸附分子脱吸,然后再用载气将它们带出吸附器。
这样就达到吸附剂再生。
吸附剂再生所需的热量由载气带入吸附床,一般吸附剂的再生温度为175—260℃。
(三)吸附剂种类及性质
许多固体都具有吸附气体或液体的能力。
用于气体净化的吸附剂应具有以下性质:
(1)具有较大的吸附表面积。
用于天然气净化的吸附剂,总表面积一般为50-800米/克。
(2)对被吸附质有较高的吸附活性。
(3)有较好的选择性。
(4)易于再生,使用寿命长。
(5)具有较高的机械强度,吸水后仍能保持一定的机械强度。
(6)化学性质稳定,价廉易得.
天然气净化过程使用的吸附剂主要有活性铝土矿、活性氧化铝、硅胶、分子筛等。
其物理特性见表7-20活性铝土矿是一种主要成分为氧化铝的天然矿石。
与合成吸附剂相比,它的优点是成本低,有液态水存在时不会破碎,能提供一定的露点降,但其湿容量低。
活性氧化铝的主要组分是部分水化的、多7L的和无定型的氧化铝,并含有少量其他金屈化合物。
其典型组成见表7-3。
活性氧化铝的湿容量比活性铝土矿高,干燥后的气体露点可达-73℃,但再生热量较高。
氧化铝呈碱性,可与无机政发生化学反应,故不宜处理酸性天然气。
工业上使用的硅胶是粉状或颗粒状物质,分子式为Si02·nH2O。
它具有较大的孔隙率。
按孔隙大小,分成细孔和粗孔两种.硅胶吸附水蒸气的性能特别好,且具有较高的化学稳定性和热稳定性。
但硅胶与液态水接触很易炸裂,产生粉尘,增加压降,降低有效湿容量。
硅胶的化学组成(干基)见表7-4。
当前,在油田气轻烃回收装置中对原料气作前级预处理的脱水干燥器中多用分子筛作吸附剂。
分子筛是一种人工合成的无机吸附剂,它是具有骨架结构的碱金属或碱土金属的硅铝酸盐晶体。
其分子式如下:
式中——某些碱金属或碱土金属离子,如等;
——的价数;
——的分子数;
——水的分于数。
分子筛通常分为X型和A型两类.它们的吸附机理是相同的,区别在于晶体结构的内部特征,A型分子筛具有与沸石构造类似的结构物质,所有吸附均发生在晶体内部孔腔内,孔腔直径为11.4A,由理论孔径为4.2A的通道联接.X型分子筛能吸附所有能被A型分于筛吸附的分子,并且具有稍高的含量.13x型分子筛还可吸附象芳香烃这样的大分子.各类分子筛的pH值约为10,在Ph=5~12范围内是稳定的。
在处理酸性天然气时,若吸附液的pH值小于5,就应采用抗酸分子筛。
分子筛表面具有较强的局部电荷。
因而对极性分子和不饱分子有很高的亲和力。
水是强极性分子,分子直径为2.7~3.1A,比通常使用的分子筛孔径小,所以分子筛是干燥气体和液体的优良吸附剂,常用的分子筛特性见表7-5.
