一种天然气脱水方法及系统与流程

本发明属于化工生产，具体涉及一种天然气脱水方法及系统。

背景技术：

1、天然气是存在于地下岩石储集层中以烃为主体的混合气体的统称，比空气轻，具有无色、无味、无毒等特性。采用天然气作为能源，可减少煤和石油的用量，改善环境污染问题；天然气作为一种清洁能源，能减少二氧化硫和粉尘排放量近100％，减少二氧化碳排放量60％和氮氧化合物排放量50％，并有助于减少酸雨形成，减缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。天然气作为汽车燃料，具有单位热值高、排气污染小、供应可靠、价格低等优点，已成为世界车用清洁燃料的发展方向。

2、然而，天然气中含有水分，在将天然气输送至管道进行分配之前，须除去其残留水分。这些残留水分存在以下危害：降低天然气的热值，降低燃烧效率；可形成天然气水合物，减少管道流通面积，堵塞管道、阀门和设备；能和酸性气体结合腐蚀管道和设备。现有的天然气脱水方法有固体吸附法、低温冷却分离法、超音速脱水法、溶剂吸收法等，其中，普遍采用的是三甘醇吸收法，采用该方法脱除水分的原理在于：三甘醇分子中含亲水性基团羟基和醚键，羟基和醚键通过与水形成氢键，脱除天然气中微量的水分。采用三甘醇吸收法对天然气进行脱水处理，具有高效、可控性好等优点。然而，采用三甘醇吸收法对天然气进行脱水，流程复杂、设备尺寸大、数量多、占地面积大、三甘醇的再生能耗高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种天然气脱水方法及系统，以解决现有技术中存在的采用三甘醇吸收法对天然气进行脱水，流程复杂、设备尺寸大、数量多、占地面积大、三甘醇的再生能耗高等技术问题。

2、第一个方面，本发明提供一种天然气脱水方法，所述天然气脱水方法在天然气脱水系统中进行，所述天然气脱水系统包括脱水分离设备，所述脱水分离设备包括主管道和与所述主管道连通的支管道，所述主管道包括依次连通的液滴雾化区、气液传质区、气液混合区和气液分离区，所述液滴雾化区的顶部设有液滴雾化器，所述液滴雾化区内液滴雾化器的上部设有天然气进气口，所述液滴雾化器设有进液口，所述气液混合区设有静态混合器，所述气液分离区设有气液分离器和气相出口，所述气液分离器设有液相出口，所述液相出口连通所述支管道，所述液滴雾化区与气液传质区之间法兰连接；

3、所述天然气脱水方法包括：

4、将天然气原料气和三甘醇原料送入液滴雾化区，得到混合物，混合物依次经气液传质区、气液混合区和气液分离区处理后，得到脱水天然气和液态物料，所述天然气原料气的气体流速//静态混合器与液滴雾化器之间的距离≤10。

5、需要说明的是，本发明中，天然气原料气的气体流速//静态混合器与液滴雾化器之间的距离≤10是指，气体流速的单位以m/s计，静态混合器与液滴雾化器之间的距离的单位以m计时的比例。

6、可选地，所述液滴雾化器所采用的喷头为液体喷嘴。

7、可选地，所述天然气脱水方法还包括：将所述液态物料送入精馏塔中进行精馏，将精馏所得三甘醇液体送入液滴雾化区。

8、可选地，所述天然气脱水方法还包括：将预加热的吹扫气和所述液态物料送入汽提塔中进行汽提，将汽提所得三甘醇液体送入液滴雾化区。

9、可选地，所述液体喷嘴采用一流体雾化喷嘴或二流体雾化喷嘴。

10、可选地，所述吹扫气选自氮气、二氧化碳和闪蒸气的至少一种。

11、可选地，所述吹扫气与三甘醇原料的质量比为1：1～10。

12、可选地，所述液体喷嘴采用二流体雾化喷嘴。

13、第二个方面，本发明还提供一种天然气脱水系统，所述天然气脱水系统包括脱水分离设备，所述脱水分离设备包括主管道和与所述主管道连通的支管道，所述主管道包括依次连通的液滴雾化区、气液传质区、气液混合区和气液分离区，所述液滴雾化区的顶部设有液滴雾化器，所述液滴雾化区内液滴雾化器的上部设有天然气进气口，所述液滴雾化器设有进液口，所述气液混合区设有静态混合器，所述气液分离区设有气液分离器和气相出口，所述气液分离器设有液相出口，所述液相出口连通所述支管道，所述液滴雾化区与气液传质区之间法兰连接。

14、可选地，所述天然气脱水系统还包括连通的精馏塔、第一冷凝器和水气分离机构，所述精馏塔设有进料口、出气口和出液口，所述进料口连通所述支管道，所述出气口连通所述第一冷凝器，所述出液口连通有第二冷凝器，所述第二冷凝器设有三甘醇出液端，所述三甘醇出液端连通所述进液口。

