天然气三甘醇脱水系统工艺技术浅析

摘 要：天然气通常含有水蒸气，水蒸气在天然气的压力和温度改变时容易形成水化物，不符合天然气集输和深加工的要求，因此必须脱除天然气中的水蒸气。在油气田中常规的天然气脱水工艺是溶剂吸收法和固体干燥剂吸附法，目前，天然气脱水的方法主要有溶液吸收法、固体干燥剂吸附法、直接冷却法以及化学反应法，其中，溶剂吸收法和固体干燥吸附法最为常用，对于溶剂吸收法来说，通常使用的都是甘醇化合物，就像乙二醇、二甘醇以及三甘醇等等。本文主要研究的是天然气三甘醇脱水系统工艺技术，分析了三甘醇脱水系统的工艺流程，并介绍了三甘醇脱水工艺设备在脱水时的注意事项，最后提出了工艺计算的步骤。

关键词：天然气；三甘醇；脱水系统；工艺技术

天然气脱水的目的是保证天然气集输过程不析出液态水，不形成水合物，减小对管道和设备的腐蚀。甘醇脱水是世界上使用最为广泛的脱水技术，常用的是三甘醇（TEG）脱水，目前国内外开始重视甘醇脱水法，其净化效果好，处理量大，自动化程度高，而且脱水的同时也脱油。

1.三甘醇脱水系统的工艺流程

三甘醇的学名是三乙二醇醚，是环氧乙烷水和制乙二醇的一个副产品，是由环氧乙烷以及乙二醇的共同作用得到的。天然气三甘醇脱水系统中的主要工艺设备有三甘醇吸收塔、三甘醇加热炉、三甘醇再生塔、三甘醇循环泵、贫富甘醇换热器、水冷器以及闪蒸罐等。

首先，湿净化天然气从三甘醇吸收塔下面进入到三甘醇吸收塔内，并和从吸收塔上面进来的三甘醇贫液在塔内进行逆流接触，这样，天然气中的饱和水就被三甘醇贫液吸收，脱水过后干净的天然气从三甘醇吸收塔的顶部出来，经过重力分离、再进过调压、计量之后出装置。然后，三甘醇富液从吸收塔下面的分离器中排出，经过液位控制阀到达三甘醇再生器富液精馏柱的顶端，经换热之后进入到三甘醇闪蒸罐内闪蒸出部分烃类以及水，闪蒸之后的三甘醇富液再进入到三甘醇机械过滤器，并由该过滤器进入到活性炭过滤器，再由活性炭过滤器回到机械过滤器中，这样进行三级过滤的目的就是要把中间含有的杂质和降解产物去除。

最后，从机械过滤器中出来的三甘醇富液，进入到三甘醇贫富液换热器中和出三甘醇重沸器的三甘醇贫液进行换热，换热过后，三甘醇富液进入三甘醇缓冲罐的换热盘管，并和三甘醇贫液进行又一次的换热，之后进入到三甘醇再生器上面的富液精馏柱中。三甘醇富液能够在三甘醇再生器中得以再生，再生后把吸收的水分解吸出来从再生器顶端排出，在这里，排出的气体主要是水蒸气、二氧化碳以及烃类气体，排出的气体进入废气分液罐中，分液之后气相进入硫磺回收单元尾气灼烧炉进行灼烧，灼烧后排入大气中。再生后的贫液在三甘醇缓冲罐内和三甘醇富液换热，换热之后贫液回到三甘醇贫富液换热器和三甘醇富液进行又一次的换热，在三甘醇贫液降温之后再进入到三甘醇循环泵进行增压，并由三甘醇冷却器进一步进行冷却，冷却之后进入吸收塔的上端，从而完成了三甘醇吸收和解吸的循环过程。

2.三甘醇脱水工艺设备在脱水时的注意事项

在油田天然气甘醇脱水装置中，采用的甘醇加热炉是天然气明火加热炉，加热炉的核心部件是加热炉燃烧器，燃烧器性能的好与不好和加热炉的热效率有着直接的关系。因三甘醇的分解温度是206摄氏度，如果加热炉燃烧器的性能不好，就会导致炉管的局部温度出现过高的情况，会使得大量的三甘醇分解变质，从而导致炉管的损坏。就目前而言，我国采用的燃烧器是负压引风式燃烧器，但是，这一燃烧器的局限性是空气与燃气的比例不容易调节，通常会发生火焰温度偏低的现象，使得加热的效率降低。所以，可以采用安全性能比较好的全自动正压鼓风式燃烧器，这一燃烧器能够自动对空气与燃气的比例进行调节，火焰的温度最高可以达到1900摄氏度，大大提高了加热炉的热效率。

三甘醇再生塔在进行正常生产时，在塔顶端排出的水蒸气中免不了会有部分的轻烃存在，天然气中重组分含量的不同，轻烃所占的比例也会不同，对于这一部分烃来说，通常都是直接排入到大气中的，不仅污染了周围的环境，还容易引发火灾，所以，针对这一情况，可以在三甘醇的再生塔顶端出口处设置一台冷凝器，三甘醇吸收塔出来的三甘醇富液作为冷源，把水蒸气以及轻烃进行冷凝，并进行分离处理，不仅减少了大气污染，还有效回收了轻烃。

再生后的三甘醇贫液经过三甘醇循环泵进行增压后，进入到天然气脱水塔中，这一过程要想使能耗减少并使热量回收加大，就必须要把换热器的面积增加，但是，这样就会使得三甘醇的进泵阻力增加，这样，甘醇泵就很容易发生抽空现象。

3.工艺计算的步骤

在对三甘醇脱水装置工艺进行计算时，首先要明确的就是进料气体的流量、进料气体的温度、三甘醇吸收塔的操作压力、进料气体的相对密度以及要求的露点或者是吸收塔干气的露点。那么，在对这些数据进行确定之后，就到了计算阶段。计算过程中：一是要对应除去的水量进行确定；二是要对三甘醇的循环量进行确定；三是要对需要的三甘醇在进入吸收塔的最低的浓度进行选择；四是要对三甘醇贫液以及三甘醇富液的换热器的尺寸进行计算；五是要对气体和三甘醇换热器的尺寸进行计算；六是要要对重沸器的类型进行确定并对它的尺寸进行计算；七是要对三甘醇循环泵的功率进行计算；八是要对三甘醇吸收塔的类型进行确定并对它的直径、塔高进行计算；九是要对闪蒸分离器的类型进行确定并对它的尺寸进行计算；最后，要对过滤器的尺寸进行确定。

4.结束语

虽然，就目前而言，对于三甘醇脱水系统工艺来说，其技术已日益完善，其应用也越来越广泛，但是，依然存在一些工艺设备和参数的确定上理论依据不全的情况，仍然有待相关设计人员在以后的设计中进行进一步的研究。

参考文献

[1]李睿. 油田伴生气三甘醇脱水装置设计[J]内蒙古石油化工， 2008，（15）.

[2]李明. 新型板式换热器在三甘醇脱水装置中的应用[J]石油与天然气化工，2004，（06）.