天然气脱水工艺
化学试剂法：该法是用可以与天然气中不发生化学反应的 化学试剂与天然气充分接触，生成具有较低蒸汽压的另一种 物质。这样可以使天然气中的水 完全被脱出，但化学试剂的 现生很困难，因此这种温法、溶剂 吸收法、固体吸附法、化学反应法和膜分离 法等
低温冷凝法：低温冷凝是借助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。这种方式的 效果是显而易见的。但是为了达到较深的的脱水程度，应该 有足够低的温度。如果温度低于常温，则需要有制冷设施， 这样会使脱水过程的工程投资、能量消耗增加，并进一步提 高天然气的处理成本。（注：降温的方法：节流、膨胀机、 外部制冷，其中节流最常见。）
溶剂吸收脱水法：该法是利用某些液体物质不与天 然气中水发生化学反应，只对水有很好的溶解能力。 溶水后的溶液蒸气压很低，且可再生和循环使用的 特点，将天然气中水汽脱出。这样的物质有甲醇、 甘醇等。由于吸收剂可以再生和循环使用，故脱水 成本低。已在天然气脱水中得到广泛使用。
优点：成本低、运行可靠以及经济效益好 缺点：甘醇在使用过程中将会受到各种污染
氯化钙法
氯化钙（CaCl2）用作消耗性的吸附剂也可脱除天然气中的水 分。无水CaCl2可结合水分而形成CaCl2水合物（CaCl2・xH2O）， 随着CaCl2不断从天然气中吸收水分，而变成稳定性好的结晶水合 物，最后形成CaCl2盐溶液。 CaCl2脱水有价廉、没有火灾隐患、装置紧凑等优点。但由于 床层下部的CaCl2会溶于水儿形成盐溶液，因此存在CaCl2的消耗、 腐蚀和由此而引起的环境影响等问题。此外，在一定的操作条件下， 固定床层内的CaCl2还会形成桥连，从而造成气体沟流而使脱水性 效果变差。
固体吸附脱水法：该法是利 用某些固体物质比表面高、表 面孔隙可以吸附大量水分子的 特点来进行天然气脱水的。脱 水后的天然气含水量可降至 1PPm,这样的固体物质有硅胶、 活性氧化铝、4A和5A分子筛 等。固体吸附剂一般容易被水 饱和，胆也容易再生，经过热 吹脱附后可以多次循环使用。 因些常被用于低含水天然气深 度脱水的情况下。
天然气脱水流程与原理详解演示文稿
优选天然气脱水流程与原理
第一节 概 述 一、直接冷却法：
• 原理：通过降低天然气的温度， 利用水与轻烃凝结为液体的温 差，使水得以冷凝，从而达到 脱水的目的。
• 缺点：需要制冷设施对天然气 进行制冷。
天然气脱硫、脱水器
第一节 概 述
二、溶剂吸收脱水法
•原理：天然气与某种吸水能力强的化学溶剂相接触，利用化 学溶剂对水的吸收能力，吸收天然气中的水分，同时不与水 发生化学反应，最终达到脱水的目的。 •优点：吸收剂能通过一定的方法进行再生，使其能重复使用。
三、甘醇脱水工艺流程
湿天然气自吸收塔底部 进入，自下而上与从顶部进 入的三甘醇贫液相接触后， 干气从顶部流出；贫三甘醇 自塔顶进入，与吸收塔内湿 天然气充分接触后成为富液。 富液从塔底部流出，经过滤 器、换热器与贫三甘醇换热 后进入再生塔，富液再生后 成为贫液经与富液换冷后加 压循环注入吸收塔中。
194.2 -5.6 <1.33 314 1.092 1.128 全溶 237.8 2.4.4-233.9
10.2×10-3 2.18 4.5 1.457
第三节 吸收法脱水 三甘醇质量的最佳值
参数
pH值① 氯化物 烃类② 铁粒子② 水③
固体悬浮物 ③/(mg/L)
起泡倾向
颜色及 外观
富甘醇 7.0-8.5 <600 <0.3 <15 贫甘醇 7.0-8.5 <600 <0.3 <15
3.57.5
<1.5
