CN107760402A - 一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺 - Google Patents

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杨家奎
郭涛
黄智锋
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Abstract

本发明公开一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺，包括以下步骤，将湿天然气输入至用于除杂的过滤器内；调节第一调节阀的通量，使得通过量为2‑6ml/s，并将通过的天然气输入至升压设备；将加压后的天然气依次经缓冲罐和第二调节阀输送至加热器，第二调节阀控制天然气的通过量为2‑6ml/s；加热器对流入的天然气进行加热处理；加热后的天然气经膜分离器进行分离；将真空泵出口的天然气冷却，进行气液分离。本发明通过膜分离技术对天然气中的水分进行分离，保证天然气中的含水量满足运输要求，避免天然气传输的过程中水分对管道造成的损坏，该发明具有操作简单、制造成本低以及脱水效果好的特点。

Description

一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺
技术领域
本发明属于天然气脱水技术领域，涉及到一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺。
背景技术
自储集层采出的天然气一般都含有饱和水蒸气，在集输过程中，当温度下降或者压力升高时，天然气中的水会呈液相析出，在管道和设备中造成积液，不仅增加流动压降，甚至形成段塞流，还会加速天然气中酸性组分对管道和设备的腐蚀。液态水不仅在冰点会结冰，而且，即使天然气的温度高于水的冰点时液态水还会与天然气中一些组分形成冰雪状的固体水合物，严重时会堵塞井筒、阀门、管道和设备，影响输气管道的平稳供气和生产装置的正常运行。因此，规范规定天然气外输前必须脱除其中的水分，使其水露点降低至规定值或安全值。
目前一些井口天然气和小型的天然气集输站，采用常规的脱水技术如三甘醇吸收法脱水和分子筛吸附法脱水会造成投资和运行成本过高，技术上不经济。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺，解决了湿天然气在传输的过程中，天然气内的水析出，易造成运输管道损坏，同时，现有天然气脱水存在成本高以及脱水效果不佳的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺，所述脱水工艺所采用的设备包括过滤器、加热器、膜分离器和真空泵；
所述过滤器与用于进入湿天然气的进气管连接，过滤器的输出口通过第一调节阀与升压设备的进气端连接，升压设备的出气端连接与缓冲罐连接，缓冲罐的输出端通过第二调节阀与加热器连接，加热器用于对天然气进行加热处理，并将加热后的天然气输送至膜分离器，所述膜分离器的膜渗透侧连接有真空泵，真空泵的出口端通过冷却器与分液器连接。
进一步地，所述脱水工艺具体包括以下步骤：
S1、将含水量为5％的天然气输入至过滤器，过滤器去除天然气中夹杂的固体颗粒；
S2、调节第一调节阀的通量，使得通过量为2-6ml/s，并将通过的天然气输入至升压设备；
S3、将加压后的天然气依次经缓冲罐和第二调节阀输送至加热器，第二调节阀控制天然气的通过量为2-6ml/s；
S4、加热器对流入的天然气进行加热处理；
S5、加热后的天然气经膜分离器进行分离；
S6、将真空泵出口的天然气冷却，进行气液分离。
进一步地，所述步骤S2中天然气经升压设备进行升压，升压操作后的压力大小为0.5-0.75MPa。
进一步地，所述步骤S4中，加热的温度范围为50-80℃。
进一步地，所述步骤S5中真空泵在膜分离器的渗透侧产生负压，产生的负压为-12～-10MPa。
本发明的有益效果：
本发明通过膜分离技术对天然气中的水分进行分离，保证天然气中的含水量满足运输要求，避免天然气传输的过程中水分对管道造成的损坏，该发明具有操作简单、制造成本低以及脱水效果好的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺，湿天然气通过进气管道进入过滤器1内，过滤器1用于除去气流中夹带的固体颗粒；除杂后的天然气经第一调节阀2进入升压设备3，经升压设备3输出的天然气存储至缓冲罐4内，缓冲罐4的输出端通过第二调节阀5与加热器6连接，加热器6用于对天然气进行加热，使得天然气的升高2-6℃，并将加热后的天然气输送至膜分离器7进行分离，膜分离器7的膜渗透侧连接有真空泵8，通过真空泵8在膜分离器7的渗透侧产生负压，提高膜分离的效率，真空泵8出口后的天然气经冷却器9冷却送至分液器10进行气液分离。
膜分离是对气体进行干燥的过程，膜分离进行干燥的核心为膜分离器，膜分离器内安装有分离膜，所述分离膜为聚砜中空纤维膜复合膜，聚砜中空纤维膜复合膜的制备方法：将聚砜在80-100℃的温度下干燥18-24h；在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中放置5A型分子筛进行脱水处理；将15g干燥后的聚砜放置在30mlNMP溶剂中，静止溶胀4-8h，加热搅拌直至形成铸膜液。铸膜液通过喷丝板形成纺丝细流，经过喷丝板和凝固水浴之间的空气间隙浸入凝固水浴中，通过NMR溶剂和非溶剂水的传质交换而成聚砜中空纤维膜，并将质量比为50:1的聚砜中空纤维膜与硅橡胶制得聚砜中空纤维复合膜。
