天然气的三甘醇脱水和分子筛脱水对比
三甘醇天然气脱水的研究
1 天然气脱水研究背景目前国内外油气田普遍应用的传统天然气脱水技术，包括溶剂吸收法、固体吸附法、冷冻分离法。
天然气脱水的实质就是使天然气从饱和状态变为不被水饱和状态。
传统的天然气脱水方法，可以分为溶剂吸收法、固体吸附法、冷冻分离法和化学反应法等，其中溶剂吸收法和固体吸附法应用极为广泛[1]。
2 天然气脱水的主要方法由于不同油藏的地质特征不同，归纳总结天然气脱水主要方法如下：（1）低温冷凝脱水。
（2）J-T阀和透平膨胀机。
（3）分子筛脱水。
（4）超音速脱水。
（5）膜分离脱水技术。
（6）冷冻分离法。
3 三甘醇脱水设备及流程3.1 三甘醇脱水设备（1）过滤分离器；（2）吸收塔；（3）甘醇贫富换热器；（4）闪蒸分离器；（5）三甘醇过滤器；（6）三甘醇再生器；（7）重废器及再生塔；（8）甘醇泵。
3.2 三甘醇脱水流程针对天然气三甘醇脱水装置，就理论、工艺和操作等方面进行了深入的研究，下面对工艺流程进行简述。
含液态流体的天然气在经历常规的机械分离后，天然气经由吸收塔底部进入脱水装置，与从吸收塔顶部逆流的三甘醇贫液进行接触，三甘醇溶液将天然气中的水分吸收，当温度达到预先设计露点后，从吸收塔顶部流出，经过换热器。
三甘醇贫液在吸收水分后变为富甘醇，从底部流出，通过闪蒸罐的加热，富甘醇中 溶解的气体析出。
另一路天然气进入再生塔塔顶，充分冷却，在再生塔顶进行冷凝回流。
通过换热器升温后，在再生塔内充分精馏，三甘醇中吸收的水分被蒸发掉，变为贫甘醇。
贫甘醇经过套管换热器的净化换热，再次进入吸收塔顶部，如此循环。
由于天然气的组分不同，脱水过程也略有差异，但主要包含进口气液机械分离、三甘醇贫液吸气、富液中烃类物质的分离、富液循环再生、换热、循环等过程。
湿气在进入吸收塔前，机械分离游离水以及固态物质等后，再通过吸收塔底部进入吸收塔，与从顶部逆流而下的三甘醇贫溶充分接触，接触后的天然气通过吸收塔的顶部，经换热器换热后进行外输。
逆流的三甘醇溶液与天然气接触后变为富液，通过换热器的换热进行闪蒸分离，使富液中烃类等可溶性气体析出。
天然气脱水和三甘醇再生
4.、必须满足一定的压力和温度条件.
防止水和物形成的方法： 1 、将天然气加热；２、采用液体（如三甘醇）或固 体（如分子筛）干燥剂将天然气脱水，使其露点降低；３、向气流中加入水合物抑 制剂。目前多采用热力学抑制剂（如甲醇、甘醇类），用来改变水溶液或水和物的 化学位，从而使水合物形成条件移向更低温度或更高压力范围。
5、贫气和富气
贫气：在20 ℃和101.325 Kpa的状态下，每立方米天然气中，丙烷以 上烃类按液态计小于100mL的天然气。 富气：在20 ℃和101.325 Kpa的状态下，每立方米天然气中，丙烷以 上烃类按液态计大于100mL的天然气。
6、天然气的热值
单位质量（体积）的天然气完全燃烧产生的热量，称为天然气的热 值。天然气的热值和天然气的组分有关，烃含量越高，热值越高。
天然气脱水工艺
天然气脱水工艺
1.3 干燥剂的选择
活性氧化铝 活性氧化铝是一种极性吸附剂，以部分水合的、多孔的无定形 AL2O3为主，并含有其他金属化合物（如氧化钠、三氧化二铁），比表 面即可达到250m2/g以上。例如，F-200活性氧化铝的组成为：氧化铝 94%、水5.5%、氧化钠0.3%、三氧化二铁0.02%。 由于活性氧化铝的湿容量大，故常用于水含量高的气体脱水。但 是，它在再生时能耗高，而且因其成碱性，可与无机酸发生化学反 应，故不宜处理酸性天然气。
W2 -- 图表1.2中H2S对应压力温度下的有效含水量
天然气脱水工艺
Y1 – CO2的摩尔百分数 Y2 – H2S的摩尔百分数 那么借助以上公式和图表, 我们就可以估算出如下生产条件下天然气中的含水量 : (以1550psig, 75℉, 10%CO2和0%H2S为工作条件) W = 90% X 22 + 10% X 150 + 0 X 2 = 35 lb / MMSCF 另外我们也可以估算出在下面条件下的天然气饱和水汽含量, 当时的工作条件是 : 1850 psig, 90 ℉ 和 10%CO2, 所以: W = 90% X 36 + 10% X 180 = 50 lb /MMSCF
