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天然气三甘醇脱水的参数分析 P. GANDHIDASAN 机械工程学系法赫德重点石油矿产大学达兰，沙特阿拉伯 为了防止液体水的凝结，确保管道设备安全无故障运行，天然气通过管道长距离输送之前必须进行脱水。本文分析每天用液体除湿法对一百万立方米标准状态下天然气脱水，即泡罩塔盘上的吸收剂三甘醇的脱水方法。这篇文章中用公式在不同的气体流量下获得的结果与现有文献中的数据相当的吻合。影响操作参数的因素是多样的，本文就压力，温度和三甘醇的循环量，对设计单元的影响进行简要讨论。 关键词：脱水 液体干燥剂 气体含水量 天然气 托盘塔 简介 天然气是初级能源的重要来源，是发现于油田的一种天然燃料。大型天然气田的发现于20世纪80年代和90年代，寻找到更多储量天然气的前景很广阔。过去25年在世界总的初级能源需求中天然气的需求来出现了显著增长。这种增长的驱动力已经普及到了能源供应多样化以及改善能源供应的政策， 经济的增长需要一个更清洁的环境，并深入开发利用本地能源资源。 天然气的生产通常伴随有原油和水，因此要在生产的地方对天然气进行初级分离。在油气田被分离的气体中含有凝结水和碳氢化合物，如乙烷和重碳氢化合物（C6+）。为了确保无故障运行的天然气输送系统，除水以防止冷凝液体水和碳氢化合物的形成是非常必要的。除了形成水合物的风险，液体还会减少系统的体积容量，对压力调节器和过滤器操作造成干扰。凝结的液体累积在管道内，会造成工作压力增加以及传输液体会对设备造成潜在的危害。很多天然气输送公司对所接受输送的天然气的质量有严格的限制，如水露点、烃露点，以减少输送过程中遇到的问题。对天然气脱水，就是要将天然气中有关的气态水清除。防止管道和设备的腐蚀或侵蚀是非常有必要的，特别是当天然气中含有CO2和H2S时。对天然气除水后水露点的要求要满足销售要求及管道输送条件。鉴于这些原因就必须指定一个水露点和天然气烃露点上限。陆上天然气处理过程采用了脱水工艺控制水露点和制冷机控制天然气的烃露点。本文要说明的是如何控制水露点。 天然气处理过程 广义天然气处理过程的原理图（Lane and Huey，1995年）如图1所示。天然气进入设备，被压力压缩到输送管道，并通过脱水流程对水露点控制。脱水后的天然气通过一系列的3个热交换器使气流冷却下来，这样不仅脱出了凝结为液体的烃，而且使烃的露点得到了必要的控制。然后进入低温分离器，在那里进行残留气体（主要是甲烷）和液相的分离。脱水后的气体通过气/气换热器（H.E.1）后流进低温分离器，残留气体从低温分离器出来经气/气换热器（H.E.1）后离开。热交换增加了残留气体的温度，降低了进入低温分离器气流的温度。制冷设备的冷却剂循环时通过气/冷却剂换热器（H.E.2）由于热量被制冷剂吸收，使入口气流进一步冷却。来自低温分离器冷却气体与分离出来的液体产物在通过气/液产物余热交换器（H.E.3）之前，在一个加压罐中稳定和储存。稳定器塔顶气体通过管道输送回压缩机入口然后再由压缩机吸入。残留气体从入口气体吸收热量（H.E.1）在它进入销售类管道之前，对气流热值进气计量和取样。 图1天然气处理过程示意图 目前使用两种类型的脱水设备：通过固体干燥剂吸收，为固体干燥剂脱水，通过液体干燥剂吸，为液体干燥剂脱水。2001年Gandhidasan等，讨论了这两种脱水方法的利弊。本文所述的是用液体干燥剂脱水，使天然气的水露点满足输送合同要求，其范围从32.8～117 kg/106Nm3。 液体干燥剂脱水 天然气通过与液体干燥剂逆流接触水蒸汽可以被脱去，如氯化钙，氯化锂，乙二醇，氯化锌液体干燥剂等，在选择一个合适的干燥剂脱水时，一般要考虑的因素如下： ·气体溶解度 ·挥发性 ·粘度 ·腐蚀性 ·成本和可用性 用于天然气脱水的液体干燥剂必须具有很强的吸水性、低蒸气压、低溶解度、低粘度、高沸点、热稳定性好和不容易化学分解，而且必须便宜和容易获得。虽然氯化钙是脱水最早使用使用的液体干燥剂之一，但是目前一般优先考虑甘醇，因为他们已经相当接近以上所说的所有条件。其中乙二醇，二甘醇和三甘醇是主要的天然气脱水干燥剂。这些干燥剂的简单的的物理性质（格罗索，1978年）见表1。在选择甘醇作为天然气脱水干燥剂时，必须重视低流量下甘醇粘度、起泡倾向。二甘醇比较便宜，但比起三甘醇，二甘醇在循环中的损失较大，其路露点降也低，再生成为高浓度难度更大。鉴于这些原因，三甘醇被认为是最经济的选择，几乎所有甘醇脱水干燥剂都选三甘醇。 表1 甘醇简单物理性质 项目 二甘醇 三甘醇 分质量 106.12 150.17 25℃下的蒸汽压，mm Hg 0.002 0.0004 25℃下的密度，g/ml 1.113 1.11