4.2.2 天然气脱水

从油、气井采出并脱硫后的天然气中一般都含有饱和水蒸气，在外输前通常要将其中的水蒸气脱除至一定程度，使其露点或水含量符合管道输送的要求。此外，为了防止天然气在压缩天然气加气站的高压系统和天然气冷凝液回收及天然气液化装置的低温系统形成水合物或冰堵，还应对其深度脱水。脱水前原料气的露点与脱水后干气的露点之差称为露点降。常用露点降表示天然气的脱水深度或效果，而干气露点或水含量则应根据管道输送的要求和天然气冷凝液回收及天然气液化装置的工艺要求而定，然后按照不同的露点降、干气露点或水含量选择合适的脱水方法。

天然气脱水有冷却法、吸收法和吸附法等，其中吸收法主要用于使天然气露点符合管输要求的场合，而吸附法脱水则主要用于天然气冷凝液回收、天然气净化装置以及压缩天然气加气站。图4-3所示为三甘醇脱水工艺流程。此工艺流程由高压吸收及低压再生两部分组成，原料气先经分离器1（洗涤器）除去游离水、液烃和固体杂质，如果杂质过多，还要采用过滤分离器。由原料气分离出的气体进入吸收塔2的底部，与向下流过各层塔板或填料的甘醇溶液逆流接触，使气体中的水蒸气被甘醇溶液吸收。离开吸收塔的干气经气体/贫甘醇换热器先使贫甘醇进一步冷却，然后进入管道外输。

吸收了气体中的水蒸气的甘醇富液从吸收塔下侧流出，先经高压过滤器（图4-3中未画出）除去原料气带入富液中的固体杂质，再经再生塔顶回流冷凝器及贫/富甘醇换热器7预热后进入闪蒸罐4，分出被富甘醇吸收的烃类气体（闪蒸气）。此气体一般作为本装置燃料用，但含硫闪蒸气则应灼烧后放空。从闪蒸罐底部流出的富甘醇经过纤维过滤器（滤布过滤器、固体过滤器）和活性炭过滤器6，除去其中的固、液杂质后，再经贫/富甘醇换热器7进一步预热后进入再生塔9的精馏柱。从精馏柱流入再沸器的甘醇溶液加热至177～204℃，通过再生脱除所吸收的水蒸气后成为贫甘醇。为使再生后的贫甘醇液质量分数在99%以上，通常还需向再沸器10或汽提段中通入汽提气，即采用汽提法再生。

三甘醇脱水装置吸收系统主要由吸收塔和再生系统组成。再生系统包括再生塔9、再沸器10及缓冲罐8等。吸收塔一般由底部的分离器、中部的吸收段及顶部的除沫器组合成一个整体。吸收段采用泡罩和浮阀塔板，也可采用填料。三甘醇溶液的吸收温度一般为20～50℃，最好在27～38℃，吸收塔内压力为2.8～10.5MPa，最低应大于0.4MPa。

图4-3  三甘醇脱水工艺流程

1—原料气分离器；2—吸收塔；3—气体/甘醇换热器；4—闪蒸罐；5—甘醇泵；6—活性炭过滤器；7—贫/富甘醇换热器；8—缓冲罐；9—再生塔；10—再沸器

大多数气田是用集中处理来分离天然气中的H₂和CO₂，通常也都采用吸收分离法。有许多有机溶剂可用作吸收剂，可借化学或物理原理分别或同时将CO₂和H₂S吸收脱除。

经脱除CO₂和H₂S后的天然气一般已相当干燥，可直接送入输气管道。如果还需将天然气中C₂以上的烃类用深冷法分离，可在深冷之前用活性Al₂O₃、硅胶（干燥至露点-40℃）或分子筛（干燥至露点-70℃）使气体干燥。否则，虽然湿含量已很低，但还会因结冰而使深冷装置入口堵塞。