天然氣前置式干燥器脫水工藝中露點(diǎn)儀的應(yīng)用
前置式干燥器脫水工藝
一般地，前置式天然氣干燥器*主要的優(yōu)點(diǎn)是在壓縮前將天然氣中存在的水分脫除，給天然氣壓縮機(jī)提供較好品質(zhì)的天然氣，延長(zhǎng)壓縮機(jī)氣閥、活塞環(huán)、填料函等運(yùn)動(dòng)密封件的使用壽命。另一方面，由于大多數(shù)的管輸天然氣在長(zhǎng)距離集輸前，經(jīng)過(guò)了相當(dāng)程度的凈化，其中的水分含量很低，此時(shí)采用前置式干燥器，由于天然氣壓力較低，整個(gè)脫水系統(tǒng)壓力等級(jí)較低，設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、運(yùn)行、維護(hù)管理都較簡(jiǎn)便，一次性投資費(fèi)用少。因此，實(shí)際運(yùn)行成本較低(特別是在加氣母站運(yùn)行的干燥器)，這也是大部分的天然氣加氣站采用前置式干燥器的重要原因之一。天然氣前置式干燥器脫水工藝中露點(diǎn)儀的應(yīng)用其他產(chǎn)品：微量氧分析儀,藥品殘氧儀,露點(diǎn)儀,熱導(dǎo)氣體分析儀,GE流量計(jì),OX-1氧傳感器,頂空分析儀,紅外氣體分析儀,高溫濕度儀,西門(mén)子U23分析儀,ppb微量水分析儀,OXY.IQ氧分析儀,煙氣濕度儀,燃?xì)鉄嶂祪x,Kaye溫度驗(yàn)證儀,L&W白度,儀激光氧分析儀,壓縮空氣露點(diǎn)儀,干燥機(jī)露點(diǎn)儀,激光氣體分析儀,便攜式露點(diǎn)儀,便攜式微量氧分析儀西門(mén)子氧電池\oxy-12\ultramat-23代表U23氧模塊價(jià)格|PID傳感器
閉式循環(huán)再生干燥器工藝流程見(jiàn)圖1。利用兩組閥門(mén)(A塔側(cè)的切換閥A1～4和B塔側(cè)的切換閥B1～4)的開(kāi)啟或關(guān)閉組合，使天然氣在從循環(huán)風(fēng)機(jī)，經(jīng)過(guò)加熱器，到吸附塔(A塔或B塔)，再通過(guò)冷卻器、分離器，*后又回到循環(huán)風(fēng)機(jī)，形成封閉循環(huán)的氣流。此循環(huán)中的天然氣即是再生氣，功能是將吸附在塔內(nèi)分子篩內(nèi)孔壁面上的水分子帶出吸附塔。
假設(shè)A塔工作，B塔再生，其工藝流程如下：當(dāng)A塔工作時(shí)，濕氣體經(jīng)穩(wěn)壓罐穩(wěn)壓后，經(jīng)過(guò)入口過(guò)濾器和切換閥A1進(jìn)入干燥器的A塔脫水干燥。脫水后的干燥氣體由上端出氣，經(jīng)過(guò)濾器后匯入壓縮機(jī)進(jìn)氣總管。另一塔(B塔)則通過(guò)閥門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉與循環(huán)風(fēng)機(jī)、冷卻器、加熱器等組成一個(gè)閉式循環(huán)回路。再生時(shí)，循環(huán)風(fēng)機(jī)將氣體送往加熱器加熱至一定溫度，然后進(jìn)入B塔吹洗吸附劑，使其獲得活化再生。A塔與B塔的吸附-再生過(guò)程交替進(jìn)行，自動(dòng)切換，供氣過(guò)程得以連續(xù)不斷。天然氣前置式干燥器脫水工藝中露點(diǎn)儀的應(yīng)用
