山東化工110·SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2014年第43卷煤制天然氣干燥技術(shù)分析李超帥,李秀鵬,張世鋒(伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司新疆伊寧,835000)摘要:分析了適合煤制天然氣項目的脫水干燥工藝比對了三甘醇脫水技術(shù)在煤制天然氣脫水與在常規(guī)天然氣脫水中的差異,并對干燥裝置在工藝系統(tǒng)中的位置進行了分析。關(guān)鍵詞:三甘醇;脫水;煤制天然氣中圖分類號:TE526·.4文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1008-021X(2014)02-0110-02Analysis of Synthetic Natural Gas drying technologyLI Chao-shuai, LI Xi-peng, ZHANG Shi-feng(Yili Xintian Coal Chemical Co, Ltd, Yining 835000, China)Abstract: Analyzed the suitable Synthetic Natural Gas( SNG drying process, compared triethylene glycol( TEGDehydration Technology in SNG and conventional natural gas, analyzed the position of drying unit in the process system.Key words: triethylene glycol(TEG); dehydration; Synthetic Natural Gas( SNG)我國"富煤、貧油、少氣"的資源現(xiàn)狀和日益增長的對清本低、運行可靠經(jīng)濟效益好等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于使天然氣露潔能源的需求催生了煤制天然氣項目。煤制天然氣工藝中點符合管道輸送要求的場合,三甘醇法脫水在常規(guī)天然氣甲烷化合成的氣體中含有大量的水分,必須對其進行脫水干氣田氣)處理方面有著成熟的應(yīng)用經(jīng)驗口。隨著煤制天然燥,使其達到管道輸送的露點要求。氣的興起,煤制天然氣SNG管道輸送的要求,使得三甘醇脫1煤制天然氣干燥脫水的必要性水技術(shù)在煤制天然氣項目中有著廣泛的應(yīng)用前景。1.1天然氣中含水的危害2.1三甘醇脫水原理在天然氣輸送過程中,溫度降低或壓力升高時,析出的三甘醇又叫做TEC,其分子式為液態(tài)水在管道或設(shè)備中出現(xiàn)兩相流或積液不僅增加流動壓HOCH2CH2QOCH2CH2OCH2CH2OH,三甘醇的強吸水性是由降,還會加速天然氣中酸性組分對管道和設(shè)備的腐蝕液態(tài)它的分子結(jié)構(gòu)決定的每個三甘醇分子都有兩個-OH,羥基水在低于冰點時會結(jié)冰在高于冰點時也會與天然氣中的一可與水分子形成分子間氫鍵類似于水分子與水分子之間的些氣體組分形成固化水合物,嚴(yán)重時會堵塞管道和設(shè)備氫鍵,從而使水締合:xH2O=(H2O)x所以三甘醇可以作為1.2煤制天然氣中含水的原因天然氣深度脫水的溶劑。三甘醇的物理化學(xué)性質(zhì)見表12煤制天然氣甲烷化合成的原理是一氧化碳、二氧化碳與SNG三甘醇脫水工藝流程分為三甘醇吸收脫水和三甘稍微過量的氫氣反應(yīng)生成甲烷和水,并放出大量的熱量。醇再生兩個部分。其反應(yīng)方程式為:三甘醇吸收脫水流程:來自甲烷化合成的濕SNG在CO+3H, =CH,+H,O +206. 