吸收法脱水：用液体吸收湿气的方法

吸收脱水是用吸湿性液体(或活性固体)吸收的方法脱除气流中的水蒸气。

用作脱水吸收剂的物质应具有以下特点:对天然气有很强的吸水能力,热稳定性好,脱水时不发生化学反应,容易再生,黏度小,对天然气和液烃的溶解度较低,起泡和乳化倾向小,对设备无腐蚀性,同时还应价格低廉,容易得到。

甘油是最先用来干燥燃料气体的液体之一,在1929,Tupholme年曾描述以甘油用于城市煤气脱水的工厂设计。据报道,氯化钙溶液是首先用于天然气脱水的液体,在20世纪30年代初期曾经被采用过。1936年秋,二甘醇(DEG)开始用来干燥天然气。实践证明二甘醇及其相邻的同系物三甘醇(TEG)特别有效的。下面分析几种常用醇类脱水吸收剂的优缺点^[1]。

1.三甘醇水溶液

优点:浓溶液不会凝固;天然气中硫、氧、CO₂存在时,在一般操作温度下性能稳定;高的吸湿性;容易再生,用一般再生方法可得到体积分数为98.7%的三甘醇水溶液;蒸气压低,携带损失量小,露点降大,三甘醇的质量分数为98%～99%时,露点降可达33～42℃。

缺点:投资高;当有轻质烃液体存在时会有一定程度的起泡倾向,有时需要加入消泡剂。三甘醇脱水由于露点降大和运行可靠,在各种甘醇类化合物中其经济效果最好,因而国外广为采用。我国主要使用二甘醇或三甘醇,在三甘醇脱水吸收剂和固体脱水吸附剂两者脱水都能满足露点降的要求时,采用三甘醇脱水经济效益更好。

2.甘醇胺溶液

优点:可同时脱除水、CO₂和H₂S,甘醇能降低醇胺溶液起泡倾向。

缺点:携带损失量较三甘醇大;需要较高的再生温度,易产生严重腐蚀;露点降小于三甘醇脱水装置,仅限于酸性天然气脱水。

3.二甘醇水溶液(www.xing528.com)

优点:浓溶液不会凝固;天然气中有硫、氧和CO₂存在时,在一般操作温度下溶液性能稳定,高的吸湿性。

缺点:携带损失比三甘醇大;溶剂容易再生,但用一般方法再生的二甘醇水溶液的体积分数不超过95%;露点降小于三甘醇溶液,当贫液的质量分数为95%～96%时,露点降约为28℃;投资高。

甘醇法脱水装置的典型工艺流程如图2-2所示。湿原料气经分离器粗脱水后,从底部进入吸收塔2,被甘醇贫液将水吸收脱除,从塔顶排出干燥气体,经过雾沫分离器1后,送去进一步脱水。塔底的甘醇富液经换热器6吸热后,经闪蒸罐7和过滤器8,进入再生塔9加热脱水后,用甘醇泵输送至吸收塔顶循环使用。

图2-2 常压甘醇法脱水装置流程图

1—雾沫分离器 2—吸收塔 3—冷却器 4—甘醇循环泵 5—中间缸 6—换热器 7—闪蒸罐 8—过滤器 9—再生塔

利用此法必须注意防止甘醇分解,当再生温度超过204℃及系统中有氧气及液态烃存在时,都会降低甘醇的pH值,促使甘醇分解。因此需要定期检查甘醇的pH值,要控制pH值大于7。在有条件时将甘醇用氮气保护,以防止氧化。

甘醇法适用于大型天然气液化装置中脱除原料气所含的大部分水分。

与采用固体吸附剂脱水的吸附塔比较,甘醇吸收塔的优点是:①一次投资较低,压降少,可节省动力;②可连续运行,③容易扩建;④塔易重新装配;⑤可方便地应用于在某些固体吸附剂易受污染的场合。