[发明专利]天然气多塔外循环无氧再生脱水方法

说明书

技术领域

本发明属于天然气净化领域，特别涉及油田天然气脱水的技术领域。

背景技术

井口流出的天然气几乎都为气相饱和水，甚至会携带一定量的液态水。天然气中水分的存在往往会造成严重的后果：含有CO₂和H2_S的天然气在有水存在的情况下形成酸而腐蚀管路和设备；在一定条件下形成天然气水合物而堵塞阀门、管道和设备；降低管道输送能力，造成不必要的动力消耗。水分在天然气的存在是非常不利的事，因此，需要脱水的要求更为严格。

天然气脱水的方法一般包括低温法、溶剂吸收法、固体吸附法、化学反应法和膜分离法等。低温法脱水是利用高压天然气节流膨胀降温或利用气波机膨胀降温而实现的，这种工艺适合于高压天然气；而对于低压天然气，若要使用则必须增压，从而影响了过程的经济性。溶剂吸收法和固体吸附法目前在天然气工业中应用较广泛。溶剂吸收法脱水是目前天然气工业中应用最普遍的方法之一。其利用吸收原理，采用一种亲水的溶剂与天然气充分接触，使水传递到溶剂中从而达到脱水的目的。当液体与多孔的固体表面接触时，由于流体分子与固体表面分子之间的相互作用，流体分子会被吸附在固体表面上，导致流体分子在固体表面上含量增多，这种现象称为固体表面的吸附现象 。固体吸附法就是利用多孔固体颗粒选择性地吸附流体中极性强的物质依附在其内外表面上，从而使流体混合物得以分离的方法。具有一定吸附能力的固体材料称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。目前吸附法常用的吸附剂有分子筛、硅胶和活性氧化铝。

CN102703151A，CN101508928B，CN201692757U，CN2456821Y等这些专利中都采用了将脱水前的部分天然气或者是脱水后的部分天然气作为再生气进行加热再生，目前常用的脱水吸附剂有分子筛，硅胶和活性氧化铝，除了硅胶再生时温度较低，只有180-230℃外，分子筛与活性氧化铝的再生温度都比较高，通常为220-310℃，由于未脱水前的天然气中含有大量的硫化氢和微量的氧，在加热再生过程中，硫化氢和微量的氧在吸附剂的中孔内径表面发生克劳斯反应，反应方程式如下（1）：

3H₂S+3/2O₂=3/xS_x+3H₂O+615KJ/mol

由于克劳斯反应生成的S_x先是附着在吸附剂的内孔表面，然后是附着在吸附剂的外表面，随着时间延长，将造成吸附剂的脱水效率下降而必须更换吸附剂，脱水系统阻力降增加而给后续工段造成影响，增加了经济成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种简化流程，节省投资、占地及运行费用的天然气多塔外循环无氧再生脱水方法，防止吸附塔内的克劳斯反应生成，有效地延长了吸附剂的使用寿命。

本发明的目的是这样实现的，天然气多塔外循环无氧再生脱水方法，该方法包括如下步骤：

1）吸附：将含水天然气在常温条件下通过吸附塔利用塔内吸附剂吸附天然气中的水分，其吸附时间为7-8小时；

2）降压：在完成吸附过程后，吸附塔通过管道与阀门进行逆向泄放塔内的压力至0-0.6MPa；

3）吹扫：降压过程完成后，采用再生气对吸附塔进行吹扫，吹扫时间3-10分钟；

4）加热：将再生气加热到260-310℃范围，从吸附塔底部进入吸附塔，将吸附在吸附剂上的水分加热再生出来，其加热再生气经过冷却到30-40℃，分离其液态水和重烃后返回增压机循环使用，加热时间为4-4.5小时；

5）冷却：加热再生完成后，即通入常温再生气至吸附塔，通过常温再生气将吸附塔内的热量移出，使吸附塔的温度降到30-50℃，冷却时间为3-3.5小时；

6）升压：将冷却后吸附塔出口关闭，引入部分原料气进入到该塔，使其压力达到原料天然气的压力过程即为升压过程。

所述的吸附塔数为2-10个。

所述的再生气为不含氧组分的氮气或甲烷。

所述的循环使用是将再生气通过增压机加压到0.1-0.6MPa，然后经过加热/冷却后进入吸附塔，吸附塔出来后再次冷却、气液分离后，再生气返回增压机的进口，如此构成循环回路，使再生气循环利用。在吹扫过程中有少量再生气损失，在增压机进口处或者气液分离设备上增加再生气补入管线以补充损失的再生气。

综上所述，本发明的优点是：

1）采用无氧再生气对吸附剂进行再生，有效防止克劳斯反应发生，提高脱水效率；