<200 <200
泡沫高度， 高度1020mL;破裂 时间，5s
洁净， 浅色到 黄色
①富甘醇由于有酸性气体溶解，其pH值较低。
天然气脱水工艺技术包含
天然气脱水工艺技术包含天然气脱水工艺技术是指利用特定的工艺方法将天然气中的水分除去的过程。
天然气中存在的水分会对天然气的储存、运输和使用产生不利影响，因此需要对天然气进行脱水处理。
天然气脱水的主要目的是降低气体中的水分含量，通常要求将水分含量降低至一定的限度，一般为几ppm（百万分之一）或者更低。
天然气脱水的常用工艺包括物理吸附法、冷凝法和分子筛吸附法等。
物理吸附法是通过将天然气经过一种特殊的吸附剂来去除气体中的水分。
吸附剂通常是一种高效的干燥剂，如硅胶、分子筛等。
天然气在经过吸附剂床层时，水分会被吸附剂吸附住，从而达到脱水的效果。
该工艺适用于气体中水分含量较高的情况。
冷凝法是利用低温冷却的原理，通过降低气体温度使水分凝结成液体并分离。
天然气在经过冷凝器后，水分会冷凝成水滴并与天然气分离。
该工艺适用于水分含量较低的情况。
分子筛吸附法是利用分子筛的选择吸附性能，通过选择性吸附水分分子来实现脱水。
分子筛是一种具有微孔结构的吸附剂，其微孔尺寸可以选择性地吸附分子大小不同的物质。
天然气在通过分子筛床层时，水分分子会被吸附在微孔中，从而实现脱水的效果。
该工艺适用于气体中水分含量较低且需达到较高干燥度的情况。
除了上述传统的天然气脱水工艺方法，还有一些新型的脱水技术正在不断发展中，如膜分离法、电吸附法等。
这些新技术在提高脱水效率和降低能耗方面具有独特的优势，逐渐得到了工业界的重视和应用。
天然气脱水工艺技术在天然气生产、储存和运输的各个环节中起着非常重要的作用。
通过合理选择和应用相应的脱水工艺，可以有效地去除天然气中的水分并提高气体的干燥度，从而保障天然气的质量和安全使用。
随着新技术的不断发展和成熟，天然气脱水工艺技术还将进一步完善和优化，以满足不同工况和要求下的天然气脱水需求。
天然气脱水工艺
乐东准备组
2008-6-4
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天然气脱水工艺
一、基本概念 二、天然气脱水原因及含水量的确定方法 三、天然气脱水方法 1. 冷却法 2. 吸附法 3. 膜分离法 4. 吸收法
2
天然气脱水工艺
一、基本概念 1、天然气的烃露点
在一定压力下，天然气经冷却到气相中析出第一滴微小的液体烃时的温 度，称为烃露点。天然气的烃露点与其组分和压力有关。天然气的组成， 尤其是高碳数组分的含量对烃露点的影响最大。 在天然气输送过程中，一般要求天然气的烃露点必须比沿管线各地段的最低 温度低5℃。
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天然气脱水工艺
三、天然气脱水方法
从油气井采出及湿法脱碳脱硫后的天然气中一般都含有饱和水蒸气（习 惯上称为含水），在外输前通常要将其中的水蒸气脱除至一定的程度（习 惯上称为脱水），使其露点或水含量符合管输要求。脱水前原料气的露点 与脱水后的干气露点之差成为露点降。露点降即表示天然气脱水深度或效 果。
水和物结构：水分子（主体分子）接氢键形成具有笼型空腔（孔穴）的各 种多面体，而尺寸较小且几何形状合适的气体分子（客体分子）则在范德瓦尔 斯力作用下被包围在笼型空腔内，若干个多面体相互连接即成为水合物晶体。 水合物生成条件：1、 必须有游离水存在;
2、 必须有碳4以上的轻烃存在; 3、 必须有一定含量的酸性气体CO2和H2S等存在; 4.、必须满足一定的压力和温度条件.