高含硫天然气集气站三甘醇脱水工艺对比
高含硫天然气集气站三甘醇脱水工艺对比作者：李向宁耿金昌王婷邱斌来源：《中国化工贸易·上旬刊》2019年第03期摘要：截止到目前，三甘醇脱水工艺在天然气工业之中比较常见，该项工艺可以对高含硫气田之中的天然气进行脱水处理，避免水合物对其产生影响。
本文根据以往工作经验，对典型三甘醇脱水工艺进行介绍，并从工艺流程的改进、脱水工艺对比两方面，论述了高含硫天然气集气站三甘醇脱水工艺研究情况，希望可以对相关工作起到一定帮助作用。
关键词：高含硫天然气;三甘醇;脱水工艺原油以及天然气脱水是整个油气田开发过程中重要组成部分，尤其是在井口天然气开采上，会存在大量饱和水蒸气。
当含水量超过一定范围之后，天然气之中的二氧化碳等将会集聚在管道内部，对管道产生腐蚀效果。
另外，由于水的存在，管道输送能力将会明显下降，产生大量动力和能源浪费现象。
因此，相关部门需要做好天然气水分的脱除工作。
1 典型三甘醇脱水工艺1.1 工艺流程在处理过程中，当湿天然气进入到分离器之后，首先进行的是固体杂质分离等操作，完成后，天然气将会前往吸收塔底部，与注入的三甘醇溶液形成接触性脱水，当塔顶天然气经过再次分离后便会继续向外输入。
三甘醇富液经过塔底之后，便会进入到闪蒸罐之中，对其中存在的烃类气体进行消除。
当上述流程全部完成时，三甘醇富液便会进入到三级过滤，提升三甘醇的温度，经过换热之后，可以为后续吸收和再生操作提供有利条件。
除此之外，富甘醇通过再生塔换热后，在泵的作用下，可以在吸收塔之中得到循环应用。
1.2 工艺模拟在三甘醇脱水工艺模拟上，可以通过HYSYS进行。
其中，原料气压为7.101MPa，主体温度为40℃，整体处理量可以达到400×104m3/d。
从具体模拟结果之中可以看出，闪蒸罐中的三甘醇富液H2S摩尔分数能够达到10.99%，而在闪蒸气中，该类物质的摩尔分数为77.46%，从中可以得到H2S具体的排放速率。
在很多国家之中，对H2S气体排放标准有明确的控制标准，而且极为严格。
天然气脱水脱烃方法的研究
天然气脱水脱烃方法的研究摘要：天然气作为继煤和石油的世界第三大消耗性能源，正受普遍的关注。
为了满足天然气气质指标和深度分离的过程的需要，必须要将天然气中的水和烃去除。
本文对天然气脱水脱烃方面做了相关的调研，介绍了目前较为常用的脱水脱烃方法，对今后该方面的研究具有重要的作用。
关键词：天然气脱水脱烃技术一、前言天然气系油气田开采的伴生气和非伴生气。
天然气中往往含有饱和水、天然气凝液（ngl）等，要将天然气从油气田用管道输送出去，除了要除去其中所携带的固体杂质和游离液体外，还必须除去在输送条件下会凝结成液体的气相水和天然气液烃组分。
天然气中的气相水是是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、ph值等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的化合物，该物质的形成与沉淀给输气管道、气井和一些工厂设备带来了很多麻烦。
而天然气凝烃的存在增加了管道的运输压力，天然气凝液的回收避免了气液两相的流动，同时具有较大的经济效益。
天然气脱水脱烃即指脱除天然气中会影响其在输送条件下正常流动的那部分气相水和ngl组分，以满足天然气气质指标和深度分离的过程的需要及天然气在管输条件下对水露点和烃露点的要求。
二、天然气脱水方法1、脱水方法（1）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天然气的温度，是其中的水汽与重烃冷凝为液体，使水被脱出。
这种方式的效果实显而易见的。
但为了达到较深的脱水程度，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，这样会是脱水过程的工程投资、能量消耗增加，并进一步提高天然气处理的生产成本。
（2）化学试剂法该法使用可以与天然气中的水发生化学反应的化学试剂与天然气充分接触，生成具有很低蒸气压的另一种物质。
这样可以使天然气中的水汽完全被脱出，但化学试剂再生很困难。
因此，这种方法工业上极少采用。
