分子筛吸附塔为复合床层;上层填装高度为2.2m的RK-38型脱水分子筛11m
3(可从天然气中吸附H
2O、H
2S、COS和甲硫醇,但主要作用是脱水);下层填装高度为4.3m的RK-33型脱硫醇分子筛21m
3。分子筛均为美国UOP公司产品。
来自增压站的原料气经过滤分离器除去携带的液烃、润滑油后自上而下进入分子筛吸附塔A、B中脱水和脱硫醇,再经粉尘过滤器除去分子筛粉尘后,大部分作为商品气外输;少部分作为再生冷却气(其量约为原料气的6.35%)自上而下通过已完成再生加热过程的塔C,将该塔分子筛床层冷却至50℃,同时本身得以预热,出塔C后再经加热炉加热至300%,自下而上通过已完成吸附过程的分子筛塔D,将该塔床层逐渐加热至272%,使分子筛上的水分和硫醇脱附并进入再生气中。此含硫再生气经空冷器冷却至约50%,使其中的大部分水蒸气冷凝并去三相分离器进行分离。分离出的含硫再生气去新厂脱硫装置处理,污水去污水处理系统,液烃去闪蒸罐中闪蒸。
装置每4h切换一次,每次切换约需20min。2005年底曾对该装置的实际运行情况进行了考核。考核结果表明,在每一循环周期内商品气中硫醇含量远小于16mg/m3,水含量小于24mg/m3,水露点小于-20℃,达到了设计指标。
2. 印度Basin天然气处理厂
该厂也采用了分子筛脱水脱硫醇方法,详见文献[1],此处不再多述。
(二) 罗家寨气田高含硫天然气脱水
罗家寨气田高含硫天然气中H2S含量为9.5%~11.5%,CO2含量为7%~8%。由于各单井站去处理厂的集气干线长达29.2km,在集气过程中析出冷凝水后不仅会形成水合物堵塞管线,而且可对管线造成严重腐蚀。因此,各单井站的天然气需要集中脱水后再去集气干线。
如果采用TEG脱水,将会带来以下问题:①闪蒸气和再生气中的H2S含量将分别达到65%和35%以上,经过焚烧后的SO2排放量超过国家允许的排放标准;②大量的H2S会溶解到TEG溶液中,不久导致溶液pH值降低,而且也使溶液变质;③气体所携带的固体杂质、盐分、缓蚀剂、烃液等会使吸收塔中溶液起泡,造成塔顶大量雾沫夹带,增加TEG溶液损失。因此,罗家寨气田采用了分子筛脱水工艺,由集气站来的原料气经AW-500抗酸性分子筛脱水后再去集气干线。
该脱水工艺为两塔流程,脱水周期为8h,再生加热及冷却各为4h,其特点是:①由于对脱水后的气体露点要求不高(≤10℃),故采用湿气再生;②再生加热及冷却分子筛床层均采用湿气上进下出流程,加热结束时干燥器底部床层仍含有少量水分,可抑制气体中的H2S和CO2反应生成COS;③为使进入干燥器的气体均匀分布,不仅入口设有气流分配器,而且分子筛床层顶部还铺有一层100mm厚、ф16的Denstone氧化铝球(其结构与活性氧化铝不同,不会被酸性气体破坏)。同样,分子筛床层底部也铺有一层加的Denstone氧化铝球,分子筛与氧化铝球用不锈钢丝网隔开,防止分子筛被气流带走;④干燥器采用75mm厚轻质喷涂耐火材料的内保温衬里,与外保温相比既可降低再生能耗,又可避免高含硫气体对塔金属内壁的腐蚀;⑤再生湿气加热选用设有循环风机的对流式加热炉,可使出口烟气的2/3返回燃烧室,不仅可防止炉膛温度过高,而且可使炉膛温度分布更均匀,热效率高于89%,而一般辐射加热炉热效率只有69%左右。
(三) 高含CO2天然气脱水
我国海南福山油田花4井场目前有一套小型NGL回收装置在运行,其处理量为5×104m3/d。由于原料气中CO2含量很高,故选用抗酸性分子筛脱水。原料气组成(设计值)见表3-15。装置投产后CO2实际含量为20%~30%。
表3-15 福山油田花4井场NGL回收装置原料气组成(干基)
%(设计值,体积分数)
组分 | C1 | C2 | C3 | C4 | C5 | C6 | CO2 | N2 | H2S |
原料气 | 34.83 | 8.32 | 8.48 | 4.07 | 1.30 | 0.45 | 41.52 | 1.03 | — |
该装置采用蒸气压缩制冷,冷剂为氨。由于设有重接触塔,低温系统气体最低温度在-50℃以下,故选用分子筛脱水。由低温分离器分出的冷干气经复热后去变压吸附系统脱除CO2后作为燃料。