W = yWhc + y1W1 + y2W2 W -- 天然气中的含水量 Whc – 图表1.1中对应压力温度下烃类的含水量 W1 – 图表1.2中CO2对应压力温度下的有效含水量 W2 -- 图表1.2中H2S对应压力温度下的有效含水量
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天然气脱水技术
脱水的三种方法1 冷却法2 分子筛吸附法3甘醇吸收法0前言1884年Roozeboom提出了天然气水合物形成的相理论。
此后不久,Villard在实验室合成了CH4、C2H6、C2H4、C2H2等的水合物。
1919年,Scheffer和Meijer建立了一种新的动力学理论方法来直接分析天然气水合物,他们应用Clausius-Clapeyron方程建立三相平衡曲线,来推测水合物的组成。
1990年,中国科学院兰州冰川冻土研究所冻土工程国家重点实验室科研人员曾与莫斯科大学冻土专业学者Ю.П.列别琴科博士成功地进行了天然气水合物人工合成实验。
近来国内[1]的合成实验也取得了较大进展。
天然气水合物(Catural Gas Hydrate,简称GasHydrate),…在油田，油库流体通常被水饱和。
气体中含水会出现一些问题：·形成固体水合物，堵塞阀、弯头或管线·水和H2S或CO2共存时，出现腐蚀问题·水在管线中凝结会造成侵蚀或腐蚀问题通常，在气体厂使用脱水单元来满足管线规定。
有几种不同的工艺可以用来脱水：乙二醇、硅胶，或者分子筛。
天然气工业通常使用三酐醇（TEG）进行气体脱水，满足气体低露点温度的需要，我所在的气田均采用三甘醇脱水装置进行脱水，此装置在实际生产运用中效果很好。
用的是国外引进橇装式TEG脱水装置我所在的气田采用3种脱水方式，J-T阀+乙二醇作为水合物抑制剂、三甘醇、分子筛。
采用什么样的脱水方式主要和气质、投资等都有关系，一般气比较贫，不要求烃露点的采用三甘醇比较好；气较富考虑回收部分轻烃和液化气，温降要求不高的一般采用J-T阀+乙二醇作为水合物抑制剂较多；考虑深度回收轻烃和液化气，一般采用分子筛较多。
三种方式中分子筛运行维护比较麻烦，三甘醇简单一些。
脱水方法与脱水的深度以及天然气处理规模有关：深度脱水：采用分子筛吸附脱水。
处理规模较大：采用TEG脱水。
应用较多就这两种。
天然气脱水原理及工艺流程
天然气脱水原理及工艺流程一、天然气水合物1、H2O存在的危害（1）减少商品天然气管道的输送能力；（2）当气体中含有酸性气体时，液态水与酸性气体形成酸性水溶液腐蚀管道和设备；（3）液态水与天然气中的某些低分子量的烃类或非烃类气体分子结合形成天然气水合物，从而减小管路的流通断面积、增加管路压降，严重时将造成水合物堵塞管道，生产被迫中断；（4）作为燃料使用，降低天然气的热值。
2、什么是天然气水合物天然气水合物是在一定温度和压力条件下，天然气中的甲烷、乙烷等烃类物质和硫化氢、二氧化碳等酸性组分与液态水形成的类似冰的、非化学计量的笼型晶体化合物。
最大的危害是堵塞管道。
（1）物理性质①白色固体结晶，外观类似压实的冰雪；②轻于水、重于液烃，相对密度为0.960.98；③半稳定性，在大气环境下很快分解。
（2）结构采用X射线衍射法对水合物进行结构测定发现，气体水合物是由多个填充气体分子的笼状晶格构成的晶体，晶体结构有三种类型：I、II、H型。
3、天然气水合物生成条件具有能形成水合物的气体分子：如小分子烃类物质和H2S、CO2等酸性组分天然气中水的存在：液态水是生成水化物的必要条件。
天然气中液态水的来源有油气层内的地层水(底水、边水)和地层条件下的汽态水。
这些汽态的水蒸汽随天然气产出时温度的下降而凝析成液态水。
