一种超重力法三甘醇天然气脱水系统及其工艺技术方案

本发明专利技术公开一种超重力法三甘醇天然气脱水系统，该系统中过滤分离器的出口与第一超重力机的侧端进口连接，第一超重力机的上部出口与气液分离器的进口连接，第一超重力机的下部出口与换热器的进口连接，换热器的出口与缓冲罐的进口连接，缓冲罐的出口与第二超重力机的上部进口连接，第二超重力机的上部出口与闪蒸罐的进口连接，闪蒸罐的出口与泵的入口连接，泵的出口与第一超重力机的上部入口连接。该系统利用超重力机强化吸收反应的特点，并结合三甘醇的高效性，具有设备结构简单、占地面积小、易于成撬、操作弹性大、效率高等优势，是一种针对海上平台天然气中水分脱除新技术。

【技术实现步骤摘要】
一种超重力法三甘醇天然气脱水系统及其工艺
本专利技术涉及石油气体处理加工
更具体地，涉及一种超重力法三甘醇天然气脱水系统及其工艺。
技术介绍
天然气在离开油藏时通常含有水蒸气，水蒸气在天然气的压力和温度改变时容易形成水化物，水化物的局部积累会限制管线中天然气的流通率，增加管线压降，降低输气量，严重时会堵塞管道，导致输气中断。同时，天然气中的水分也是造成设备、仪表和管线腐蚀破坏的主要因素，水的存在可能会造成在气温较低时形成水化物冻堵，使微量水成为冰粒而损坏或击穿机械设备壳体，因此为了保证天然气的热值，商品天然气气质标准对供终端用户的天然气的水露点有明确的要求：外输天然气的水露点标准为-10℃，因此必须对天然气进行脱水处理。当前，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，目前广泛使用的是甘醇吸收脱水和分子筛吸附脱水两种工艺方法。这两种方法的应用界限为要求净化后天然气中含水量的多少，也就是天然气水露点是多少。天然气脱水工艺大多使用的是三甘醇脱水系统，该系统分为脱水系统和再生系统，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(空冷)闪蒸罐等，天然气和贫甘醇需要在接触塔中完成水分子的交换。天然气三甘醇脱水系统尽管是当今普遍应用的工艺，但是缺点却不容忽视。1、由于海上天然气生产波动较大，造成三甘醇流失较多，水处理露点较高；2、塔设备脱水平衡度较低，很难达到出口气体露点要求；3、塔设备三甘醇脱水系统比较复杂；4、三甘醇溶液再生过程的能耗比较大；5、塔设备占地面积大、传质效率低、处理能力受限，在海上平台使用具有较大的局限性，其较大的体积将增加平台面积，直接导致投资大幅增加。当前，已经公布的天然气脱水的专利工艺，很难解决上述的相关问题。中国专利201210188626.0公开的油田天然气脱水装置，采用的吸附塔工艺，占地面积大，设备高度较高，脱水效率较低，很难应用于海上平台。中国专利201010013703.X和201020019690.2公开的天然气超重力脱水装置，采用多根超重力分离管连通上下叠加的两个缓冲罐，可脱除半径10μm的液滴，但是，该设备需要求天然气多次经过分离管进行分离，压降较大，设备工作效率不高，此外，两个缓冲罐占地面积较大，内部压力不稳定极易发生危险。中国专利201010519341.1公开的应用于高含硫天然气的净化气脱水工艺，采用的是塔设备，占地面积较大，也很难满足海上平台对于设备尺寸的要求。200710101510.8公开的一种天然气超音速脱水方法，利用天然气自身的能量进行换热脱水，不需要外部能源动力，节约了能耗，但是，须经五步脱水，流程较为复杂，且占地面积较大，不适合于海上平台使用。
技术实现思路
本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种超重力法三甘醇天然气脱水系统，该系统的吸收和再生过程均采用超重力机，并结合了三甘醇法天然气脱水的优势，这样不仅能够保证进口气波动较大时，出口气水含量维持在要求范围内，使得出口水露点达到标准，而且简化了天然气脱水系统，利用超重力机占地面积小的特点，也达到了海上平台对设备尺寸的要求，更加有利于大规模工业化应用。为解决上述第一个技术问题，本专利技术采用下述技术方案：一种超重力三甘醇法天然气脱水系统，所述脱水系统包括气液分离器、过滤分离器、第一超重力机、泵、闪蒸罐、缓冲罐、第二超重力机和换热器；所述过滤分离器的出口与第一超重力机的侧端进口连接，所述第一超重力机的上部出口与分离器的进口连接，所述第一超重力机的下部出口与换热器的进口连接，所述换热器的出口与缓冲罐的进口连接，所述缓冲罐的出口与第二超重力机的上部进口连接，所述第二超重力机的上部出口与闪蒸罐的进口连接，所述闪蒸罐的出口与泵的入口连接，所述泵的出口与第一超重力机的上部入口连接。本专利技术所要解决的第二个技术问题，是使用上述系统进行超重力三甘醇法天然气脱水的工艺，包括如下步骤：(1)压力为0-10MPa的原料气体进入第一超重力机，在第一超重力机中与吸收剂逆流接触，原料气的水分被吸收后排出第一超重力机；(2)步骤(1)中的吸收剂吸收水分后排出第一超重力机，进入第二超重力机再生；(3)步骤(2)中再生后的吸收剂再次进入第一超重力机吸收原料气中的水分。优选地，步骤(1)所述原料气为含水的天然气或油田伴生气，所述吸收剂为贫液三甘醇。优选地，步骤(1)所述吸收剂与原料气的体积比为1：50-1：300。优选地，步骤(1)中原料气脱水的平衡度达到95％以上，出口露点达到-10℃以下。优选地，步骤(1)所述吸收超重力机为外循环超重力机，步骤(2)所述再生超重力机为外循环超重力机或者内循环超重力机。优选地，步骤(1)中吸收超重力机的重力加速度为10-500g，步骤(2)中再生超重力机的重力加速度为10-500g。三甘醇溶液具有热稳定性好、沸点高、蒸汽压低、易于再生、吸湿性很高、携带损失量小、运行可靠等优点。充分利用超重力机处理量大、效率高的优势，液气比的处理范围较大，较低的液气比就能够达到理想的效果，减少贫液三甘醇的用量，节约能耗。吸收和再生均采用超重力机，不仅是因为超重力本身的优势，而且，利用超重力机能够达到塔式设备所难以达到的原料气脱水平衡度和出口露点。此外，通过调节超重力机的重力加速度可以有效的控制出口气体的水含量，也即脱水平衡度，以及出口气体的露点。因此，正是上述的优选条件使得超重力三甘醇法天然气脱水工艺远远优于传统的塔式脱水工艺。本专利技术的有益效果如下：1)超重力脱水吸收装置内部转子的气液接触元件由不锈钢丝网填料和液体分布器组成，气液两相以液滴、液膜和液丝的形式充分接触，提高了水分吸收的效果，具有较高的脱水效率；2)超重力脱水再生装置内部富液不断的在填料层循环往复，使得液相中的水分尽可能的挥发出去，从气相出口离开，提高了再生效率，得到三甘醇贫液；3)这种设计较好解决了原工艺脱水系统复杂，耗能大等劣势，更加利于工业化应用。4)结合本专利技术技术中所述的超重力反应脱水和再生装置、闪蒸罐与再生罐组成超重力脱水工艺，实现了超重力技术与传统三甘醇脱水塔工艺的有机结合。整套工艺与原有的传统塔式脱水相比，具有吸收传质效果好、脱水平衡度高、出口露点低、设备占地面积小、开停车容易等特点。附图说明图1超重力法三甘醇天然气脱水系统示意图。图1中，1-气液分离器，2-过滤分离器，3-第一超重力机，4-泵，5-闪蒸罐，6-缓冲罐，7-第二超重力机，8-换热器具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围图1示出超重力法三甘醇天然气脱水工艺流程图。将两台超重力机与气液分离器1、过滤分离器2、闪蒸罐5、换热器8、缓冲罐6和泵4等组成超重力法三甘醇天然气脱水系统。以三甘醇TEG为吸收剂，脱除天然气或者伴生气中的水分。将一定处理量的原料气预处理，经过过滤分离器2去除其中微小的液、固体杂质，由旋转床的侧面进入第一超重力机3，贫液TEG吸收剂由第一超重力机3上端液体分布器进入第一超重力机3中部空腔，以一定的流量均匀的喷射在填料层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超重力三甘醇法天然气脱水系统，其特征在于：所述脱水系统包括气液分离器(1)、过滤分离器(2)、第一超重力机(3)、泵(4)、闪蒸罐(5)、缓冲罐(6)、第二超重力机(7)和换热器(8)；所述过滤分离器(2)的出口与第一超重力机(3)的侧端进口连接，所述第一超重力机(3)的上部出口与气液分离器(1)的进口连接，所述第一超重力机(3)的下部出口与换热器(8)的进口连接，所述换热器(8)的出口与缓冲罐(6)的进口连接，所述缓冲罐(6)的出口与第二超重力机(7)的上部进口连接，所述第二超重力机(7)的上部出口与闪蒸罐(5)的进口连接，所述闪蒸罐(5)的出口与泵(4)的入口连接，所述泵(4)的出口与第一超重力机(3)的上部入口连接。

