关于天然气三甘醇脱水系统工艺技术要点的探讨

邹晋川(中石化石油工程设计有限公司,四川 成都 610091)

天然气脱水处理，主要确保其在传输过程中不会析出液态水、不产生水合物，避免管道及相关设备受到腐蚀。当前国内外采用的脱水方法主要有固体吸附法、溶剂吸收法及低温分离法等，其中三甘醇脱水系统是较好的控制水露点方法，其工艺技术相对可靠、操作简单、成本低廉，是管输天然气脱水处理的必然趋势。

1 三甘醇脱水系统的工艺流程

三甘醇脱水系统的运行，主要分为两大部分：其一，三甘醇脱水。含有水分的天然气进入过滤分离器中，筛除其中含有的杂质；气体进入涤气器中，避免化学剂、烃类含量、水分等进入甘醇吸收塔，然后气体就正式进入吸收塔，开始脱水处理；其二，三甘醇再生。天然气经过塔底进入到吸收塔中，按照自下向上的顺序经过塔板，接触到三甘醇贫液后，脱除水分，天然气再从塔顶流出，经过换热反应向外输出。三甘醇贫液吸收了水分之后，经过塔底流出，与再生后的三甘醇贫液进行换热反应，完成再生；再生后的气体和汽提气接触，三甘醇贫液经过循环泵的操作，再次进入吸收塔塔顶，完成整个脱水过程。

2 三甘醇脱水工艺设备在脱水时的注意事项

在实施三甘醇脱水操作过程中，应了解不同步骤的注意事项，才能更好地保障脱水效果。

2.1 三甘醇进口天然气的气质要求

在天然气三甘醇脱水系统中，利用天然气明火作为甘醇加热炉，其中加热炉燃烧器是最重要的部件，燃烧器能否起到作用，与加热炉的热效率具有直接关系。一般情况下，分解三甘醇的温度为206℃，如果燃烧器不能发挥作用，那么炉管内温度将升高，加速三甘醇的分解并发生变质，进而损耗炉管；目前我国大多采用的燃烧器为负压引风式燃烧器，但是这种燃烧器经常出现温度偏低现象，不利于提高加热效率；基于此，经过改良后再次采取全自动正压鼓风式燃烧器，优化了空气和燃气的比例，能够将火焰温度提高到1900℃，热效率相对提高。

2.2 优化脱水系统流程

根据目前三甘醇脱水装置的设计与应用情况来看，优化脱水系统流程、改进工艺应用，能够更好地提高脱水效率和质量。经过工艺流程模拟及多次实验对比，在改造之后的脱水系统中，原料气在集气站就完成初步分离，再使用高效过滤分离器实现进口分离，更换板式换热器及旋转齿轮泵，优化甘醇贫富液的换热方式，做到先换热、再闪蒸。为了适应不同水露点的要求，可以在工艺流程中加入甘醇贫液汽提精馏柱，在本身不含硫的天然气脱水装置中，闪蒸气可以直接进入燃烧气系统中，该系统流程主要包括如下应用特征和优势：

（1）甘醇贫富液换热器采用全新的板式换热器，改变了原来循环水系统，能够提高甘醇贫液热量的回收效率，降低系统运行能耗；

（2）在富液管道中应用三级过滤器，能够去除溶液中的机械杂质，降解产物，确保溶液清洁，避免发生起泡现象；

（3）利用高效过滤分离器，将原料中含有的固体杂质、液体杂质等分离干净，解决甘醇污染问题；

（4）在脱水装置中使用旋转齿轮泵进行甘醇循环，与原来使用的脱水装置相比，泵的应用性能更可靠，能够满足持续性工作要求；

（5）脱水过程中产生的尾气，经过灼烧处理后再排放，起到环境保护作用。

2.3 系统内泵的选择和优化

当再生后产生三甘醇贫液，需要利用三甘醇循环泵进行增压处理，再输入天然气脱水塔。在这一操作过程中，若想降低能耗、提高热量回收率，必须增大换热器的面积，但是这样会增加三甘醇进泵的阻力，容易造成抽空问题。因此，在系统内泵的选择与优化设计时，应考虑在两极换热器之间设置三甘醇循环泵，以此控制三甘醇泵入口的流动阻力，增大换热面积。

2.4 三甘醇再生的汽提气的相关问题

在三甘醇再生溶液时，主要采用气体汽提法。首先，将气体输入重沸器中进行预热，将加热后的气体通入贫液汽提柱；然后，产生的贫三甘醇在贫液汽提柱中和汽提气实现逆向流动，接触更加充分，既能降低汽提气量，也能增强贫三甘醇的质量水平。

3 工艺计算的步骤

有关三甘醇脱水工艺的参数计算，应该遵照一定的步骤。其中确定进料的温度、操作过程的压力以及进料气体的流量，是较为重要的环节。确定基本的数据之后，再进行如下计算流程：

（1）确定通过脱水处理需要去除的水量；

（2）确定需要的三甘醇溶剂含量及循环量；

（3）当三甘醇进入吸收塔后，确定其最低浓度量；

（4）计算所需三甘醇贫液量；

（5）计算三甘醇富液的换热器尺寸；

（6）确定重沸器的类型与尺寸；

（7）计算获得三甘醇循环泵的功率；

（8）确定三甘醇吸收塔的类型，计算塔高、直径等数值；

（9）确定闪蒸分离器的类型与尺寸；

（10）确定过滤器的尺寸。

完成以上相关参数的计算以及仪器设备类型的确定后，方可按照步骤实施脱水过程。

4 结语

综上所述，天然气三甘醇脱水系统的应用将成为天然气脱水的必然发展趋势，但是在具体操作过程中，应注意工业设备、参数的优化设计，才能充分发挥三甘醇脱水的作用，降低能耗、提高效率。

[1]王秋保,房晶媛,侯景林等.三甘醇脱水装置工艺分析[J].科技创新与应用,2013,(4):102.

[2]张加奇.三甘醇脱水和分子筛脱水对比探究[J].中国石油和化工标准与质量,2013,(12):37-37.