一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺，具体包括以下步骤：
实施例1：
S1、将含水量为3％的天然气输入至过滤器，过滤器去除天然气中夹杂的固体颗粒；
S2、调节第一调节阀的通量，使得通过量为2ml/s，并将通过的天然气输入至升压设备，使得压力为0.5MPa；
S3、将加压后的天然气依次经缓冲罐和第二调节阀至加热器，其中第二调节阀控制天然气的通过量为2ml/s；
S4、加热器对流入的天然气进行加热处理，加热器内的加热温度为50-80℃，保证天气然能够充分的进行加热；
S5、加热后的天然气经膜分离器进行分离，且真空泵对膜分离器的渗透侧产生-8MPa的负压；
S6、将真空泵出口的天然气冷却，进行气液分离。
本实施例中，经膜分离器分离后的天然气水分含量由3％降至0.86％。
实施例1：
S1、将含水量为3％的天然气输入至过滤器，过滤器去除天然气中夹杂的固体颗粒；
S2、调节第一调节阀的通量，使得通过量为4ml/s，并将通过的天然气输入至升压设备，使得压力为0.6MPa；
S3、将加压后的天然气依次经缓冲罐和第二调节阀至加热器，其中第二调节阀控制天然气的通过量为4ml/s；
S4、加热器对流入的天然气进行加热处理，加热器内的加热温度为65℃，保证天气然能够充分的进行加热；
S5、加热后的天然气经膜分离器进行分离，且真空泵对膜分离器的渗透侧产生-10MPa的负压；
S6、将真空泵出口的天然气冷却，进行气液分离。
本实施例中，经膜分离器分离后的天然气水分含量由3％降至0.65％。
实施例3：
S1、将含水量为5％的天然气输入至过滤器，过滤器去除天然气中夹杂的固体颗粒；
S2、调节第一调节阀的通量，使得通过量为6ml/s，并将通过的天然气输入至升压设备，使得压力为0.75MPa；
S3、将加压后的天然气依次经缓冲罐和第二调节阀至加热器，其中第二调节阀控制天然气的通过量为6ml/s；
S4、加热器对流入的天然气进行加热处理，加热器内的加热温度为80℃，保证天气然能够充分的进行加热；
S5、加热后的天然气经膜分离器进行分离，且真空泵对膜分离器的渗透侧产生-12MPa的负压；
S6、将真空泵出口的天然气冷却，进行气液分离。
本实施例中，经膜分离器分离后的天然气水分含量由3％降至0.768％。
通过以上实施例可知，当加热器加热温度在65℃范围，且膜分离器的渗透侧得负压为-10MPa时，天然气得脱水效率最佳。
本发明通过膜分离技术对天然气中的水分进行分离，保证天然气中的含水量满足运输要求，避免天然气传输的过程中水分对管道造成的损坏，该发明具有操作简单、制造成本低以及脱水效果好的特点。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺，其特征在于，所述脱水工艺所采用的设备包括过滤器(1)、加热器(6)、膜分离器(7)和真空泵(8)；
所述过滤器(1)与用于进入湿天然气的进气管连接，过滤器(1)的输出口通过第一调节阀(2)与升压设备(3)的进气端连接，升压设备(3)的出气端连接与缓冲罐(4)连接，缓冲罐(4)的输出端通过第二调节阀(5)与加热器(6)连接，加热器(6)用于对天然气进行加热处理，并将加热后的天然气输送至膜分离器(7)，所述膜分离器(7)的膜渗透侧连接有真空泵(8)，真空泵(8)的出口端通过冷却器(9)与分液器(10)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺，其特征在于，所述脱水工艺包括以下步骤：
S1、将含水量为5％的天然气输入至过滤器(1)，过滤器(1)去除天然气中夹杂的固体颗粒；
S2、调节第一调节阀(2)的通量，使得通过量为2-6ml/s，并将通过的天然气输入至升压设备(3)；
S3、将加压后的天然气依次经缓冲罐(4)和第二调节阀(5)输送至加热器(6)，第二调节阀(5)控制天然气的通过量为2-6ml/s；
S4、加热器(6)对流入的天然气进行加热处理；
S5、加热后的天然气经膜分离器(7)进行分离；
S6、将真空泵(8)出口的天然气冷却，进行气液分离。
3.根据权利要求2所述的一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺，其特征在于：所述步骤S2中天然气经升压设备(3)进行升压，升压操作后的压力大小为0.5-0.75MPa。
4.根据权利要求2所述的一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺，其特征在于：所述步骤S4中，加热的温度范围为50-80℃。
5.根据权利要求2所述的一种基于膜分离技术对天然气进行脱水工艺，其特征在于：所述步骤S5中真空泵(8)在膜分离器(7)的渗透侧产生负压，产生的负压为-12～-10MPa。
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