煤制天然气项目干燥脱水方法的论证

王 强

（辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司，辽宁阜新 123000）

在管输的温度和压力下，煤制天然气内会含有饱和水蒸汽。由于水蒸汽的存在，在管输过程中往往会因温降造成管道积液，降低输气管道的稳定，加速煤制气中酸性气体对管道和设备的腐蚀。水也可能和气态烃形成烃类的固态水合物，引起管道阀门堵塞，严重影响供气的稳定，因此在管输前必须增加天然气干燥处理装置，保证管道运行安全。目前天然气脱水主要工艺方法有冷却脱水法、溶剂吸收法、固体吸附法等。

1 各种脱水技术的特点

1.1 冷却脱水

冷却脱水可分为直接冷却、加压冷却、膨胀制冷冷却和机械制冷冷却四种方法。即将天然气通入低温的冷箱中以使水凝结成固态而脱除。但是，冷却脱水法达到工艺要求需要消耗的能源较多，有的还需要与其它方法结合使用。

1.2 吸收法脱水

吸收脱水是根据吸收原理，采用一种亲水液体与天然气逆流接触，从而脱除气体中的水蒸气。用来脱水的亲水液体称为脱水吸收剂或液体干燥剂，代表物为甘醇脱水。对于甘醇法脱水，由于三甘醇脱水露点降低、成本低和运行可靠，在各种甘醇化合物中其经济效益最好,因而在国外广为采用。在我国，由于二甘醇及三甘醇的产量及价格等因素，三甘醇和二甘醇均有采用。

1.3 吸附法脱水

吸附法脱水是根据吸附原理，选择某些多孔性固体吸附天然气中的水蒸气。被吸附的物质称为吸附质，能够吸附水蒸气的固体称为吸附剂或干燥剂。

根据阜新煤制天然气项目所产天然气的组成和处理量，从技术经济比较上考虑，可供选择的工艺方法主要是三甘醇脱水法和分子筛脱水法。三甘醇脱水和固体吸附剂脱水都能满足管输露点降的要求。

2 甘醇法脱水与吸附法脱水技术的对比

经阜新煤制天然气项目前期交流，对两种脱水方式进行比较，（见图 1、图 2、表 1）。

图1 三甘醇干燥简图

图2 分子筛干燥简图

从表1可以看出，无论采用三甘醇脱水干燥法还是分子筛吸附干燥法都能满足煤制天然气项目对水露点的要求（水露点比运行环境低5℃），但无论从投资角度、运行成本、工艺运行连续性和运行维护方面角度来看，采用三甘醇脱水干燥法均优于分子筛吸附法。是煤制天然气项目干燥方式的首选。

表1 脱水技术的对比（600万立方米/天）

3 主要工艺流程简述

三甘醇干燥流程主要分为原料气干燥段及三甘醇再生段，主要工艺流程简述如下。

（1）湿煤制气经过循环水冷却至30℃左右后，进入脱水系统设置的过滤分离器，分离掉湿煤制气中游离态液滴及固体杂质。分离后呈水饱和状态的湿煤制气进入吸收塔，湿煤制气在吸收塔中的上升过程中，经过填料段，与从塔上部进入的贫三甘醇充分接触，气液传质交换，脱除掉煤制气中的水份后，经塔顶捕雾丝网除去甘醇液滴后由塔顶部出塔。干煤制气出塔后，经过换热器与进塔前热贫甘醇换热，降低贫三甘醇进塔温度，换热后经调节阀调节控制吸收塔运行压力，然后进入下一工序。

（2）贫三甘醇由塔上部进入吸收塔，由上而下经过填料段，吸收煤制气中的水份。吸收水份的富甘醇与部分煤制气的气液混合物经过过滤器进入泵。泵将三甘醇打入再生塔塔顶盘管，被塔顶蒸汽加热后进入闪蒸罐闪蒸。甘醇由闪蒸罐下部流出，经过闪蒸罐液位控制阀，依次进入滤布过滤分离器及活性炭过滤器。经过滤后富甘醇进入贫富液换热器，与由再生重沸器下部三甘醇缓冲罐流出的热贫甘醇换热后，进入三甘醇再生塔。在三甘醇再生塔中，通过提馏段、精馏段、塔顶回流及塔底重沸的综合作用，使富甘醇中的水份及很小部分烃类分离出塔。经过汽提后的贫甘醇重量百分比浓度可达99.8%。再生后的三甘醇经泵增压后进吸收塔循环利用。

4 目前国内外三甘醇设备供货厂家

目前国内外制作三甘醇成套脱水设备的厂家较多，国外主要代表企业为加拿大普帕克公司和加拿大PRESSON公司，国内主要代表企业为西安长庆科技工程有限责任公司和成都赛普瑞兴科技有限公司。

4.1 加拿大普帕克

普帕克成立于1976年，是加拿大石油天然气行业最大的设计和制造公司之一，业务遍及世界各地。普帕克公司业务范围包括工程设计、设备制造、现场施工、开工调试、维修保养及交钥匙工程。普帕克公司在工艺、机械、土建、仪表自控和电气等专业领域拥有丰富经验的工程技术人员。普帕克还拥有一套先进的计算机系统网络以保证所有项目高效的设计能力。到目前为止，普帕克公司已经为世界各地的石油天然气用户提供了数以百计的橇装天然气处理设备。

4.2 加拿大Enerflex Systems Ltd.

加拿大Enerflex Systems Ltd.是全球化油气工业产品和服务公司。Enerflex公司主要提供石油天然气和酸性天然气脱水净化设备、加热炉等烃类产品处理设备，同时可以提供天然气压缩、电子、仪表、控制服务等，以及油气田所需的维护和承包的成套设备。该公司提供整套的用于油田及天然气田的如TEG和分子筛脱水设备等。

4.3 西安长庆科技工程有限责任公司

在天然气三甘醇脱水、低温脱水脱烃、油气田轻烃回收、天然气液化、含油含醇污水处理等领域的部分技术和产品处于国内领先地位，部分技术和产品已达到国际同类技术和产品的先进水平。

4.4 成都赛普瑞兴科技有限公司

成都赛普瑞兴科技有限公司是具有工程总承包、化工工程设计资质、压力容器压力管道设计资质，以工业气体加工与处理设计和研发为主体的工程技术公司。业务涉及天然气加工与处理、石油化工、煤化工、冶金钢铁、电力工业等领域。

从阜新煤制天然气项目前期交流阶段来看，无论采用进口三甘醇干燥设备还是国产三甘醇干燥设备，其工艺流程、占地面积基本相同，国外成套设备优势为仪表电气精良、故障率低、性能稳定；国内成套设备优势为价格相对低廉、供货周期短、售后维修快捷。

5 结论

三甘醇脱水工艺是当前处理含水天然气最有效、最经济的方法之一。与其他天然气脱水处理工艺相比，三甘醇工艺利用三甘醇直接吸收饱和水的技术经济性比用其他方法处理更为合理。且三甘醇脱水工艺需要的设备较少，能耗低，国内外均有厂商从事三甘醇成套设备的供货，选择性强。经以上论述及多方面对比，可以得出三甘醇是一个具有投资少、技术先进、操作弹性大、工艺简单、占地面积小等优点的脱水工艺，非常适合煤制天然气项目的天然气脱水干燥要求。

[1]中华人民共和国国家标准[S］.天然气（GB17820-2012），2012.

[2]王遇东主编.天然气处理原理与工艺（第二版）[M］.中国石化出版社，2011.

[3]中华人民共和国石油天然气行业标准[S］.天然气脱水设计规范（SY/T0076-2008）.