天然氣的脫水方法(我想知道天然氣脫水工藝)
1.我想知道天然氣脫水工藝
含硫天然氣中含有硫化氫、有機(jī)硫（硫醇類）、二氧化碳、飽和水以及其它雜質(zhì)，因此需將其中的有害成分脫除，以滿足工廠生產(chǎn)和民用商品氣的使用要求。
各國的商品天然氣標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，主要是需滿足管道輸送要求的烴露點(diǎn)和水露點(diǎn)，同時對天然氣中硫化氫、硫醇、二氧化碳的最高含量和低燃燒值有要求。原料天然氣組成和商品天然氣的要求不同，所選擇的天然氣凈化工藝技術(shù)方案也是不同的，本文將結(jié)合哈薩克斯坦國某油氣處理廠處理的天然氣的組成和需輸往國際管道中的產(chǎn)品天然氣的要求，提出含硫天然氣脫硫脫水工藝技術(shù)方案的選擇方法。
2 原料天然氣條件 哈薩克斯坦國某油氣處理廠處理的油田伴生天然氣主要條件為： 1）處理量600*104m3/d （標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為0℃，101.325kPa，以下同）； 2）壓力為0.7MPa，為滿足管輸壓力和凈化工藝需要，經(jīng)增壓站升壓后進(jìn)裝置壓力為6.8MPa; 3）主要組成 組分 組成（mol%） C1 75.17 C2 9.44 C3 7.21 C4 3.35 C5+ 1.06 CO2 0.71 H2O 0.51 H2S 36g/m3 硫醇硫 500mg/m3 3 商品天然氣技術(shù)指標(biāo) 該廠商品天然氣將輸往國際管道，需滿足ОСТ51.40-93標(biāo)準(zhǔn)的要求，應(yīng)達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)為： 1）出廠壓力6.3MPa; 2）水露點(diǎn)≤ -20℃； 3）烴露點(diǎn)≤ -10℃； 4）硫化氫（H2S）≤7mg/m3; 5）硫醇硫（以硫計）≤16mg/m3; 6）低燃燒熱值≥32.5MJ/m3。 4 工藝路線初步選擇 根據(jù)原料天然氣條件和商品天然氣技術(shù)指標(biāo)，工廠總工藝流程框圖見圖1。
油田伴生天然氣經(jīng)增壓站增壓后，至天然氣脫硫脫水裝置進(jìn)行處理，需脫除天然氣中絕大部分的H2S和RSH，以滿足產(chǎn)品天然氣中硫化氫和硫醇硫含量的技術(shù)指標(biāo)；同時需脫除天然氣中絕大部分的水，以滿足產(chǎn)品天然氣水露點(diǎn)的技術(shù)指標(biāo)，同時為回收更多的液化氣和輕油產(chǎn)品，脫水深度還需滿足后續(xù)的輕烴回收裝置所需的水露點(diǎn)≤-35℃的要求。而原料氣中CO2的含量較低，為0.71%(mol)，商品天然氣的低燃燒熱值≥32.5MJ/m3，可不考慮脫除。
經(jīng)天然氣脫硫脫水裝置處理的干凈化天然氣經(jīng)輕烴回收裝置回收天然氣中的輕烴（C3以上），生產(chǎn)液化氣和輕油產(chǎn)品，并使商品天然氣滿足烴露點(diǎn)≤ -10℃的技術(shù)指標(biāo)。 脫硫裝置脫除的酸性氣體，主要由H2S、RSH、CO2、H2O等組成，輸往硫磺回收裝置回收硫磺，經(jīng)硫磺成型設(shè)施生產(chǎn)硫磺產(chǎn)品，硫磺回收裝置尾氣經(jīng)尾氣處理裝置處理后經(jīng)燃燒后排放大氣。