（3）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。
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。
石油处理-天然气输送前的预处理-2
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(2) 硅 胶
硅胶是粉状或颗粒状物质，粒子外观呈 透明或乳白色固体。分子式为 mSiO2 ·nH2O，它是用硅酸钠与硫酸反应 生成水凝胶，然后洗去硫酸钠，将水凝胶 干燥制成。
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典型硅胶的组成
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(2) 硅 胶
吸附法脱水工艺主要由吸附操作和再生 操作组成，其操作参数应按照原料组成、气 体露点要求、吸附工艺特点等予以综合比较 确定。
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吸附操作温度
为了使吸附剂能保持较高的湿容量，除 分子筛外，其它各种吸附剂操作温度不宜超 过38℃，最高不能超过50℃，否则应考虑使 用分子筛作吸附剂。进床层的原料气温度不 宜过高，最高不超过50 ℃ 。
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三甘醇脱水工艺流程示意图 12
(1) 工艺流程
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、再生塔和重沸器等。
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(2) 原料气分离器
其功能是分离出原料气中烃类夹带的固 体或液滴，如砂子、管线腐蚀产物、水、油 等。常用卧式或立式的重力分离器，内装金 属网除沫器。如原料气中夹带有很多细小的 固体粒子或液滴，应考虑采用过滤式分离器 或水洗式旋风分离器。
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三甘醇溶液汽提法再生示意图 24
a. 汽提气进入方式
• 由再沸器分布管进入再生系统 • 由缓冲罐直接进入再生系统； • 由再沸器预热后经贫液汽提柱进入。
由再沸器预热后经贫液汽提柱进入系统的 汽提效果更佳，可以减少汽提气用量。
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汽提气量对三甘醇浓度的影响
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b. 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。
三甘醇天然气脱水装置技术改造及效果解析
三甘醇天然气脱水装置技术改造及效果解析天然气脱水是将天然气中的水分含量降低到一定程度，以达到管道输送或加工利用的要求。
目前常见的天然气脱水技术有三甘醇脱水技术、物理吸附脱水技术和膜分离脱水技术等。
其中，三甘醇脱水技术应用广泛，被广泛应用于天然气的处理和输送领域。
三甘醇脱水技术以三甘醇为吸附剂，将天然气中的水分经由吸附、扩散和反应等过程脱除。
传统的三甘醇脱水装置由三个部分组成，分别是吸收器、脱吸收器和再生器，整个系统通过氮气、热水和汽提回收装置来完成吸附剂的再生。
但是，传统的三甘醇脱水装置具有能耗高、耗资多的特点，而且再生过程中排放的大量CO2、SO2等有害物质也对环境造成严重影响。
针对这些问题，经过技术改造的三甘醇天然气脱水装置推出，其主要特点是通过换热器和节能反应式再生装置来减少能耗、水分和三甘醇的损耗，并且可以将废气经过处理后有效减少污染物排放。
该装置的改造可以提高脱水效果和降低成本，具有重要的现实意义。
针对原BOF液槽天然气处理厂，该工厂的天然气脱水装置已经投入运行多年，随着天然气的使用量不断增加，该脱水装置的运行成本也逐渐增高。
