大型LNG项目的天然气脱水工艺探讨
天然气在我国能源提供方面发挥着越来越至关重要的作用。初始的天然气中是含有一定的杂质的, 比如说有水分、杂质气体等。如果天然气中含有一定量的水分, 将会减小输气管道对其他有效组分的输送能力, 降低天然气的热值;在天然气液化装置中, 水将在低于零摄氏度时结冰冻堵管道及换热器;天然气中的水分还会与其他杂质混合, 形成化合物, 腐蚀设备和管道。因此, 天然气脱水既是一个技术问题, 也是一个安全问题。因此对于天然气脱水工艺技术的研究显得尤为重要。
1 天然气脱水的主要方法
1.1 低温下冷凝脱水
当环境的压力越高, 温度越低, 天然气中所参杂的水分就将越少, 因此基于这样的原理, 可以对其采用低温冷却的方法进行脱水。天然气是多组分的混合物, 各组分的凝结温度都不同, 所以在不同温度时, 凝固的程度也不相同。因此, 基于以上分析, 天然气中水分的去除可选用低温下冷凝脱水法, 具体可采用直接冷却法和加压冷却法。但冷却法脱水往往效率较低, 达不到天然气的水露点要求, 一般作为脱水的辅助工艺。
1.2 可溶性的试剂脱水
(1) 利用三甘醇脱水三甘醇是有机溶剂, 对水有极强的亲和力, 采用其与天然气充分接触, 使水传递到溶剂中从而到达脱水。三甘醇脱水主要流程:湿原料气经分离器粗脱水后, 进入吸收塔与三甘醇贫液逆流接触, 干燥天然气从塔顶排除, 三甘醇富液经过解析塔再生循环利用。三甘醇用于工业时用量是较大的, 投资较高, 且当天然气中存在轻烃液体时会有一定程度的起泡倾向, 运行时需要加入消泡剂。
(2) 利用氯化钙进行脱水处理早期在工业生产中, 经常会使用氯化钙进行天然气脱水。由于氯化钙水溶液是较好的天然气中水分吸收的溶剂, 所以较早的采用;又因为利用氯化钙进行天然气脱水所需的机器较为方便, 很容易进行安装、运行和后期的维护, 再加上其存储较为方便, 一般采用这种方法。但是, 就目前的工业水平而言, 仍有的采用, 主要是因为对于交通运行不是很方便的地方, 生产的天然气不多的情况下, 或者生产天然气的地方的环境较差的话, 这种方法仍是很有优势的。
1.3 利用固体进行脱水
对于小型的天然气处理装置, 可以采用固体进行脱水, 而对于大型的天然气的脱水, 一般采用液体的方法较为高效。在具体的情况下, 特别是在气体流量、温度、压力变换特别频繁的时候, 一般采用吸附法, 因为这种对多变的环境条件有一个较好的适应性能, 操作起来方法较为方便, 并且可以保证脱水后的气体中无液体残留, 在当今天然气液化工厂采用较为广泛。
(1) 利用分子筛进行脱水分子筛的脱水法属于固体脱水法, 是一个物理吸附过程。目前天然气工业用的分子筛脱水法主要采用固定吸附塔。为保证装置可连续稳定运行, 一般分为两塔流程、三塔流程或多塔流程, 主要包括脱水、再生环节。最主要的设备就是分子筛塔及用于加热再生的加热炉。分子筛脱水能够将天然气中水含量降到1ppm以下, 水脱除的更加彻底, 处理的程度更加深入。但是, 分子筛脱水也存在一定的缺点, 对于较大的装置, 设备投入的资金较高的, 且对于加热再生部分, 分子筛脱水需要消耗大量的热能, 且每运行3到5年分子筛就得进行更换。
(2) 硅胶吸水脱水法硅胶是一种坚硬无定形链状和网状结构的硅酸聚合物颗粒, 是一种亲水性的极性溶剂, 可用于天然气脱水。硅胶的吸附性能和分子筛大致相同, 很容易再生。但由于硅胶极易被水饱和, 且与液态水接触易炸裂, 产生粉尘, 因此工艺生产中应在原料气进口处加一层不易被水破坏的吸附剂。
(3) 多个环节的干燥脱水就目前的工业形式而言, 采用多步骤的脱水已经是一种较为创新的处理方式了。具体的脱水工作流程如下:对不纯净的天然气进行一定的调压处理, 并且保持这种压力通过一定的干燥设备, 含有杂质的天然气在这个过程中, 水分将会被干燥剂吸附, 由于采用具有盐分的干燥剂, 则会形成一定的盐颗粒附着于设备表面形成膜。最终吸附到形成的颗粒很大脱落了之后, 即直到不能吸附为止。从这个过程中也可得到盐分这一产品。在以后的工作中, 可能需要加入一些干燥剂, 这时就可以加入干燥设备中去。较杂的天然气中所含的水分越多, 所需要的固体的干燥剂的用量也就越多, 所以要考虑到成本的节约问题。因此, 一般将该种方法用于对于天然气压缩比较厉害的部分。
2 结语
随着技术的进步, 未来可能利用超音速技术对天然气进行脱水, 该系统在发挥自己特有优势的同时, 会对传统技术的缺点进行纠正, 让我们有所期待。
摘要：随着天然气能源地位的日益提升, 天然气脱水工艺技术成为大家研究的又一课题。本文通过相关背景的介绍, 提出了常见的天然气脱水办法, 同时对于细节问题也做了讨论, 对未来的发展趋势进行了展望。
关键词：LNG,天然气,脱水工艺。
参考文献
[1] 何策, 张晓东.国内外天然气脱水设备技术现状及发展趋势[J], 石油机械, 2008, (36) :69-73.
[2] 杨思明.天然气脱水方法[J].中国海上油气, 1999, (11) :6-9.
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