油田在開(kāi)采過(guò)程中，在油層間會(huì)出現(xiàn)伴隨石油液體出現(xiàn)的氣體，這種氣體通常稱(chēng)為伴生氣[1]。其主要成分是甲烷，通常會(huì)含有大量的乙烷和碳?xì)渲亟M分。為提高tian然氣的利用率，會(huì)對(duì)伴生氣進(jìn)一步的處理，將乙烷、丙烷、丁烷和重組分從氣流中分離出來(lái)，它們可以被進(jìn)一步加工，作為純組分或tian然氣混合液(NGL)或LPG銷(xiāo)售[2]。在tian然氣處理中，脫水是tian然氣深處理的不可少的過(guò)程，脫水的目的是脫除tian然氣中的溶解水，從而防止處理和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)水合物和液態(tài)水。脫水shen度決定了tian然氣處理的shen度與利用率。
目前，tian然氣脫水方法主要有吸收法、吸附法、低溫法、膜分離法、氣體汽提法和蒸餾法等[4]，以上方法根據(jù)不同的工況進(jìn)行選用。吸附法是指氣體或液體與多孔的固體顆粒表面接觸時(shí)，氣體或液體分子與固體表面之間相互作用（范德華力）而停留在固體表面上，是氣體或液體分子在固體表面上濃度變大的現(xiàn)象。本文主要對(duì)非洲某國(guó)tian然氣處理廠中脫水系統(tǒng)進(jìn)行改造，介紹分子篩吸附法[5-8]主要設(shè)備的計(jì)算，對(duì)其他工程實(shí)際應(yīng)用具有很好的參考意義。
基本條件1.1
裝置介紹tian然氣處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為448.32×104m3/d（101.325kPa，20℃），壓力為11MPa，溫度為15.1℃，操作彈性為60%～125%。處理裝置目前采用J-T閥制冷工藝路線，經(jīng)過(guò)三甘醇脫水、脫乙烷塔、脫丁烷塔、脫戊烷塔分餾系統(tǒng)，裝置產(chǎn)出干氣、液化氣、戊烷和穩(wěn)定凝析油產(chǎn)品。為了回收更多的輕烴產(chǎn)品，提高tian然氣利用率，在已有設(shè)施基礎(chǔ)上，增加深冷制冷設(shè)施，降低制冷溫度。而目前的脫水系統(tǒng)已不能滿足改造后需要的水露點(diǎn)要求，所以必須對(duì)現(xiàn)有的脫水系統(tǒng)進(jìn)行改造.
1.2工藝流程
1.2.1介質(zhì)組分
進(jìn)脫水系統(tǒng)時(shí)tian然氣的組分見(jiàn)表1。
1.2.2分子篩脫水系統(tǒng)流程
分子篩脫水，采用差壓zai生工藝，原料氣首先進(jìn)入分子篩干燥器入口分離器進(jìn)行過(guò)濾分離，后進(jìn)入分子篩干燥器進(jìn)行shen度脫水，再通過(guò)干氣過(guò)濾器脫除分子篩粉塵后，進(jìn)入深冷單元。zai生氣壓力為5.3MPa，通過(guò)zai生氣加熱爐加熱，加熱后的zai生氣對(duì)分子篩床層自下而上吹掃zai生，將分子篩中吸附
的水分帶出。含水的zai生氣從分子篩干燥器頂流出，進(jìn)入zai生氣冷卻器，冷卻至40℃，由zai生氣分離器分出游離水后，zai生氣利用壓力平衡返回外輸氣管網(wǎng)外輸。
本設(shè)計(jì)分子篩干燥器采用3塔脫水工藝流程。其中2塔進(jìn)行吸附操作，另1塔進(jìn)行zai生、冷卻操作，整個(gè)操作程序?yàn)椋何?6h；zai生8h，其中減壓0.5h，加熱4h，冷卻2.5h，升壓0.5h，待用0.5h。分子篩干燥器為周期性xuan環(huán)操作，采用時(shí)間控制程序自動(dòng)切換，任意時(shí)刻，總有2塔在吸附，1塔在zai生，交替xuan環(huán)運(yùn)行。分子篩脫水工藝流程圖見(jiàn)圖1。
采用4A分子篩為例，詳細(xì)介紹了吸附法脫水系統(tǒng)的計(jì)算。平衡濕容量是判別固體吸附劑優(yōu)劣、確定吸附劑用量的重要依據(jù)。在氣體脫水過(guò)程中，影響平衡濕容量的因素很多，除了氣體中各組分的沸點(diǎn)、吸附劑比表面積和堆積密度外，水汽中的相對(duì)濕度、吸附溫度和吸附劑的原始或殘余水含量等
都影響平衡濕容量和氣體脫水后的露點(diǎn)[11-14]。所以在設(shè)ji時(shí)，要特別注意。轉(zhuǎn)效時(shí)間是判別脫水周期是否滿足設(shè)計(jì)要求的重要參數(shù)，本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)效時(shí)間為17.13h，小于脫水周期18h，滿足設(shè)計(jì)要求。床層壓降一般應(yīng)小于35kPa，本設(shè)計(jì)床層壓降僅為13.18kPa。原料氣壓力為11MPa，而zai生氣壓力為5.3MPa，故在干燥器切換時(shí)用控制升壓和降壓速度，一般控制在0.3MPa/min以下。本設(shè)計(jì)升壓和降壓速度控制在0.2MPa/min左右。采用干氣zai生，脫水后的濕tian然氣經(jīng)冷卻、過(guò)濾后直接進(jìn)入到外輸管網(wǎng)中。經(jīng)測(cè)量，外輸氣水露點(diǎn)為-58.9℃，滿足外輸氣水露點(diǎn)設(shè)計(jì)要求，同時(shí)減少了zai生氣壓縮機(jī)，節(jié)約了投資。在實(shí)際運(yùn)行中還可將未加熱的zai生氣與干燥器出口zai生氣進(jìn)行換熱，節(jié)約能耗的同時(shí)可降低空冷器（AC-101）的熱負(fù)荷，節(jié)約投資。