在这种情况下，针对该装置进行改造就显得尤为重要。
通过对比改造前后的脱水效果，我们可以得出以下结论：1.改造后天然气的水分含量降低了，表明改造后的三甘醇脱水装置在去除水分方面具有更好的效果。
2.改造后的装置可以有效减少三甘醇的消耗量，使得三甘醇的使用效率得到了提高。
3.改造后能耗得到了有效控制，整个系统的能耗比原来下降了很多，这个改造能够带来显著的节能效果。
4.改造后的装置还有一个突出的特点就是其废气处理能力得到了提高，其污染物排放量明显降低。
需要注意的是，实际操作中要注意选用合适的反应式再生装置的反应温度和通气量，必须保证装置的良好运行。
此外，在操作时还需要注意缩短三甘醇的行程和增加再生氮气的通气速度，这样可以提高反应效率和设备的工艺经济性。
综上所述，我们可以得出结论：经过技术改造后的三甘醇天然气脱水装置不仅能够提高脱水效果和降低成本，且能够有效控制能耗和污染物排放，可以大幅度提高环保和设备的可持续发展性。
天然气脱水技术浅析
中国化 工 贸易
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｒ ａ ｄ ｅ ２ ｌ Ｑ 月
天然气脱水技术浅析
黄 霞 陈 凯
４ ５ ７１ ６ ２ ） （ 中原 油 田油 气 储 运 管 理 处 ，河 南 濮 阳
摘 要 ：本文概述 了目前 国内外油 气田普遍应 用天然气脱水技 术 ，包括低温冷凝法 、吸收脱水 法、吸 附法等。总结 了传统 天然气脱水技 术的原 理 、应 用现状及 目 前存在的主要 问 题 。阐述 了近年 来新型脱水技术的原理、技术优势及 其不足 ，并分析 了天然 气脱水技术未来的发展趋 势。
组分 在膜 中不 同的优 先或 选择 渗透 性 来实 现组 分分 离 。主要 利 用特 殊
冷设 备 ，相 应提高 了工程 投资 和使用 成本高 。
２ ． 吸 收脱水 法 吸收 脱 水是 利用溶 剂对 天 然气 中烃 类 的溶 解度 低 ，而 对 水的 溶解 度 高 ，且对 水 蒸气 具有 较强 的吸 收 能力 ，使 天然 气 中的水 蒸 气及 液 态 水被溶 剂吸收 。吸 水后溶 剂经过再 生后 ，能够返 回系统 循环使 用 。 目前 ，普遍 采用的 吸收脱 水溶剂 主要有 甲醇 、乙二 醇 、二 甘醇 （ ＤＥ Ｇ ）
和三甘 醇 （ Ｔ Ｅ Ｇ ） ，其 中主要是 三 甘醇 。主要 原因 是 ，与甲醇 、二甘 醇 相比 ， 三甘醇 （ Ｔ Ｅ Ｇ ） 的贫液 浓度可 以达 到 ９ ９ ％以上 ，露 点 降通常 为 ３ ３— ４ ７ ｔ ，甚至 更高 ，操 作过程 中携带 损失 少 ，热 稳定性 较好 。但 是 ， 当存在 轻质 油 时 ，三 甘 醇会 有一 定程 度 的发泡 倾 向 ；天 然气 含 有酸 性
中 ，用 分离 器 不能 完成 分 离 。在 一定 的 条件 下 ， 这 些 气态 水 可能 会 析
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天然气的三甘醇脱水和分子筛脱水对比
近年来，我国对于天然气的需求量每年都在递增，在进行天然气远距离输送过程中，需要先对天然气进行脱水，确保在输送过程中不会形成液态水以及水合物，从而对管道加以保护。
现今，天然气脱水采用的方法主要有物理降温脱水法，或者使用干燥剂进行水的吸附。
文章通过对三甘醇脱水和分子筛脱水的对比，从而更好地使用这两种脱水方法。
标签：天然气；三甘醇；分子筛
1 概述
在进行油井开采过程中，开采出的天然气并不是干燥的，其本身都含有较高的水分，甚至一些天然气中还含有较多的硫化氢和二氧化碳等酸性气体。
开采出的天然气中所含有的水分会降低天然气管道的天然气输送能力和燃烧气体热值，而且在进行气体的运输或是加工过程中由于气体状态的变化而导致天然气中所含有的水分析出形成液态水、冰等，这些物质在管道中会造成管道的天然气压力的降低，严重时会导致管路堵塞影响生产的正常进行。
而天然气中的二氧化碳、硫化氢等与天然气中析出的液态水想溶解形成酸性溶液，会对天然气管道以及设备等造成腐蚀。
而当需要采用低温分离天然气液体时，需要做好天然气的脱水工作，避免低温使天然气中的水气凝结成冰堵塞管路。