由于分子篩內(nèi)部的微孔壁面對(duì)水分子類(lèi)的極性分子有著強(qiáng)烈的吸附力，再生時(shí)，水分子需要獲得足夠的能量，才能掙脫這種分子間的吸附力。因此再生氣在進(jìn)入吸附塔前，需要被加熱到一定溫度，通常是200～300℃，其目的是：將能量通過(guò)熱交換傳遞給水分子和分子篩；通過(guò)提高再生氣的溫度，以降低再生氣的相對(duì)濕度，使其獲得攜帶水蒸氣分子的能力，將分子篩內(nèi)解吸出來(lái)的水分子帶出吸附塔，實(shí)現(xiàn)再生的目的。
出塔后的再生氣，溫度較高，攜帶了大量的水蒸氣，在冷卻器中冷卻后，水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)水，通過(guò)分離器分離后排出。
閉式再生循環(huán)中實(shí)現(xiàn)氣體循環(huán)的動(dòng)力來(lái)自于循環(huán)風(fēng)機(jī)，它是干燥器能否實(shí)現(xiàn)分子篩再生的關(guān)鍵。目前廣泛使用的是羅茨鼓風(fēng)機(jī)，主要應(yīng)用于鼓風(fēng)壓力不超過(guò)0.1MPa的工業(yè)領(lǐng)域。采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)作為循環(huán)動(dòng)力時(shí)，需選用帶機(jī)械密封的天然氣專(zhuān)用型，以防止?jié)櫥瓦M(jìn)入機(jī)殼，污染分子篩。
4.2 后置式干燥器脫水工藝
后置式天然氣干燥器實(shí)際上是加壓冷卻脫水法和吸附分離法的串聯(lián)應(yīng)用。先利用壓縮機(jī)在逐級(jí)的壓縮-冷卻過(guò)程中，將天然氣中的大量水分脫出，再采用吸附分離法進(jìn)行深度干燥。由于天然氣在壓縮過(guò)程中已脫出了其原始含水量中95%以上的水分，因此，與前置干燥器相比，同等處理量的后置干燥器具有更小的體積，其電加熱功率也較低。
在某些特定區(qū)域，如川、渝地區(qū)油氣田，天然氣未進(jìn)行處理，天然氣中的水分含量不穩(wěn)定，且氣體中還含有大量的有害雜質(zhì)。1989年，后置式天然氣干燥器應(yīng)用在我國(guó)**個(gè)采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備的四川榮縣天然氣加氣站。可見(jiàn)，采用后置式天然氣干燥器*大的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)氣源天然氣的品質(zhì)要求不高，因而特別適合于水分含量不確定或需要在進(jìn)站前脫除硫化氫的場(chǎng)所。
關(guān)于硫化氫的脫除，目前對(duì)于管道天然氣主要是采用化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化法：
Fe203+3H2S+H20=Fe2S3·H20+3H20
可見(jiàn)在脫硫過(guò)程中，干燥的管道天然氣被重新加濕。此時(shí)若采用前置式脫水裝置，其造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用將遠(yuǎn)高于同等處理量的后置式干燥器，因此后置式天然氣干燥器成為主要的選擇。天然氣前置式干燥器脫水工藝中露點(diǎn)儀的應(yīng)用
后置式天然氣干燥器在進(jìn)行脫水前先濾除從壓縮機(jī)中帶出來(lái)的潤(rùn)滑油，因此干燥后的氣體不再需要進(jìn)行處理，且氣體脫水程度更高，常壓下水露點(diǎn)可以達(dá)到-80℃。開(kāi)式再生干燥器工藝流程見(jiàn)圖2。
在圖2的流程中，再生氣有兩個(gè)出口，根據(jù)不同情況分別采用其中一種。對(duì)于空氣等低價(jià)值氣體，通常是將再生氣放空處理，以降低處理成本；而對(duì)于天然氣等高價(jià)值氣體，則將再生氣回流到壓縮機(jī)前的進(jìn)氣管道中，將其回收，重新壓縮、干燥。
