分子篩吸附塔為復合床層;上層填裝高度為2.2m的RK-38型脫水分子篩11m
3(可從天然氣中吸附H
2O、H
2S、COS和甲硫醇,但主要作用是脫水);下層填裝高度為4.3m的RK-33型脫硫醇分子篩21m
3。分子篩均為美國UOP公司產品。
來自增壓站的原料氣經過濾分離器除去攜帶的液烴、潤滑油后自上而下進入分子篩吸附塔A、B中脫水和脫硫醇,再經粉塵過濾器除去分子篩粉塵后,大部分作為商品氣外輸;少部分作為再生冷卻氣(其量約為原料氣的6.35%)自上而下通過已完成再生加熱過程的塔C,將該塔分子篩床層冷卻至50℃,同時本身得以預熱,出塔C后再經加熱爐加熱至300%,自下而上通過已完成吸附過程的分子篩塔D,將該塔床層逐漸加熱至272%,使分子篩上的水分和硫醇脫附并進入再生氣中。此含硫再生氣經空冷器冷卻至約50%,使其中的大部分水蒸氣冷凝并去三相分離器進行分離。分離出的含硫再生氣去新廠脫硫裝置處理,污水去污水處理系統,液烴去閃蒸罐中閃蒸。
裝置每4h切換一次,每次切換約需20min。2005年底曾對該裝置的實際運行情況進行了考核??己私Y果表明,在每一循環(huán)周期內商品氣中硫醇含量遠小于16mg/m3,水含量小于24mg/m3,水露點小于-20℃,達到了設計指標。
2. 印度Basin天然氣處理廠
該廠也采用了分子篩脫水脫硫醇方法,詳見文獻[1],此處不再多述。
??????(二) 羅家寨氣田高含硫天然氣脫水
羅家寨氣田高含硫天然氣中H2S含量為9.5%~11.5%,CO2含量為7%~8%。由于各單井站去處理廠的集氣干線長達29.2km,在集氣過程中析出冷凝水后不僅會形成水合物堵塞管線,而且可對管線造成嚴重腐蝕。因此,各單井站的天然氣需要集中脫水后再去集氣干線。
如果采用TEG脫水,將會帶來以下問題:①閃蒸氣和再生氣中的H2S含量將分別達到65%和35%以上,經過焚燒后的SO2排放量超過國家允許的排放標準;②大量的H2S會溶解到TEG溶液中,不久導致溶液pH值降低,而且也使溶液變質;③氣體所攜帶的固體雜質、鹽分、緩蝕劑、烴液等會使吸收塔中溶液起泡,造成塔頂大量霧沫夾帶,增加TEG溶液損失。因此,羅家寨氣田采用了分子篩脫水工藝,由集氣站來的原料氣經AW-500抗酸性分子篩脫水后再去集氣干線。
該脫水工藝為兩塔流程,脫水周期為8h,再生加熱及冷卻各為4h,其特點是:①由于對脫水后的氣體露點要求不高(≤10℃),故采用濕氣再生;②再生加熱及冷卻分子篩床層均采用濕氣上進下出流程,加熱結束時干燥器底部床層仍含有少量水分,可抑制氣體中的H2S和CO2反應生成COS;③為使進入干燥器的氣體均勻分布,不僅入口設有氣流分配器,而且分子篩床層頂部還鋪有一層100mm厚、ф16的Denstone氧化鋁球(其結構與活性氧化鋁不同,不會被酸性氣體破壞)。同樣,分子篩床層底部也鋪有一層加的Denstone氧化鋁球,分子篩與氧化鋁球用不銹鋼絲網隔開,防止分子篩被氣流帶走;④干燥器采用75mm厚輕質噴涂耐火材料的內保溫襯里,與外保溫相比既可降低再生能耗,又可避免高含硫氣體對塔金屬內壁的腐蝕;⑤再生濕氣加熱選用設有循環(huán)風機的對流式加熱爐,可使出口煙氣的2/3返回燃燒室,不僅可防止爐膛溫度過高,而且可使爐膛溫度分布更均勻,熱效率高于89%,而一般輻射加熱爐熱效率只有69%左右。
??????(三) 高含CO2天然氣脫水
我國海南福山油田花4井場目前有一套小型NGL回收裝置在運行,其處理量為5×104m3/d。由于原料氣中CO2含量很高,故選用抗酸性分子篩脫水。原料氣組成(設計值)見表3-15。裝置投產后CO2實際含量為20%~30%。
表3-15 福山油田花4井場NGL回收裝置原料氣組成(干基)
??? %(設計值,體積分數)
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組分 | C1 | C2 | C3 | C4 | C5 | C6 | CO2 | N2 | H2S |
原料氣 | 34.83 | 8.32 | 8.48 | 4.07 | 1.30 | 0.45 | 41.52 | 1.03 | — |
該裝置采用蒸氣壓縮制冷,冷劑為氨。由于設有重接觸塔,低溫系統氣體最低溫度在-50℃以下,故選用分子篩脫水。由低溫分離器分出的冷干氣經復熱后去變壓吸附系統脫除CO2后作為燃料。