本文以下部分主要討論脫硫脫水裝置如何選擇合理的工藝技術(shù)方案，以使脫硫脫水裝置的產(chǎn)品氣中硫化氫、硫醇含量合格，水露點(diǎn)能滿足商品天然氣和后續(xù)的輕烴回收裝置的要求。 5 脫水工藝方案的初步選擇 通常采用的脫水工藝方法有溶劑脫水法和固體干燥劑吸附法。
溶劑吸收法具有設(shè)備投資和操作費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)，較適合大流量高壓天然氣的脫水，其中應(yīng)用最廣泛的為三甘醇溶液脫水方法，但其脫水深度有限，露點(diǎn)降一般不超過45℃。而固體干燥劑吸附法脫水后的干氣，露點(diǎn)可低于-50℃。
由于本方案脫水裝置產(chǎn)品天然氣要求水露點(diǎn)≤-35℃，溶劑脫水法難以達(dá)到因此需采用固體干燥劑脫水工藝，如分子篩脫水工藝。 6 脫硫脫硫醇工藝方案的初步選擇 本方案需處理的伴生天然氣中H2S含量為36g/m3，硫醇含量為500mg/m3，而且天然氣處理量達(dá)到600*104m3/d，規(guī)模較大，目前國內(nèi)單套脫硫裝置最大處理能力僅為400*104m3/d。
通常采用的脫硫脫硫醇的方法有液體脫硫法和固定床層脫硫法。 如果采用單一的固定床層脫硫法，如分子篩脫硫脫硫醇工藝，根據(jù)本方案需處理的天然氣的流量和含硫量，按10天切換再生一次計算，10天內(nèi)需脫除的硫化氫量為2.16*106kg，約需要DN3000的分子篩脫硫塔500座，這顯然是不可行的。
目前國內(nèi)較為成熟可行的液體脫硫工藝方法為醇胺法，因?yàn)楹蛱烊粴庵型瑫r存在硫醇，所以可選擇砜胺法來脫除硫化氫和硫醇。該工藝方法較為成熟，可把天然氣中的硫化氫脫除至≤7mg/m3，同時對天然氣中硫醇的平均脫除率為75%，則產(chǎn)品天然氣中的硫醇硫含量為125mg/m3，尚不能達(dá)到硫醇硫≤16mg/m3的技術(shù)指標(biāo)，此時可采用固定床層脫硫醇工藝，如分子篩脫硫醇工藝來脫除天然氣中剩余的硫醇。
本方案還可以采用堿洗脫硫醇工藝來脫除天然氣中的硫醇，為減少生產(chǎn)過程中堿的耗量和產(chǎn)生的廢堿量，前面的醇胺法脫硫裝置需采用一乙醇胺工藝，以脫除天然氣中的大部分硫化氫和二氧化碳。 7 脫硫脫水工藝方案的比選 由5和6所述，脫硫脫水工藝方案有以下兩個較為可行的方案： 1）方案一：砜胺法脫硫+分子篩脫水脫硫醇 該方案工藝框圖見圖2，經(jīng)增壓站升壓的含硫天然氣進(jìn)入砜胺法脫硫裝置脫除幾乎全部的H2S和75%的硫醇，然后進(jìn)入分子篩脫水脫硫醇裝置脫除水分和剩余的硫醇，凈化天然氣經(jīng)輕烴回收裝置回收液化氣和輕油產(chǎn)品。
脫水脫硫醇裝置的分子篩再生氣需增壓后再返回至砜胺法脫硫裝置進(jìn)行脫硫，是一個循環(huán)的流程。 2）方案二：一乙醇胺法脫硫+堿洗脫硫醇+分子篩脫水 該方案工藝框圖見圖3，經(jīng)增壓站增壓的含硫天然氣進(jìn)入一乙醇胺法脫硫裝置脫除幾乎全部的H2S和CO2，然后進(jìn)入堿洗脫硫醇裝置脫除幾乎全部的的硫醇，脫除硫化物后的天然氣進(jìn)入。