2k.mol-I40℃左右、23MPaC下進入到脫水干燥系統(tǒng),首先人口過濾CO,+4H,=CH +2H,0 +165 0k. mol"-分離器分離出凝結(jié)水,然后從脫水吸收塔的下部進入與來自甲烷化合成的氣體用冷卻水降溫到40℃,經(jīng)過氣液分塔上部的三甘醇貧液逆流接觸,SNG經(jīng)塔頂?shù)某鞒綦x器分離水分后,還含有少量的水分不能滿足天然氣管道三甘醇泡沫后從脫水吸收塔頂部出來,再進人產(chǎn)品氣分離器輸送的要求,必須對合成天然氣進行進一步的脫水干燥處對夾帶的三甘醇進行進一步的分離出產(chǎn)品分離器的干SNG理。進入下個工序。為保證吸收效果脫水吸收塔采用規(guī)整填料。在天然氣輸送過程中,一般要求天然氣的水露點必須比表1三甘醇的物理化學(xué)性質(zhì)沿管線各地段的最低溫度低5℃。蒸汽壓沸點相對分凝固點相對分解溫2煤制天然氣干燥工藝/℃子質(zhì)量水溶性度度℃天然氣干燥脫水主要工藝方法有冷卻脫水法溶劑吸收法、固體吸附法等。其中三甘醇脫水技術(shù)具有露點降大成<1.33285.5150.2-7.2完全互溶1.1254206.7收稿日期:2013-12-02作者簡介李超帥(1985-),男漢族,山東金鄉(xiāng)縣伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司,助理工程師學(xué)士,主要從事煤制天然氣的技術(shù)研究。第2期李超帥,等:煤制天然氣干燥技術(shù)分析1112.2SNG三甘醇脫水工藝流程醇再生兩個部分。圖1是SNG脫水干燥工藝流程圖。SNG三甘醇脫水工藝流程分為三甘醇吸收脫水和三甘精餾柱去火炬閃蒸汽TEG重沸器氣氣提柱出口分高器機械及活性炭過濾器顯SNG脫水吸收塔TEF級沖罐過濾分離器循環(huán)泵冷卻器圖1SNG脫水干燥工藝流程圖三甘醇再生流程吸收了濕SNG中水分的三甘醇富液然氣氣流中夾帶的游離液體、水、烴液以及壓縮機潤滑油,從脫水吸收塔的下部排出經(jīng)減壓閥減壓后到精餾柱的上部多采用聚結(jié)過濾器。列管換熱,然后進入三甘醇閃蒸罐,在0.4MPaG的壓力下閃煤制天然氣中甲烷含量在96%左右,其余組分為氫氣、蒸閃蒸出烴類及水排往系統(tǒng)連續(xù)火炬閃蒸后的三甘醇富氮氣水及氬,對入口過濾器分離器的過濾要求相對較低采液分別經(jīng)過機械過濾器活性炭過濾器機械過濾器除去其用普通的濾芯就能滿足除水的要求。中的機械雜質(zhì)及降解有機物。然后進入貧富液換熱器與從3.3三甘醇貧液的冷卻方式不同氣提柱出來的熱的三甘醇貧液換熱換熱后的三甘醇富液進常規(guī)天然氣脫水裝置一體化要求高,進入脫水吸收塔的入精餾柱中精餾熱量由精餾柱底部的三甘醇重沸器提供,三甘醇貧液使用出吸收塔的干SNG進行冷卻。換熱器一般重沸器使用49MPa中壓過熱蒸汽為熱源冷量由脫水吸收塔出來的三甘醇富液提供。精餾柱頂部排出的氣體為水氮置在三甘醇循環(huán)泵后管殼程的壓力均較高設(shè)備投資大,氣及極少量的烴類可排入低壓火炬系統(tǒng)或就地排放。精餾長期使用發(fā)生腐蝕漏點,三甘醇會進人到干SG中,影響天后的三甘醇貧液由重沸器下部進入到氮氣氣提柱中,由熱氮然氣質(zhì)量,增加三甘醇損耗。采用貧液-干SNG換熱器的氣進一步的除去水分,提高三甘醇貧液的濃度,再生后的三優(yōu)點是節(jié)能。甘醇濃度在99%以上。再生后的三甘醇貧液經(jīng)貧富液換熱煤制天然氣裝置配套完善可直接使用循環(huán)水管網(wǎng)中循器冷卻后進入到三甘醇緩沖罐中,出緩沖罐的三甘醇貧液經(jīng)環(huán)水對三甘醇貧液進行降溫。