现今，对于天然气脱水的方法主要有物理降温脱水法、膨胀冷却法、固体吸附剂吸附法、加压冷却法、溶剂吸收法等。
结合各种脱水方法的特性，我国主要采用的是溶剂吸收法中的三甘醇法和固体吸附法中的分子筛吸附法。
2 分子筛脱水
2.1 分子筛的化学组成
分子筛的主要工作原理是在分子筛中具有众多的孔径，只有当分子直径小于孔径时分子才能进入孔径中，将过大的分子阻隔在孔径之外，从而达到脱水的效果。
依据分子筛中孔径化学组成晶体结构及SiO2与Al2O3的物质的量比不同，可将常用的分子筛分为A、X和Y型几种类型。
而在天然气分公司深冷装置中应用最广泛的是4A分子筛，4A型分子筛基本组成是硅铝酸钠，A分子筛的孔径为0.4nm。
2.2 分子筛脱水工艺流程
原料气压缩单元经压缩、冷却、分离后的原料气，首先进入过滤分离器将天然气中的油和烃、水雾滴等去除，而后在对天然气中的水气进行去除。
脱水采用两塔流程，两台吸附器内装填分子筛吸附剂，将原料气含水脱除至1ppm以下。
一塔吸附，一塔再生和冷却，吸附周期为8h，脱水后的气体首先进入干气过滤器过滤掉5μm以上的粉尘，去膨胀机同轴增压机增压。
吸附器脱水、再生、冷却操作过程是通过DCS来进行时间控制，需要确保两塔分开工作，其中一个塔处于干燥吸附状态，一塔处于再生和冷却过程，两个塔交替循环使用满足连续干燥的目的。
脱水单元根据再生气的取气点不同，按两种工况设计，工况一为等压再生，再生气和冷却气取自增压机出口分离器，返回至原料气脱水单元入口。
工况二为降压再生，再生气和冷却气取自外输干气调节阀前，返回到外输干气调节阀之后。
（流程图见图1）
图1 分子筛脱水流程
2.3 分子筛脱水优缺点
分子筛脱水优点：（1）更适合深度脱水，露点可以降低到-70℃到-80℃；（2）由于分子筛的特性使得其能用于天然气中液态水的分离；（3）在进行天然气脱水时还能兼顾对于天然气中所含的酸性气体的分离。
分子筛脱水缺点：（1）成本较高；（2）能量综合利用率低；（3）占地面积大。
3 三甘醇脱水
3.1 三甘醇溶液的性质
三甘醇（TEG）又名为三乙二醇醚，是一种较为稳定且水溶性较好的一种物质，其再生温度是176.7-196.1℃，三甘醇的这种特性使其能够用于天然气的脱水。
3.2 三甘醇脱水工艺流程
在进行三甘醇脱水之前需要对天然气进行一定程度的粗分离，将天然气中的游离水和其他杂志等去除，分离完成后的天然气被导入到吸收塔的底部，使其能够与贫甘醇溶液充分接触，从而将天然气中的水气被溶液所吸收，干燥完成的天然气从从吸收塔顶部导出吸收塔，导出的天然气进入到气体/三甘醇换热器，以冷却自再生装置来的贫甘醇溶液，随后干气进入管道外输。
经过冷却的甘醇溶液导入到吸收塔的顶部，而吸收了水分的富甘醇溶液则被导入到甘醇再生塔中。
通过一系列的再生活动使其能够再次转化为三甘醇溶液，从而使其能够重复利用。
再生好的甘醇经甘醇缓冲罐流出，与经贫富甘醇换热器和富甘醇预换热器冷却，经甘醇循环泵加压器。
（流程图见图2）
图2 三甘醇脱水流程图
3.3 三甘醇脱水优缺点
三甘醇脱水优点：（1）占地面积小。
（2）投资较少。
三甘醇脱水缺点：（1）整个脱水系统包含天然气的脱水和三甘醇溶液的再生过程，整个脱水工艺较为复杂，不易操作。
（2）在进行天然气脱水完成后的三甘醇溶液再生过程中需要消耗掉的能量较多。
（3）在整个脱水与三甘醇溶液的重生过程中会导致三甘醇溶液形成一定的损失，为了保障天然气的脱水效果需要进行补充和净化。
（4）三甘醇与空气接触会发生氧化反应，生成有腐蚀性的有机酸，会对运行的设备造成一定的腐蚀。
（5）三甘醇脱水工艺中由于酸性气体不易溶于三甘醇溶液中，因此该脱水工艺无法脱除天然气中的酸性气体。
4 结束语
选择脱水工艺时应该根据脱水的目的、要求、装置处理规模等进行经济技术上分析比较。
分子筛吸附法脱水和三甘醇溶液脱水，前者其脱水深度高，操作灵活适应性好，但成本较高，后者在处理量大时，其建设投资和运行成本都较低。
三甘醇脱水基本上达到了天然气水露点要求，分子筛脱水则适用于吸附周期短或需要同时脱水、脱C5+的轻烃回收。
参考文献
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