一般而言，在井下高压高温状态下，天然气呈水水蒸气饱状态，当气体运移到井口时，特别是经过井口节流装置时，由于压力和温度的降低，使会凝析出部分的液态水，因此，在井口节流装置或处理站节流降温处往往容易形成水化物。
3、天然气水合物生成条件足够低的温度：低温是形成水化物的重要条件。
气流从井底流到井口、处理厂并经过角式节流阀、孔板等装置节流后，会因压力降低而引起温度下降。
温度降低不仅使汽态水凝析(温度低于天然气露点时)，也为生成水化物创造了条件。
足够高的压力：水化物生成的温度随压力升高而升高，随压力降低而降低，也就是压力越高易生成水化物。
天然气脱水工艺流程介绍(ppt 30页)
①工艺简单,操作容易，占地面积小；
②不需要额外加入溶剂，不需再生，无二次污染;
③可利用天然气本身的压力作为推动力，几乎没有压力损失;
④操作弹性大，可通过调节膜面积和工艺参数来适应处理量
的波动。
中国石油塔里木油田公司
迪那筹备组
讲座提 纲
一、脱水的原
因 二、脱水方法简
介 三、脱水工艺介
绍 四、各工艺的注意事
节流阀制冷
膨胀制冷
膨胀机制冷
低温分离法
丙烷制冷
热分离机制冷等
中国石油塔里木油田公司
迪那筹备组
脱水的方
法
• 溶剂吸收法：
利用某些液体物质不与天然气中的水分发 化学反应，只对水有很好的溶解能力且溶水 后蒸气压很低，可再生和循环使用的特点。 将天然气中水汽脱出。这样的物质有甲醇、 甘醇等。由于吸收剂可再生和循环使用，故 脱水成本低，已得到广泛使用。
油气田无自由压降可利用，满足 管输天然气水露点要求的场合。
1、脱水后干气中水含量可 低于1ppm，水露点可低于90℃； 2、对进料气体温度、压力 、流量变化不敏感； 3、操作简单，占地面积小 4、无严重腐蚀和发泡方面 的问题。
1、对于大装置，其设备投 资大，操作费用高； 2、气体压降大； 3、吸附剂使用寿命短，一 般三年需更换，增加成本； 4、耗能高，低处理量时更 明显；
• 牙哈320万方/日凝析气处理装置：设计处理天然 气320万方/天、凝析油产量为50万吨/年， 2000 年10月31日投产装置通过经J-T阀节流降温[加注 乙二醇防冻]，脱除天然气中的水，并实现轻烃回 收。
中国石油塔里木油田公司
迪 三那 甘筹 醇备脱水组 工
艺
各工艺的注意 事项
天然气加工工艺学——第五章 天然气脱水
教材名称： 《天然气处理与加工工艺 》
参考教材： 《天然气加工工程》 《天然气处理与加工》
内容提要
第一章 天然气概述 第二章 天然气的相特性与状态方程计算 第三章 天然气水合物及其防治 第四章 天然气酸性组分脱除 第五章 天然气脱水 第六章 硫磺回收 第七章 尾气处理 第八章 天然气凝液回收 第九章 天然气液化与提氦
4、化学反应脱水法
它是利用化学试剂与天然气中水份 发生不可逆的反应脱除水份，因溶剂 无法回收，只能用于实验之中。
第二节 溶剂吸收法脱水
一、三甘醇（TEG）的主要物性
三甘醇分子式 HOCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OH (Triethylene Glycol) 无色或微黄粘稠液体，相甘醇浓
度,故在略低于大气压条件操作。
汽提气
常温常压下，常使用被水蒸气饱和的湿气。
甘醇循环率
在吸收塔塔板数、贫甘醇浓度确定后，气体 露点与甘醇循环率成一函数关系。常用的循环率 为吸收1Kg水需25－60升TEG；循环率过大会增 大再沸器负荷。
汽提塔温度
较高汽提塔顶温度会增大甘醇损耗，建议顶 温为107.2℃ ,当温度超过121.1℃ 甘醇会显著地蒸 发损失；塔顶温度过低也会使冷凝水增加.