在脱水过程中,分子筛作为吸附剂的显著优点是:
(1)具有很好的选择吸附性。
分子筛能按照物质的分子大小进行选择吸附。
由于一定型号的分子筛其孔径大小一样,所以一般说来只有比分子筛孔径小的分子才能被分子筛吸附在晶体内部的孔腔内,大于孔径的分子就被“筛去”.通过选用适当型号的分子筛,可以达到选择性地吸附水,减少甚至消除其他气体成分的共吸附作用,因而更加提高了吸附水的能力。
经分子筛干燥后的气体,一般含水量可达到0.1~10ppm。
冷凝分离法轻烃回收装置中多用4A、5A等分子筛作吸附剂,可以将伴生气干燥至低露点。
(2)具有高效吸附特性。
分子筛在低水汽分压、高温、高气体线速度等较苛刻的条件下仍然保持较高的湿容量。
这是因为分子筛的表面积太于一般吸附剂,达700-900米’/克。
随着相对湿度进一步降低,分子筛的湿容量与其他干燥剂相比相对地提高,因分子筛用于天然气深度脱水时较其他吸附剂优越。
表7-6列出了各种吸附剂的平衡水蒸气分压。
分子筛的高效吸附性还表现在它的高温脱水性能,在高温下只有分子筛才是有效的脱水剂。
例如在100℃时,分子筛的湿容量是15%,而活性氧化铝小于3%,硅胶小于1%。
因此,分子筛虽然价格较高,但却广泛用作气体干燥吸附剂。
三、吸附法脱水
采用冷凝分离法回收轻轻的装置由于原料气需要深度致冷(一般原料气致冷温度都在一70℃以下),因而需要对原料气进行深度脱水。
由于采用分子筛作吸附剂的吸附法脱水可以达到比较大的露点降,因而这种方法广泛应用于轻轻回收装置。
(一)吸附法脱水工艺流程
目前用于天然气的吸附脱水装置多为固定床吸附塔。
为保证装置连续操作,至少需要两个吸附塔。
工业上经常采用的是双塔或三塔流程。
在双塔流程中,一个塔进行脱水操作,另一个塔进行吸附剂的再生和冷却,然后切换操作。
在三塔流程中,一般是一塔脱水,一塔再生,另一塔冷却。
图7-5为吸附法脱水的典型流程。
原料气自上而下流过吸附塔,脱水后的干气去轻烃回收装置。
吸附操作进行到一定时间后,即进行吸附剂再生,再生气可以用于气或原料气,将气体在加热器内用蒸气或燃料气直接加热,加热到一定温度后,进入吸附塔再生。
当床层出口气体温度升至预定温度后,则再生完毕。
此时将加热器停用,再生气经旁通入吸附塔,用于冷却再生床层.当床层温度冷却列要求温度时又可开始下一循环的吸附。
吸附操作时塔内气体流速最大,气体从上向下流动,这样可使吸附剂床层稳定,不致动荡。
再生时,气体从下向上流动,一方面可以脱除靠近进口端被吸附的物质,并且不使其流过整个床层。
另外,可使床层底部干燥剂得到完全再生,因为床层底部是湿原料气吸附干燥过程最后接触的部位,直接影响流出床层的干燥天然气的质量。
(二)吸附法脱水工艺参数
吸附法脱水工艺主要由吸附操作和再生操作组成,其操作参数应按照原料气组成、气体露点要求、吸附工艺特点等予以综合比较确定。
1.吸附操作
(1)操作温度。
为了使吸附剂能保持高湿溶量,除分子筛外,其他各种吸附剂操作温度不宜超过38℃,最高不能超过50℃,否则应考虑使用分子筛作吸附剂。
但是原料气温度也不能低于其水化物形成温度。
(2)操作压力。
压力对干燥剂湿容量影响甚微,因此,吸附操作压力可由轻烃回收工艺系统压力决定,但在操作过程中应注意压力平稳,避免波动。
若吸附塔放空过急,床层截面局部气速过高,会引起床层移动和摩擦,甚至吸附剂颗粒会被气流夹带出塔。
(3)吸附剂使用寿命。
吸附剂使用寿命决定于原料气性质和吸附操作情况,一般为1-3年。
2.再生操作
(1)操作周期。
在装置处理气量、进口湿气和出口干气露点已经确定后,周期时间主要决定于吸附剂的填装量和湿容量。
确定吸附脱水操作用期应考虑保证吸附塔有足够的再生和冷却时间。
吸附法脱水装置的操作周期一般分为长周期和短周期两种。
