[发明专利]一种节流预脱水、共沸剂再生的天然气脱水系统及方法

说明书

本发明属于天然气处理技术领域，具体涉及一种节流预脱水、共沸剂再生的天然气脱水系统及方法。吸收塔前设置Laval喷管和气液分离器，进行天然气的预脱水。共沸剂从共沸再生回路打入重沸器，再生塔顶部设置出口，将含共沸剂和水的高温气体引出，经过换热器与贫液换热后，再经过三相分离器，实现共沸剂和水、气体的分离，分离后的共沸剂经共沸剂干燥器干燥后，再经循环泵输送至重沸器，实现共沸剂的循环使用。吸收塔之后设气气分流器，经吸收塔干燥后的干气大部分外输，另一小部分气体到达汽提柱底部作汽提气。本发明解决了现有的三甘醇脱水装置在运行过程中存在的效率低和能耗高、不能满足深度脱水要求的问题。

技术领域

本发明属于天然气处理技术领域，具体涉及一种节流预脱水、共沸剂再生的天然气脱水系统及方法。

背景技术

井口流出的天然气几乎都为气相水所饱和，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H₂S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。天然气的脱水方法的主要方法有低温分离法、溶剂吸收法、固体吸附法、应用膜分离法。

低温分离法脱水：是借助于天然气与水汽凝结为液体的温度差异，在一定的压力下降低含水天然气的温度，使其中的水汽与重烃冷凝为液体，再借助于液烃与水的相对密度差和互不溶解的特点进行重力分离，使水被脱出。低温分离法通过节流膨胀降温或外部制冷，从而使天然气中水析出。脱水后天然气水露点主要取决于节流后的气体温度，若需增压或增设外部制冷时，装置的投资和操作费用较高。该方法一般用于有压力能(压力降)可利用的高压天然气脱水，可同时控制天然气水露点和烃露点。存在的主要技术问题如下：1)需注入抑制剂(常用甲醇或乙二醇)防止天然气水合物，要建设抑制剂注入和再生系统；2)存在醇烃难于分离、抑制剂有损耗等问题；3)系统设备较多、工艺流程复杂。

固体吸附脱水：是用某些固体物质对天然气中水汽具有较强的吸附作用和选择性，使天然气中水汽吸附于固体表面上，对其他组分的不吸附或吸附较少，从而实现天然气脱水。工业上常用的吸附脱水剂有活性氧化铝、硅胶、分子筛，其中分子筛脱水应用最为广泛。天然气脱水后含水量可降至1ppm，水露点降可达120℃，主要用于CNG加气站、天然气凝液回收装置、天然气液化装置等深度脱水场所。吸附法脱水存在的技术问题是：1)对于大型装置，设备投资大，操作费用高；2)吸附剂使用寿命短，一般使用三年就得更换，增加了成本；4)能耗高，再生气量大，低处理量时更明显。

膜分离脱水：是利用膜材料对天然气中水汽的优先选择渗透性，当天然气流经膜表面时，水汽优先透过膜而被脱除掉而将天然气水汽脱出。与传统的脱水方法相比，膜法脱水具有工艺简单，操作容易，不需额外加入溶剂，无二次污染，压力损失较小等优点，但目前，天然气膜分离脱水在美国、日本、加拿大等国已有工业应用。1998年，中国科学院大连化物所和中国石油天然气总公司长庆石油勘探局合作开发了天然气膜法脱水工业性实验装置，并进行了1700多小时的运行。该装置日处理量(3～15)×10⁴Nm³，产品气的露点温度控制在-28～-8℃(其输送压力小于4.6MPa)，甲烷回收率≥98％，膜性能稳定。膜分离脱水的主要技术问题是：1)气体分离膜国内处于研究开发阶段，进口装置价格较高；2)膜材料可靠性较差、承压能力有限；3)装置投资比三甘醇脱水高。