15、可选地，所述三甘醇出液端与所述进液口之间的连通管道上设有三甘醇存储容器和三甘醇回收泵。

16、可选地，所述天然气脱水系统还包括连通的汽提塔和三甘醇回收泵，所述汽提塔连通有吹扫气进气管道，所述吹扫气进气管道上设置有吹扫气加热器，所述汽提塔连通所述支管道，所述三甘醇回收泵连通所述进液口。

17、可选地，所述天然气脱水系统包括连通的若干级所述脱水分离设备，相邻上一级脱水分离设备的气相出口连通相邻下一级脱水分离设备的天然气进气口。

18、可选地，所述三甘醇出料口与所述进液口之间的连通管道上依次设有三甘醇存储容器和进料泵。

19、可选地，所述三甘醇回收泵与所述进液口之间的连通管道上依次设有三甘醇存储容器和进料泵。

20、本发明的天然气脱水方法及系统的有益效果为：

21、本发明能够能够增大气液接触比表面积，改变气液流动状态，增加总体积传质系数，增强气液两相传质过程，进而有效分离天然气中的水分(三甘醇对天然气脱水，其本质是利用三甘醇的羟基和醚键，能与水形成氢键的特性脱除天然气中微量的水分)。

22、本发明的系统体积小，占比面积小，投资成本低，便于运输和维护。

技术特征：

1.一种天然气脱水方法，其特征在于，所述天然气脱水方法在天然气脱水系统中进行，所述天然气脱水系统包括脱水分离设备，所述脱水分离设备包括主管道和与所述主管道连通的支管道，所述主管道包括依次连通的液滴雾化区、气液传质区、气液混合区和气液分离区，所述液滴雾化区的顶部设有液滴雾化器，所述液滴雾化区内液滴雾化器的上部设有天然气进气口，所述液滴雾化器设有进液口，所述气液混合区设有静态混合器，所述气液分离区设有气液分离器和气相出口，所述气液分离器设有液相出口，所述液相出口连通所述支管道，所述液滴雾化区与气液传质区之间法兰连接；

2.如权利要求1所述的天然气脱水方法，其特征在于，所述液滴雾化器所采用的喷头为液体喷嘴；

3.如权利要求2所述的天然气脱水方法，其特征在于，所述液体喷嘴采用一流体雾化喷嘴和/或二流体雾化喷嘴；

4.如权利要求2所述的天然气脱水方法，其特征在于，所述吹扫气与三甘醇原料的质量比为1：1～10。

5.如权利要求3所述的天然气脱水方法，其特征在于，所述液体喷嘴采用二流体雾化喷嘴。

6.一种天然气脱水系统，其特征在于，所述天然气脱水系统包括脱水分离设备，所述脱水分离设备包括主管道和与所述主管道连通的支管道，所述主管道包括依次连通的液滴雾化区、气液传质区、气液混合区和气液分离区，所述液滴雾化区的顶部设有液滴雾化器，所述液滴雾化区内液滴雾化器的上部设有天然气进气口，所述液滴雾化器设有进液口，所述气液混合区设有静态混合器，所述气液分离区设有气液分离器和气相出口，所述气液分离器设有液相出口，所述液相出口连通所述支管道，所述液滴雾化区与气液传质区之间法兰连接。

7.如权利要求6所述的天然气脱水系统，其特征在于，所述天然气脱水系统还包括连通的精馏塔、第一冷凝器和水气分离机构，所述精馏塔设有进料口、出气口和出液口，所述进料口连通所述支管道，所述出气口连通所述第一冷凝器，所述出液口连通有第二冷凝器，所述第二冷凝器连通所述进液口。

8.如权利要求7所述的天然气脱水系统，其特征在于，所述第二冷凝器与所述进液口之间的连通管道上设有三甘醇存储容器和三甘醇回收泵。

9.如权利要求6所述的天然气脱水系统，其特征在于，所述天然气脱水系统还包括连通的汽提塔和三甘醇回收泵，所述汽提塔连通有吹扫气进气管道，所述吹扫气进气管道上设置有吹扫气加热器，所述汽提塔连通所述支管道，所述三甘醇回收泵连通所述进液口；

10.如权利要求9所述的天然气脱水系统，其特征在于，所述三甘醇回收泵与所述进液口之间的连通管道上依次设有三甘醇存储容器和进料泵。

技术总结本发明涉及一种天然气脱水方法及系统。该方法包括：将天然气原料气和三甘醇原料送入液滴雾化区，得到混合物，混合物依次经气液传质区、气液混合区和气液分离区处理后，得到脱水天然气和液态物料，天然气原料气的气体流速/静态混合器与液滴雾化器之间的距离≤10。本发明能够能够增大气液接触比表面积，改变气液流动状态，增加总体积传质系数，增强气液两相传质过程，进而有效分离天然气中的水分。技术研发人员：熊攀,康小玲,唐圆桦,孙文兵,李萍受保护的技术使用者：上海东庚化工技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/6