第5章 天然气脱水第3节解析.ppt

第三节 溶剂吸收脱水 甘醇脱水的基本原理 甘醇的物理性质 三甘醇脱水流程和设备 影响三甘醇脱水效果的参数 三甘醇富液再生方法及工艺参数 三甘醇脱水装置的工艺计算 降低三甘醇损耗量的措施 一、甘醇脱水的基本原理 甘醇是直链的二元醇，其通用化学式是CnH2n(OH)2。二甘醇(DEG)和三甘醇(TEG)的分子结构如下： 一、甘醇脱水的基本原理 从分子结构看，每个甘醇分子中都有两个羟基（ＯＨ）。羟基在结构上与水相似，可以形成氢键，氢键的特点是能和电负性较大的原子相连，包括同一分子或另一分子中电负性较大的原子，所以甘醇与水能够完全互溶，并表现出很强的吸水性。 甘醇水溶液将天然气中的水蒸气萃取出来形成甘醇稀溶液，使天然气中水汽量大幅度下降。 二、甘醇的物理性质 三甘醇吸收剂的特点 沸点较高(287.4℃)，贫液浓度可达98～99%以上，露点降为40℃以上。 蒸气压较低。27℃时，仅为二甘醇的20%，携带损失小。 热力学性质稳定。理论热分解温度(207℃)约比二甘醇高40℃。 脱水操作费用比二甘醇法低。 三、三甘醇脱水流程和设备 三甘醇脱水工艺流程主要包括两大部分： 天然气在吸收塔的脱水系统； 富TEG溶液的再生系统（提浓）。 三、三甘醇脱水流程和设备 三甘醇脱水原理流程图 三、三甘醇脱水流程和设备 三甘醇脱水工艺中主要设备有: 原料气分离器 吸收塔 闪蒸罐 过滤器 贫/富液换热器 再生塔等。 四、影响三甘醇脱水效果的参数 三甘醇脱水是基于吸收原理而实现的。影响脱水效果的主要参数有： 进气温度； 吸收塔的操作压力和塔板数； 三甘醇贫液浓度和温度； 三甘醇循环量。 1. 进气温度 进气温度较高将增加装置的脱水负荷和增大甘醇的气化损失量。 在三甘醇浓度不变时，出塔气体平衡露点随进气温度的下降而降低。 因低温下，三甘醇变得非常粘稠导致塔效率降低、压降增大和携带损失。 进塔的天然气温度应维持在15～48℃。 2. 吸收塔的操作压力和塔板数 实践证明，吸收塔的操作压力低于20MPa时，出塔干气露点温度基本上与吸收塔操作压力无关。 维持较高压力，气体含水量较少，并能减少塔径，但增大了塔的壁厚。 通常认为2.5~10MPa的脱水压力是较经济的。 2. 吸收塔的操作压力和塔板数 在甘醇循环率和贫甘醇浓度恒定情况下，塔板数越多，露点降越大。通常多数塔板都定为6~8块。 在各级塔板上，甘醇并没有都达到平衡状态。通常用25%的塔板效率作设计。在泡罩式塔内，相邻塔板的间隔一般为610mm。 3. 三甘醇浓度和温度 气体露点随三甘醇浓度增加有显著的下降。因此，降低出塔干气露点的主要途径是提高三甘醇贫液浓度。 三甘醇与气流中水蒸汽的平衡条件受温度影响，温度高气流中水汽含量高，同时增加了甘醇损失，但甘醇温度低使烃类在塔中冷凝而引起甘醇发泡。多数设计要求三甘醇的温度略高于气流温度10℃（API推荐10～30℃），且三甘醇进塔温度宜低于60 ℃。 4. 三甘醇循环量 甘醇的浓度主要影响干气的露点; 甘醇循环率仅控制着总的被清除的水量。能够保证甘醇与气体接触较好的最小循环率大约是脱除每1kg水需16.7L的甘醇; 而最常用的范围是吸收1kg水需25~60L 三甘醇溶液。 循环量和塔板数固定时，三甘醇浓度愈高则露点降愈大； 循环量和三甘醇浓度固定时，塔板数愈多则露点降愈大，但一般都不超过10块实际塔板； 塔板数和三甘醇浓度固定时，循环量愈大则露点降愈大，但循环量升到一定程度后，露点降的增加值明显减少，而且循环量过大会导致重沸器超负荷，动力消耗过大，故最高不应超过33L/kg水。 五、三甘醇富液再生方法及工艺参数 目前三甘醇富液的再生方法有三种： 减压再生 气体汽提 共沸蒸馏再生 1. 气体汽提再生 气体汽提是将甘醇溶液同热的汽提气接触，以降低溶液表面的水蒸气分压，使甘醇溶液得以提浓到99.995%(质)，干气露点可降至-70℃。此法是现行三甘醇脱水装置中应用较多的再生方法。其典型流程如下图所示。 2. 汽提气使用的气源 汽提气应使用不溶于水且比较稳定的气体，工业装置常用脱水后的干天然气或来自闪蒸罐的闪蒸气，压力为0.3～0.6MPa。 3. 工艺参数对再生效果的影响 影响三甘醇溶液再生的参数主要有： 再沸器的压力和温度； 再生塔顶部温度； 汽提气的流量。 （1）再沸器的压力 再沸器的压力较高时，增加脱水难度和能耗。再沸器的压力较低时，富甘醇/水的混合物的沸腾温度会降低，在同样的再沸器温度下，可得到比较高的贫甘醇浓度，但一般不在负压状态工作。再沸器的压力一般保持常压。 （2）再沸器的温度 再沸器的温度可控制水在贫甘醇中的浓度。温度越高，贫甘醇浓度