回收的天然氣雖然回到壓縮機(jī)的進(jìn)氣管道進(jìn)行重新壓縮、干燥，但在此并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的循環(huán)。出塔的再生氣在冷卻器、分離器中將凝結(jié)水分離出系統(tǒng)后，變成了飽和氣。在重新壓縮的過(guò)程中，其中的絕大部分水分冷凝而被排出壓縮機(jī)外。此外，由于再生氣的體積流量只占?jí)嚎s機(jī)進(jìn)氣體積流量的3%左右，再次進(jìn)入干燥器的再生氣攜帶的水分只占原始含水量的0.6%～0.9%。因此采用此方法回收的天然氣，不會(huì)形成循環(huán)干燥。
對(duì)后置干燥器運(yùn)行成本影響*大的是再生氣。再生氣的選取可采用兩種方式(見(jiàn)圖2)：干燥后的成品氣，從其他氣源取氣。
由于再生氣需要干燥器處理量(體積流量)的3%左右的氣體，而天然氣的壓縮所耗電費(fèi)大約為0.11元/m3，因此消耗的成品氣意味著運(yùn)行成本的增加。對(duì)于一座日產(chǎn)15000m3/d的標(biāo)準(zhǔn)站，按3%的耗氣率計(jì)算的再生氣消耗的電費(fèi)約為1.8×104元/a。為了降低這部分運(yùn)行費(fèi)用，便產(chǎn)生了采用其他氣源的干燥方式。
對(duì)于其他氣源的選取，目前主要的方法是從壓縮機(jī)的**壓縮后的管道上引出少量天然氣，經(jīng)過(guò)加熱后作為再生氣體。由于天然氣只經(jīng)過(guò)了**壓縮，消耗的電力也相應(yīng)減少。對(duì)于四級(jí)壓縮的壓縮機(jī)，如果按等壓力比分配各級(jí)的壓縮比，則每級(jí)消耗的電能在理論上相等，采用**壓縮后引出的再生氣，消耗的電費(fèi)只有采用引自成品氣的再生氣的25%。天然氣前置式干燥器脫水工藝中露點(diǎn)儀的應(yīng)用
對(duì)于天然氣進(jìn)氣壓力較高、擁有較低壓力的城市管網(wǎng)的天然氣公司，可以直接采用進(jìn)站的天然氣作為再生氣，完成再生流程后再進(jìn)入城市管網(wǎng)。此方式既消除了對(duì)壓縮機(jī)供氣量的消耗，增加了售氣量，又沒(méi)有消耗壓縮電費(fèi)，是*經(jīng)濟(jì)的再生方式。
另一方面，由于管道天然氣的含水量較高，而**壓縮后的天然氣在冷卻后屬于飽和氣體，均不適于作為冷卻再生塔的氣體，因此在冷卻再生塔的過(guò)程中，仍然需要從成品氣中引出冷卻氣體，這便帶來(lái)了成本的升高以及運(yùn)行操作的復(fù)雜性。因此綜合各方面的情況，目前工業(yè)上應(yīng)用*廣泛的仍是采用引自成品氣的再生方式。
關(guān)于加熱器的選擇，理論上加熱器采用壓縮機(jī)的某級(jí)級(jí)間壓縮后的熱量作為熱源是*經(jīng)濟(jì)的方式，此時(shí)只需要補(bǔ)充很少的熱能甚至不補(bǔ)充熱能即可以滿(mǎn)足再生氣的加熱需要。但是，由于在實(shí)際運(yùn)行和操作中需要考慮的因素較多，實(shí)現(xiàn)這種方式加熱的實(shí)例極少，廣泛應(yīng)用的仍是電加熱方式。
同一處理量的干燥器，在外形尺寸、技術(shù)指標(biāo)和能耗上相差較大，這主要是由于各廠(chǎng)家的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和加熱方式不同所致。
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