分子篩吸附法在高酸性天然氣脫水中的應(yīng)用

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1、118石?油?與?天?然?氣?化?工?　?　　　　　　　　　　　　　　　　　　CHEM?ICAL?EN?G?IN?EER?IN?G?O?F?O?IL?&?GAS?　　　?　　　　　　　　　　　2007　分子篩吸附法在高酸性天然氣脫水中的應(yīng)用羅小軍?　劉曉天?　萬書華(中石油西南油氣田公司羅家寨氣田地面工程建設(shè)項目部?)　　摘?　要?　天然氣脫水方法有低溫分離法?、溶劑吸收法?、固體干燥劑吸附法?。本文對采用吸附法脫水的原因?、分子篩吸附劑的選擇?,以及吸附脫水的原理?、羅家寨氣田分子篩脫水工藝流程的確定和可行性進(jìn)行了闡述?,并提出了操作中需注

2、意的問題和建議?。關(guān)鍵詞?　分子篩?　吸附法?　脫水?　應(yīng)用　　羅家寨氣田為高酸性天然氣氣田?,其酸性組分H2?S含?量?為?9.?5%?～?11.?5%?,?CO2?含?量?為?5%?～10%?,到凈化廠的集輸干線長達(dá)?29.?2?km?,在輸送過程中會析出游離水?,不但容易形成水合物堵塞管道?,而且會對管線造成嚴(yán)重腐蝕?。因此?,各單井站的天然氣集中脫水處理后輸送?,對集輸干線的管理?、安全運行和維護(hù)都具有重要意義?。1　高酸性天然氣脫水方法選擇天然氣常用的脫水方法有低溫分離法?、溶劑吸收法和固體干燥劑吸附法?。低溫分離法一般采用注醇節(jié)流膨

3、脹制冷?,一般和輕烴回收過程相結(jié)合?,適合于高壓且有足夠自由壓降可利用的天然氣?。氣田運行一定年限后壓力降低不能滿足制冷要求時?,需外補冷或增壓后節(jié)流?,非常不經(jīng)濟(jì)?。故不考慮該方法?。溶劑吸收法是根據(jù)吸收原理?,采用一種親水液體與天然氣逆流接觸?,從而脫出氣體中的水蒸汽?。其中由于三甘醇?(?TEG)的熱穩(wěn)定性好?,易于再生?,攜帶損失量小?,露點可降至?-?34℃,因此?TEG得到了普遍的運用?。固體吸附法是利用多孔的干燥劑表面吸附濕天然氣中的水分子以脫除天然氣中飽和水?。該類方法中分子篩脫水應(yīng)用最廣泛?,技術(shù)成熟可靠?,脫水后干氣水露點可

4、達(dá)到?-?100℃,操作簡單?,占地面積小?,對進(jìn)料氣的溫度?、壓力和流量變化不敏感?。TEG工藝和固體吸附脫水工藝相比?,?TEG工藝具有投資較低?,再生所需熱量小?,操作成本相對更低?,壓降小等特點?。但?TEG工藝往往用于天然氣脫硫后的脫水或?H2?S含量低于?2%的低酸性天然氣脫水?,用于高酸性天然氣脫水將存在以下問題?:(1)?采用常規(guī)的?TEG流程?,其閃蒸氣和再生氣中?H2?S含量將分別達(dá)到?65%和?35%以上?,經(jīng)過焚燒后?,?SO2?排放量超過國家允許的排放標(biāo)準(zhǔn)?。(2)?當(dāng)高含硫天然氣與?TEG溶液接觸?,?H2?S會溶

5、解到?TEG溶液中生成具有腐蝕性酸性化合物?,其溶解量隨分壓的增加而增加?,不僅會導(dǎo)致溶液?pH值下降?,而且也會使?TEG變質(zhì)?。對于羅家寨氣田氣質(zhì)條件?,?1?L?三甘醇溶液中將溶解?150?L?H2?S。(3)?TEG脫水裝置本身就存在腐蝕問題?,處理高含硫天然氣則腐蝕更加嚴(yán)重?。主要來自?TEG的熱降解?、氧化降解及與?H2?S、CO2?反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)降解物引起裝置嚴(yán)重腐蝕?。(4)?進(jìn)入?TEG溶液中的固體雜質(zhì)?、鹽分?、緩蝕劑?、液烴和降解產(chǎn)物會引起溶液發(fā)泡?,造成吸收塔頂大量霧沫夾帶?,勢必增加?TEG溶液損失?。而固體吸附劑脫水

6、的再生氣返回原料氣中?,沒有廢氣排放?,也沒有動力設(shè)備與高酸性氣體接觸?,更不會有發(fā)泡等問題?,裝置操作簡單?,自動化程度高?,在國外高含硫氣田開發(fā)中有成功的運用?,因此?,羅家寨高含硫氣田擬采用固體吸附劑脫水工藝?。2　吸附劑的選擇固體吸附法脫水主要采用的吸附劑有活性氧化　第?36卷?　第?2期?　?　?　?　　　　分子篩吸附法在高酸性天然氣脫水中的應(yīng)用119鋁?、硅膠和分子篩?。在較高溫度下分子篩的濕容量比其他吸附劑高活性氧化鋁主要成分為部分水合的?、多孔和無得多?,見圖?2[?1]。由圖?2可知?,各種吸附劑的濕容量定形的氧化鋁

7、?,并含有少量的其他金屬化合物?。其干燥后的氣體露點可達(dá)?-?60℃,由于氧化鋁呈堿性?,可與無機酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?,故不宜處理酸性天然氣?。硅膠是一種晶粒狀無?定形?氧化?硅?,?分?子式?為SiO2.?nH2?O。硅?膠?干?燥?后?的?氣?體?露?點?可?達(dá)?到?-60℃,再生溫度比活性氧化鋁和分子篩都低?,吸水能力強?,但容易被液態(tài)水損壞和緩蝕劑腐蝕?,從而使其結(jié)構(gòu)受到破壞并影響其脫水能力?。分子篩是一種硅鋁酸鹽類晶體?(人工合成沸石?)?,呈球形或圓柱形顆粒狀?。分子篩的化學(xué)式為?:M?x[?(A?lO2?)?x?(?SiO2?)?y?

8、].?z?H2?O?[M?=Na,?K,?Ca,M?g?]分子篩與活性氧化鋁?、硅膠相比?,具有以下特點?:(1)?分子篩的吸附選擇性強?。分子篩對水