關于天然氣三甘醇脫水系統工藝技術要點的探討

鄒晉川(中石化石油工程設計有限公司,四川 成都 610091)

天然氣脫水處理，主要確保其在傳輸過程中不會析出液態水、不產生水合物，避免管道及相關設備受到腐蝕。當前國內外采用的脫水方法主要有固體吸附法、溶劑吸收法及低溫分離法等，其中三甘醇脫水系統是較好的控制水露點方法，其工藝技術相對可靠、操作簡單、成本低廉，是管輸天然氣脫水處理的必然趨勢。

1 三甘醇脫水系統的工藝流程

三甘醇脫水系統的運行，主要分為兩大部分：其一，三甘醇脫水。含有水分的天然氣進入過濾分離器中，篩除其中含有的雜質；氣體進入滌氣器中，避免化學劑、烴類含量、水分等進入甘醇吸收塔，然后氣體就正式進入吸收塔，開始脫水處理；其二，三甘醇再生。天然氣經過塔底進入到吸收塔中，按照自下向上的順序經過塔板，接觸到三甘醇貧液后，脫除水分，天然氣再從塔頂流出，經過換熱反應向外輸出。三甘醇貧液吸收了水分之后，經過塔底流出，與再生后的三甘醇貧液進行換熱反應，完成再生；再生后的氣體和汽提氣接觸，三甘醇貧液經過循環泵的操作，再次進入吸收塔塔頂，完成整個脫水過程。

2 三甘醇脫水工藝設備在脫水時的注意事項

在實施三甘醇脫水操作過程中，應了解不同步驟的注意事項，才能更好地保障脫水效果。

2.1 三甘醇進口天然氣的氣質要求

在天然氣三甘醇脫水系統中，利用天然氣明火作為甘醇加熱爐，其中加熱爐燃燒器是最重要的部件，燃燒器能否起到作用，與加熱爐的熱效率具有直接關系。一般情況下，分解三甘醇的溫度為206℃，如果燃燒器不能發揮作用，那么爐管內溫度將升高，加速三甘醇的分解并發生變質，進而損耗爐管；目前我國大多采用的燃燒器為負壓引風式燃燒器，但是這種燃燒器經常出現溫度偏低現象，不利于提高加熱效率；基于此，經過改良后再次采取全自動正壓鼓風式燃燒器，優化了空氣和燃氣的比例，能夠將火焰溫度提高到1900℃，熱效率相對提高。

2.2 優化脫水系統流程

根據目前三甘醇脫水裝置的設計與應用情況來看，優化脫水系統流程、改進工藝應用，能夠更好地提高脫水效率和質量。經過工藝流程模擬及多次實驗對比，在改造之后的脫水系統中，原料氣在集氣站就完成初步分離，再使用高效過濾分離器實現進口分離，更換板式換熱器及旋轉齒輪泵，優化甘醇貧富液的換熱方式，做到先換熱、再閃蒸。為了適應不同水露點的要求，可以在工藝流程中加入甘醇貧液汽提精餾柱，在本身不含硫的天然氣脫水裝置中，閃蒸氣可以直接進入燃燒氣系統中，該系統流程主要包括如下應用特征和優勢：

（1）甘醇貧富液換熱器采用全新的板式換熱器，改變了原來循環水系統，能夠提高甘醇貧液熱量的回收效率，降低系統運行能耗；

（2）在富液管道中應用三級過濾器，能夠去除溶液中的機械雜質，降解產物，確保溶液清潔，避免發生起泡現象；

（3）利用高效過濾分離器，將原料中含有的固體雜質、液體雜質等分離干凈，解決甘醇污染問題；

（4）在脫水裝置中使用旋轉齒輪泵進行甘醇循環，與原來使用的脫水裝置相比，泵的應用性能更可靠，能夠滿足持續性工作要求；

（5）脫水過程中產生的尾氣，經過灼燒處理后再排放，起到環境保護作用。

2.3 系統內泵的選擇和優化

當再生后產生三甘醇貧液，需要利用三甘醇循環泵進行增壓處理，再輸入天然氣脫水塔。在這一操作過程中，若想降低能耗、提高熱量回收率，必須增大換熱器的面積，但是這樣會增加三甘醇進泵的阻力，容易造成抽空問題。因此，在系統內泵的選擇與優化設計時，應考慮在兩極換熱器之間設置三甘醇循環泵，以此控制三甘醇泵入口的流動阻力，增大換熱面積。

2.4 三甘醇再生的汽提氣的相關問題

在三甘醇再生溶液時，主要采用氣體汽提法。首先，將氣體輸入重沸器中進行預熱，將加熱后的氣體通入貧液汽提柱；然后，產生的貧三甘醇在貧液汽提柱中和汽提氣實現逆向流動，接觸更加充分，既能降低汽提氣量，也能增強貧三甘醇的質量水平。

3 工藝計算的步驟

有關三甘醇脫水工藝的參數計算，應該遵照一定的步驟。其中確定進料的溫度、操作過程的壓力以及進料氣體的流量，是較為重要的環節。確定基本的數據之后，再進行如下計算流程：

（1）確定通過脫水處理需要去除的水量；

（2）確定需要的三甘醇溶劑含量及循環量；

（3）當三甘醇進入吸收塔后，確定其最低濃度量；

（4）計算所需三甘醇貧液量；

（5）計算三甘醇富液的換熱器尺寸；

（6）確定重沸器的類型與尺寸；

（7）計算獲得三甘醇循環泵的功率；

（8）確定三甘醇吸收塔的類型，計算塔高、直徑等數值；

（9）確定閃蒸分離器的類型與尺寸；

（10）確定過濾器的尺寸。

完成以上相關參數的計算以及儀器設備類型的確定后，方可按照步驟實施脫水過程。

4 結語

綜上所述，天然氣三甘醇脫水系統的應用將成為天然氣脫水的必然發展趨勢，但是在具體操作過程中，應注意工業設備、參數的優化設計，才能充分發揮三甘醇脫水的作用，降低能耗、提高效率。

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