第五章 天然气脱水 Natural Gas Dehydration
第一节 天然气脱水方法概述 一、天然气脱水目的、意义
防止水合物生成，堵塞集输管线、设备 防止液体水与酸气形成酸液腐蚀管线、设
备 提高天然气输送效率及热值
二、天然气脱水方法概述
天然气脱水工艺一般包括： 低温脱水，溶剂吸收法脱水，固 体吸附法脱水和化学反应脱水。
甘醇浓度
贫甘醇浓度越高，露点降越大，离 开吸收塔的气体实际露点一般较平衡露 点高5.5－8.3℃ 普遍的贫甘醇浓度在98% －99%之间。
21、天然气脱水工艺
方法对比
节流法
三甘醇法
分子筛法
1、装置操作简单，占地面积小； 1、操作温度下溶剂稳定，吸湿性
2、装置投资及运行费用低。
高，露点降高;
2、容易再生成99%（w）以上的浓
优
度；
点
3、蒸气压低，气相携带损失小；
4、装置投资及运行费用低；
5、进出装置的压降小。
1、只适用于高压天然气；
• 牙哈320万方/日凝析气处理装置：设计处理天然 气320万方/天、凝析油产量为50万吨/年， 2000 年10月31日投产装置通过经J-T阀节流降温[加注 乙二醇防冻]，脱除天然气中的水，并实现轻烃回 收。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
• 有的三甘醇脱水装置对再生气采用分离罐 ＋灼烧炉的方法处理。而三甘醇在吸收天 然气中水分的同时，也会吸收硫化氢、二 氧化碳及烃类，在甘醇再生的时候，上述 物质与水蒸气一起从甘醇中析出，组成再 生气。这样不仅会对装置设备产生腐蚀， 而且再生气冷凝液排入就地污水池后, 对 人体和环境都会产生严重的破坏，从而导 致整个装置的尾气排放超标。
水露点要求低，需要深度脱 水的场合。
投资
最高（配合压缩机使用）
低
高
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
新技 • 膜法脱水： 术
根据膜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，从而达到分离 的目的。分离效率受膜材料、气体、组成、压差等因素的 影响，是一种动力学分离过程。与传统的脱水方法相比, 它具有以下几方面的优点: ①工艺简单,操作容易，占地面积小； ②不需要额外加入溶剂，不需再生，无二次污染; ③可利用天然气本身的压力作为推动力，几乎没有压力损失 ; ④操作弹性大，可通过调节膜面积和工艺参数来适应处理量 的波动。
天然气脱水工艺流程
天然气脱水工艺流程包括以下步骤：
1.来自集气站压力为8.8MPa、温度为23℃的原料天然气进入原料
气重力分离器与过滤分离器，分出液态水分及其他杂质，然后进入TEG吸收塔的下部，自下而上流动，与从上而下的贫TEG 逆流接触，脱除其中水分。
2.干气从塔顶流出，经干气分离器分离出夹带的三甘醇后，出装
置至外输管线。
3.吸收了水分的TEG富液从TEG吸收塔底部流出，经减压后进
入重沸器上部的富液精馏柱顶换热盘管，加热后进入闪蒸罐闪蒸，闪蒸气进入燃料气系统。
4.闪蒸后的富液先后通过机械过滤器和活性炭过滤器，以除去其
中的机械杂质和降解产物。
5.过滤后的富液经TEG缓冲罐与热的贫TEG换热后进入富液精
馏柱，与来自重沸器的蒸汽逆流接触而得到部分提浓。
6.在重沸器内，富液被加热至约200℃。
7.TEG溶液经贫液精馏柱进入缓冲罐，与自下而上的气提气在贫
液精馏柱中逆流接触，以进一步提高贫TEG浓度。
8.高温TEG贫液在缓冲罐内与冷的TEG富液换热后，经冷却器
冷却。
9.TEG循环泵升压后送至吸收塔上部完成TEG吸收和再生循环
过程。
天然气脱水流程与原理
第三节 吸收法脱水
汽提气工艺流程示意图
第三节 吸收法脱水
解吸溶剂(DRIZO)工艺流程图
第三节 吸收法脱水
四、吸收塔设备及结构介绍
分类
•板式塔：塔内装有一定数量的塔盘，气体以鼓泡或喷射 的形式穿过塔盘上的液层使两相密切接触，进行传质。 •填料塔：塔内装填一定层段数和一定高度的填料层，液 体沿填料表面呈膜状向下流动，作为连续相的气体自下而 上流动，与液体逆流传质。
450
500
600
--------
1200-1400 ------- 350①
450
500
600
1600-3000 ------- ------- 450 ①
500
600
3200-4200 ------- ------- ------- --------
600
800 ① 800 800
①不推荐采用
第三节 吸收法脱水
吸
天收
然 气
捕雾器→
塔
脱流
水程
│
吸
收
来自入口洗涤器
法
的湿气 →
脱
水
干气→ ←贫液
←天然气与贫液 热交换器 ←贫液
天然气→
富液去重沸器→
第三节 吸收法脱水
五、三甘醇法脱水工艺参数的选取
入口温度：
如入口温度高： 1.天然气含水量高； 2.天然气的体积增加导致吸收塔塔径的增大； 3.超过48℃将导致三甘醇损失增大；
较高温度会增加甘醇的损失（一般选为107.2℃）。 较低温度将导致过多的水冷凝，增加再沸器的热 负荷。
第三节 吸收法脱水 三甘醇脱水装置操作温度推荐值
设备或部 原料气进 贫甘醇进 富甘醇进 富甘醇进 富甘醇进 精馏柱顶