[科普中国]-气体脱水

气体中所含水份会随送气管温度降低而分离出冷凝水,有时甚至冻结,从而产生供气故障。水分的存在不仅会降低商品天然气的管道输送能力和气体热值,而且在一定条件下会形成水化物,堵塞管路、设备,从而增加集气管路压降,影响平稳供气。当气体中含有酸性气体时,液态水更会加速H2S和CO2对管道和设备的腐蚀。当用冷凝法(温度低于-40℃)从天然气内回收C2+组分时,更需要深度脱水,防止冷凝温度下产生冰或水合物。因而,油气田生产的天然气一般总需要脱水,以满足气体后续加工工艺、管输和商品天然气对水含量的要求。由于常用醇胺水溶液脱酸气,故天然气脱水过程常在脱酸之后进行。

气体脱水方法气体脱水方式大致分以下几种:1

用液体或固体吸水剂吸收脱水剂有乙二醇、氯化锂水溶液、氯化钙水溶液、固体氯化锂及氯化钙等。

用固体干燥剂吸附吸附剂有硅胶、氧化铝凝胶、活性氧化铝及分子筛等。

用加压及冷却使水份冷凝分离的方法用冷冻机冷却要以氨、氟利昂为冷冻剂。此外也采用将燃料气与水直接接触,使燃料气冷至接近水温以提高冷却效果的方法。

气体脱水设备由于煤层瓦斯抽放是在较低压力下进行的,气体中含有大量的水,为防止气体输送管线中水合物的形成,必须除去这些水。除去气体中的水的最常用方法是使用液体干燥剂,如乙二醇。可以使用三甘醇(TEG)、二甘醇(DEG)、单乙基二醇(MEG)或亚乙基二醇(EG),其中TEG因热稳定性好而最为常用。

乙二醇干燥剂系统由下列设备组成：2

(1)入口气体洗涤器。

(2)乙二醇一气体接触塔。

(3)乙二醇热变换器。

(4)乙二醇再生器。

(5)过滤器。

(6)乙二醇泵。

惰性气体的脱水处理常用的惰性气体有氮气、氩气和氦气。由于氮气价廉易得,且绝大多数试剂在其中能保持稳定,是最为常用的。氩气和氦气的纯度高,且化学稳定性好,它们对敏感化合物的保护作用比氮气更强。对于特别敏感的化合物,使用前还需进一步脱除其中的极少量的水分和氧。3

从气体中除去水分的方法有：3

(1)将气体低温冷却,使水的分压降低而冷凝。

(2)将气体压缩使水的分压升高而凝结。

(3)利用干燥剂。实验室常用的是第三种方法。将气流通过装有适当干燥剂的柱子就可将气体中的水分脱除。

实验室常用的干燥剂有五氧化二磷、高氯酸镁、4A或5A分子筛及细孔硅胶等。五氧化二磷的干燥效果很好,但它吸水迅速面在表面形成一层磷酸粘膜,从而使吸水速度急剧下降。高氯酸镁在多数情况下是一种优良的干燥剂,它能与水形成一定的水合物,吸水容量大,并可在真空和250℃下再生。分子筛是实验室最常用的干燥剂,它脱水快,容量大,并可做成适当的形状。分子筛的再生只要在真空下或干燥气流中加热即可。细孔硅胶用于干燥气体,其干燥效能及吸水量也较好,可于300℃再生。3

本词条内容贡献者为:

黄伦先 - 副教授 - 西南大学