天然氣脫水工藝優化分析與研究

安毅洪

（中石化重慶涪陵頁巖氣勘探開發有限公司,重慶 408014）

1 前言

涪陵地區屬亞熱帶季風性濕潤氣候，常年平均氣溫15-17℃。其總的特點是：四季分明，熱量充足，季風影響突出；地勢由西北向東南升高，氣溫遞降，降水遞增，立體氣候明顯。四季特點：春早，常有“倒春寒”和局部的風雹災害；夏長，炎熱，旱澇交錯，伏旱頻繁；秋短，涼爽而多綿雨；冬遲，無嚴寒，雨雪少，常有冬干。

天然氣脫水的方法有很多種，壓縮冷卻是常用的降低氣體中水含量的方法。在集氣站，天然氣從井口出來可采用自身的壓能獲得低溫以達到要求的水露點。氣田集輸與凈化廠使用的天然氣脫水方法主要是三甘醇溶劑吸收法，這也是天然氣工業中應用最廣泛的脫水方法。

三甘醇凝固點低熱穩定性好，易于再生，蒸汽壓低，攜帶損失小，吸水性強；沸點高，常溫下基本不揮發，毒性很輕微，使用時不會引起呼吸中毒，與皮膚接觸也不會引起傷害；純凈的三甘醇溶液本身對碳鋼基本不腐蝕，發泡和乳化傾向相對較小。三甘醇脫水法其實是一個物理過程，利用三甘醇的親水性，在吸收塔中天然氣與三甘醇充分接觸，天然氣中水份被三甘醇吸收，降低了天然氣中含水量。吸收了水份的三甘醇（富甘醇）進入再生系統加熱再生除去吸收的水份成為貧甘醇而循環使用。

2 裝置運行流程

2.1 氣體脫水流程

各集氣站脫除游離態液滴及固體雜質后的含飽和水的濕天然氣匯合從三甘醇吸收塔下部進入，與從塔頂下來的TEG貧液逆流接觸，塔內設置填料，增加氣液接觸面積，提高脫水效率。脫水后的干凈化氣經塔頂絲網除霧除去大于5μm 的甘醇液滴后從吸收塔頂部出去。干天然氣出塔后，經過氣液換熱器與熱貧甘醇換熱，降低貧三甘醇進塔溫度。換熱后的干氣再經產品氣分離器分離后，進入天然氣外輸管網。

2.2 三甘醇循環再生流程

貧三甘醇由塔上部進入吸收塔，由上而下經過填料段，與由下而上的濕天然氣充分接觸，吸收濕天然氣中的水份。吸收水份后成為富液的三甘醇溶液在塔下部出口流出經過能量循環泵加壓后進入貧液緩沖罐換熱盤管加熱，溫度達到40℃左右，再進入精餾柱換熱盤管，被精精餾柱頂蒸汽加熱至65℃左右后進入閃蒸罐，閃蒸分離出溶解在富液中的烴氣體。進入過濾器過濾掉富液中的部分重烴及三甘醇再生時的降解物質。經過濾后富甘醇進入貧富液換熱器，加熱后再進入精餾柱，使富甘醇中的水份及很小部分烴類分離出塔。重沸器中的貧甘醇溢流至重沸器下部三甘醇緩沖罐，貧液在緩沖罐中通過換熱盤管與富甘醇換熱，由能量循環泵增壓后進入吸收塔循環利用。

3 水露點要求

本套裝置運行過程中安裝了測試儀器定期測試脫水后外輸天然氣的水露點。在進吸收塔天然氣溫度低于25℃的情況下，外輸天然氣的水露點應低于-10℃。根據工況的不同，可以選用不同的三甘醇循環量，達到相應要求的水露點。

一般情況下，通過天然氣中的含水量可以確定三甘醇的循環量，需要處理的天然氣量越大，吸收塔運行壓力越低，進吸收塔天然氣的溫度越高，則天然氣中含水量就越大，那么就需要增大三甘醇的循環量。反之，天然氣處理量越小，吸收塔運行壓力越高，進塔天然氣溫度越低，則天然氣中含水量就越小，那么就需要減少三甘醇的循環量。通過開米爾泵的進出液手動調節閥，可以調節泵的泵次數，從而達到調節三甘醇循環量大小的目的。

4 未達到設計要求原因分析

（1）本套裝置運行期間水露點一般達不到設計值。

1）三甘醇循環量偏低，三甘醇吸收水份的速度及能力將明顯下降。

2）貧三甘醇濃度偏低。當三甘醇的循環量不變時，貧三甘醇濃度偏低，那么三甘醇脫水能力就降低，同時也直接影響三甘醇對天然氣的脫水深度。

3）天然氣進塔溫度過低。在本裝置中要使外輸天然氣水露點在-10℃以下，則進塔天然氣溫度應盡量低于35℃。然而集氣站天然氣來氣管線均為埋地管線，即使夏季進塔溫度亦不會高于35℃。同時，天然氣進塔溫度過低（＜15℃），也會使三甘醇因溫度過低，粘度增大而降低吸水能力，造成外輸氣水露點偏高。

4）吸收塔運行時發生三甘醇發泡，嚴重影響三甘醇對水份的吸收，使外輸氣水露點超標。

5）吸收塔運行壓力降低。裝置運行時如果其它參數不變，而吸收塔壓力下降則會明顯增加入塔天然氣的飽和含水量，不采取措施則將引起外輸氣水露點上升。

（2）正常情況下，裝置每處理100 萬方天然氣，三甘醇損耗量不應超過15kg。本套裝置運行時三甘醇損耗量有時甚至達到35 kg，三甘醇消耗過大原因分析如下：

1）裝置運行時，在吸收塔及富液精餾柱內三甘醇發泡，在吸收塔頂及富液精餾柱頂形成大量霧沫夾帶，導致三甘醇大量損耗。

2）吸收塔運行壓力低，天然氣進塔溫度高。與正常運行狀況比較，在低壓高溫條件下，如果吸收塔運行壓力偏低及進塔天然氣溫度偏高，三甘醇呈飽和態平衡在天然氣中的氣態量將增加，從而增加三甘醇的損耗量。

3）富液精餾柱柱頂回流偏小。富液精餾柱柱頂由于冷卻盤管冷凝作用會產生柱頂液體回流，使得一部分被重沸器加熱蒸餾出來的三甘醇重新回到重沸器內，回流比一般在0.5-1之間。回流比過小將增加精餾柱頂三甘醇的損耗，回流比過大，又將增加重沸器熱負荷。

5 小結

根據本套裝置實際運行情況，分析了達不到設計值要求原因，三甘醇循環量偏小應調節泵排量，適當增加三甘醇循環量；確保三甘醇重沸溫度為198℃，使貧三甘醇的濃度達到98.5%以上；冬季應調整加熱爐溫度，使天然氣進塔溫度不低于15℃；適當提高塔運行壓力和降低進塔天然氣溫度；加強天然氣進吸收塔前的過濾分離，有效抑制三甘醇發泡；合理調節精餾柱頂冷卻盤管旁通閥，使柱頂回流量保持在合適的范圍內。

[1]何策等.國內外天然氣脫水設備技術現狀及發展趨勢[J].石油機械,2008,36(01):69.

[2]王淑娟，汪忖理主編.天然氣處理工藝技術[J].北京：石油工業出版社,2008(05).

[3]魯保山等.三甘醇脫水系統在歧口18—1油田的應用[J].中國海上油氣,2002,14(03):33-37.