长周期操作是在达到转效点时进行吸附塔的切换,周期时间一般为8小时,也有采用16或24小时的。
当要求干气露点较低时,对同一吸附塔可采用较短的操作周期。
如用分子筛作吸附剂时,当吸附传质段前边线达到0.5-0.6床层长度时就结束吸附操作,此时可得到据点达一90℃的干气。
在一般的吸附法天然气脱水装置中,吸附塔的切换是按规定的时间由程序控制器自动控制的,这种方法虽不可能充分利用吸附剂的湿容量,但操作比较简单.最好是在产品干气管线上安装气体露点测定仪,根据出口干气的露点控制吸附塔的切换时间。
(2)再生温度。
提高再生温度可提高再生后吸附剂的湿容量,但再生温度过高会缩短吸附剂的有效使用寿命。
一般再生温度在175-260℃左右。
对分子筛来说,再生温度一般为200-300℃。
(3)再生气流量。
一般采用产品干气作为再生气,其流量应足以保证在规定时间内将再生吸附剂提高到规定的温度,井由操作条件确定,一般约为原料气流量的5%-15%。
(4)再生需要的时间。
使再生吸附器出口气体温度达到预定的再生温度所得的时间约为总周期时间的65%-75%,床层冷却所占时间为25%-35%。
若采用操作周期为8小时,对于双塔流程来说。
则加热再生吸吩床层的时间为5-6小时,冷却床层的时间为2-3小时。
(5)冷却。
为了将再生后的吸附床层冷却到正常操作温度,需要通以冷却气。
这时只要将再生气加热器停用,再生气继续通入吸附塔作冷却气用,其流量一般与再生时相同.冷却温度达到50℃左右时再生操作结束,吸附塔转入吸附操作。
四、甘醇吸收法脱水
溶剂吸收法是目前天然气工业中使用较为普遍的脱水方法,在油气田的天然气和油田伴生气集输工艺中,为保证管输天然气在输送过程中不形成水化物,而须对气体脱水时,广泛采用甘醇吸收法脱水。
自30年代后期建成二甘醇法脱水装置以来,经过不断发展,又出现了三甘醇法等多种甘醇脱水工艺。
至今,甘醇吸收法脱水仍然是广泛使用的天然气脱水工艺.三甘醇法脱水装置的路点降(即脱水吸收塔操作温度与脱水后干气露点温度之差)可达33—47℃。
(一)甘醇的一般性质
甘醇是直链的二元醇,其通用化学式是CHn(0H):
。
二甘酶和三甘酪的分子结构如下。
甘醇的物理性质见表7—人工业甘醇规格见表7。
8。
一般说来,用作天然气脱水吸收剂的物质应对天然气有商的脱水深度,对化学反应和热作用稳定,容易再生,蒸气压低,粘度小,对天然气和烃类液体的溶解度小,对设备无腐蚀等性质,同时还应价廉易得。
甘醇溶液能较好地满足这些要求。
低分子甘醇能与水互溶,在一般输气管线的热力条件下,甘醇通常都能把天然气脱水至不饱和状态。
在初期,甘醇法大多使用二甘醉。
由于再生温度的限制,其贫液浓度一般为95%左右;路点降约25-30℃。
50年代开始,由于三甘醉再生贫液浓度可达98%-99%,露点降通常为33-47℃,甚至更高,因而三甘醇逐渐代替二甘醇作为吸收剂。
三甘醇的优点是:
(1)沸点较高(287.4℃),比二甘醇约高30℃,可在较高的温度下再生,贫液浓度可达98%-99%以上,因而露点降比二甘醇多8—22℃左右。
(2)蒸气压较低。
27℃时,仅为二甘醇的20%,因而携带损失小。
(3)热力学性质稳定。
理论热分解温度(207℃)约比二首醇高40℃。
(4)脱水操作费用比二甘醇低。
(二)三甘醇法脱水工艺流程
三甘醇脱水工艺主要由甘醇吸收和再生两部分组成。
图7-6是三甘脱水工艺的典型流程。
含水天然气(湿气)先进入进口分离器,以除去气体中加带的液体和固体杂质,然后进今吸收塔。
在吸收塔内原料气自下而上流经各塔板,与自塔顶向下疽的贫甘醇液逆流接触。
甘醇液吸收天然气中的水汽.经脱水后的天然气(干气)从塔顶流出。
吸收了水分的甘醇富液自塔底流出,与再生后的贫甘醇液换热后,再经闪蒸、过滤后进入再生塔。
这样既提高富甘醇