換熱器設(shè)置在三甘醇循環(huán)泵貧液冷卻器降溫后由三甘醇循環(huán)泵加壓到高于SNG系統(tǒng)壓之前,三甘醇在常壓下冷卻壓力等級低設(shè)備投資小。使用力0.2~0.3MPa,從脫水吸收塔的上部進入,完成三甘醇吸循環(huán)水冷卻的缺點是發(fā)生泄漏,循環(huán)水會污染三甘醇貧液,收、再生循環(huán)。使三甘醇濃度降低,造成脫水效果變差3SNG與常規(guī)天然氣三甘醇脫水工藝的差異4天然氣干燥在煤制天然氣系統(tǒng)中的位置3.1三甘醇再生熱源的不同在建的煤制天然氣裝置均是采用的三甘醇脫水常規(guī)天然氣三甘醇脫水裝置多采用火管式三甘醇重沸技術(shù),但三甘醇脫水裝置在整個煤制天然氣系統(tǒng)的器使用干燥后的天然氣作為三甘醇再生的熱源。其主要原位置選擇不盡相同。現(xiàn)有的工藝布置根據(jù)壓縮和干因是氣田產(chǎn)氣點相對較遠,干燥設(shè)備一體化要求高沒有配燥脫水的順序不同有先壓縮后干燥和先干燥后壓套設(shè)施,再生熱源只能選擇干燥后的天然氣作為三甘醇再生的熱源。縮兩種方案。表2是在建煤氣天然氣項目的SNGSNG三甘醇脫水采用中壓過熱蒸汽作為三甘醇再生熱干燥方式。源。煤制天然氣項目中空分熱電、水處理等配套設(shè)施齊全,表2在建煤制天然氣項目的SNG干燥方式廠內(nèi)有高、中低壓蒸汽管網(wǎng)特別是甲烷化合成系統(tǒng)中即可項目名稱大唐克獻煤新疆慶華伊犁新天副產(chǎn)52MPaC460℃的中壓過熱蒸汽采用中壓過熱蒸汽作制天然氣煤制氣煤化工為三甘醇再生的熱源能有效地利用甲烷化合成副產(chǎn)的蒸汽,設(shè)備提供商加拿大普帕克成都賽普瑞興成都賽普瑞興平衡蒸汽管網(wǎng)。干燥方式先壓縮后干燥先壓縮后干燥先干燥后壓縮32入口過濾分離的過濾要求不同常規(guī)天然氣脫水裝置要求進料過濾器必須能過脫除天下轉(zhuǎn)第113頁第2期孫玉祿,等固體發(fā)酵染菌的防控113濃度為02mg/m3,故消毒必須在無人條件下進行。消毒后表面使蛋白質(zhì)變性凝固和溶解類脂,達到對細菌、芽孢、真須在關(guān)機40min后方能進入車間。一般而言,臭氧消毒時室菌和病毒等微生物的殺滅效果。每立方米空間用福爾馬林內(nèi)相對濕度≥70%,臭氧濃度≥20mg/m3,消毒時間為30min28mL水14m高錳酸鉀14g先將水倒人耐腐蝕的陶瓷容以上,殺菌率達93%-100%①。器內(nèi),然后加人高錳酸鉀攪拌均勻,再加入福爾馬林。一經(jīng)3.2紫外線消毒開始熏蒸人員立即撤離。消毒時間為12~24h。消毒完畢紫外線對細菌病毒、真菌、芽孢衣原體等均有殺滅作后,打開門窗,通風(fēng)換氣3~4d,方可使用。用,殺菌效率可達96%-99.9%。總之,發(fā)酵工作不允許有半點馬虎。細節(jié)決定成敗,這不同微生物對紫外線照射的敏感性不同,細菌芽孢對紫句話用在發(fā)酵生產(chǎn)中非常恰當(dāng)。預(yù)防為主,發(fā)酵生產(chǎn)中要嚴(yán)外線的抗性比繁殖體細胞大。微生物的數(shù)量越多需要產(chǎn)生格控制好每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)杜絕染菌隱患。相同致死作用的紫外線照射劑量也就越大因此,污染嚴(yán)重的參考文獻地方需要加大照射劑量。紫外燈的使用時間和輻照強度成[1]冒永松.發(fā)酵染菌問題的預(yù)防[J].發(fā)酵科技通訊,反比,使用超過1000h后,產(chǎn)生的紫外線的強度就嚴(yán)重衰退2008,37(2):33-35了,因此使用過程中需要記錄使用時間,以作為更換燈管的[2]黃儒強,李玲.生物發(fā)酵技術(shù)與設(shè)備操作[M].北京:依據(jù)。