【技术特征摘要】
1.一种超重力三甘醇法天然气脱水系统，其特征在于：所述脱水系统包括气液分离器(1)、过滤分离器(2)、第一超重力机(3)、泵(4)、闪蒸罐(5)、缓冲罐(6)、第二超重力机(7)和换热器(8)；所述过滤分离器(2)的出口与第一超重力机(3)的侧端进口连接，所述第一超重力机(3)的上部出口与气液分离器(1)的进口连接，所述第一超重力机(3)的下部出口与换热器(8)的进口连接，所述换热器(8)的出口与缓冲罐(6)的进口连接，所述缓冲罐(6)的出口与第二超重力机(7)的上部进口连接，所述第二超重力机(7)的下部出口与闪蒸罐(5)的进口连接，所述闪蒸罐(5)的出口与泵(4)的入口连接，所述泵(4)的出口与第一超重力机(3)的上部入口连接；所述缓冲罐(6)是由贫/富液换热盘管组成。2.一种利用如权利要求1所述的超重力三甘醇法天然气脱水系统进行脱水的工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：(1)压力为0-10MPa的原料气体进入第一超重力机，在第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建峰，梁作中，赵宏，罗勇，初广文，邹海魁，
申请(专利权)人：北京化工大学，苏州海基环能科技有限公司，北京化工大学苏州相城研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11