紫外線的穿透力較弱,空氣中的塵埃會明顯降低滅菌化學(xué)工業(yè)出版社,2006的效果。每次使用前建議使用酒精棉球擦拭燈管,消毒時,[3]佚名食品車間各種空氣消毒設(shè)備的利弊[J飲料工車間內(nèi)保持清潔干燥減少塵埃和水霧溫度低于20℃或高業(yè),2012,15(9):46-47.于40℃、相對濕度大于60%應(yīng)該適當(dāng)延長照射時間。紫外[4]薛廣波.實用消毒學(xué)[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,線的輻照對人體皮膚、眼睛有危害,所以也不能在有人情況1986下使用。3.3福爾馬林熏蒸消毒本文文獻格式:孫玉祿,周立娟,李鑫等.固體發(fā)酵染菌原理是高錳酸鉀與甲醛發(fā)生反應(yīng)可產(chǎn)生大量的熱量,的防控[J]山東化工2014,43(2):12-11)使藥液沸騰,使甲醛以氣體形式揮發(fā),擴散于空氣中和物體69959e9ese9°99999999w9.9299999999999999.3999.95992(上接第11l頁)求。4.1先壓縮后千燥其缺點是:濕SNG含水量大達到管道輸送要求的露點先壓縮后干燥的流程為:從甲烷化合成來的濕SNC先需要脫除的水分含量大三甘醇循環(huán)量大再生負(fù)荷高蒸汽經(jīng)過壓縮升壓到10MPaG左右,然后進人脫水干燥系統(tǒng)。消耗大。其優(yōu)點是經(jīng)過壓縮后SNG壓力升高,一部分水在壓縮5結(jié)論過程中脫除濕SNG含水量降低,達到管道輸送要求的露點煤制天然氣作為新興產(chǎn)業(yè),干燥脫水技術(shù)是SNG進入需要脫除的水分含量降低,響應(yīng)需要的三甘醇循環(huán)量小,三管道輸送的把關(guān)工序在常規(guī)天然氣脫水中廣泛使用的三甘甘醇系統(tǒng)再生的負(fù)荷低即經(jīng)過壓縮后再脫水更容易達到相醇脫水技術(shù)經(jīng)過部分改造后能夠用于煤制天然氣的干燥脫應(yīng)的露點要求。水,為煤氣天然氣的管道輸送提供有力保障。先壓縮還是先缺點是隨著SNG氣體壓力的升高需要提高入口過濾干燥各有優(yōu)劣,到底采用哪種干燥方式還要根據(jù)項目實際情器脫水吸收塔及出口分離器的壓力等級增加設(shè)備投資;需況具體分析。要提高三甘醇循環(huán)泵的出口壓力,增加設(shè)備投資和能耗;壓參考文獻縮后可能會有潤滑油進人到SNG中,對干燥入口過濾器的[1]王遇冬天然氣處理與加工工藝[M]北京:石油工業(yè)出要求高;進入壓縮機系統(tǒng)SNG含水量大,增加壓縮機能耗,版社,1999同時增加壓縮機級間及級后脫水量,增大設(shè)備投資。[2]王淑娟天然氣處理工藝技[M].北京:石油工業(yè)出版4.2先干燥后壓縮社,2008先干燥后壓縮的流程為:從甲烷化合成來的濕SNC經(jīng)[3]油氣田及管道建設(shè)設(shè)計專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會SYT0602脫水裝置脫水干燥后進入到SNG壓縮單元。2005甘醇型天然氣脫水裝置規(guī)范[S].北京:石油工業(yè)其優(yōu)點是:干燥系統(tǒng)的壓力低,對入口過濾器、脫水吸收出版社,2005.塔及出口分離器的壓力等級要求低;三甘醇循環(huán)泵的輸出壓力低能耗小;甲烷化合成的SNG直接進人干燥系統(tǒng),SNG本文文獻格式:李超帥,李秀鵬張世鋒煤制天然氣干不含油,對入口過濾器的過濾能力要求低;進入到壓縮系統(tǒng)燥技術(shù)分析[J].山東化工,2014,43(2):110-111的SNC含水量低降低壓縮機負(fù)荷和對級間脫水設(shè)備的要113.)