CNG加氣站中的天然氣脫(tuo)水

CNG加氣(qi)(qi)站的原料氣(qi)(qi)一般(ban)為來(lai)自輸氣(qi)(qi)管道的商品天然(ran)氣(qi)(qi)，在加氣(qi)(qi)站中(zhong)(zhong)(zhong)增(zeng)壓(ya)(ya)至20～25MPa并冷卻至常(chang)溫后(hou)，再(zai)在站內儲存與(yu)加氣(qi)(qi)。充裝在高(gao)(gao)壓(ya)(ya)氣(qi)(qi)瓶(約20MPa)中(zhong)(zhong)(zhong)的CNG，用(yong)作燃(ran)料時須從(cong)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)減壓(ya)(ya)至常(chang)壓(ya)(ya)或(huo)負(fu)壓(ya)(ya)，再(zai)與(yu)空氣(qi)(qi)混合(he)后(hou)進入汽車發動(dong)機中(zhong)(zhong)(zhong)燃(ran)燒。由于減壓(ya)(ya)時有節流效(xiao)應(ying)，氣(qi)(qi)體溫度(du)將會(hui)降至-30℃以下。為防止氣(qi)(qi)體在高(gao)(gao)壓(ya)(ya)與(yu)常(chang)溫(尤其是(shi)在寒冷環(huan)境)或(huo)節流后(hou)的低溫下形(xing)成水(shui)合(he)物和(he)凍堵，故(gu)必須在加氣(qi)(qi)站中(zhong)(zhong)(zhong)對原料氣(qi)(qi)深度(du)脫水(shui)。

    CNG加氣(qi)站中的天然氣(qi)脫水(shui)雖也采用吸附法(fa)，但與NGL回收裝置中的脫水(shui)系統相比，它具有以下特點：①處理量(liang)很小；②生產過程(cheng)一般不連續，而且多在(zai)白天(tian)加氣；③原料氣已在(zai)上游經過處(chu)理，露點通常已符合管(guan)輸要求，故其相對濕(shi)度(du)小于100%。

    據(ju)了(le)解，CNG加氣(qi)(qi)站(zhan)中(zhong)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)脫水(shui)(shui)(shui)用(yong)(yong)的(de)(de)干(gan)燥劑(ji)在(zai)美(mei)國多為分(fen)子(zi)篩，俄羅斯(si)以(yi)往多用(yong)(yong)硅(gui)膠(jiao)，目(mu)前也用(yong)(yong)分(fen)子(zi)篩，我國則(ze)普(pu)遍采用(yong)(yong)分(fen)子(zi)篩。至(zhi)于(yu)(yu)脫水(shui)(shui)(shui)后(hou)干(gan)氣(qi)(qi)的(de)(de)露點(dian)或水(shui)(shui)(shui)含量，則(ze)應根據(ju)各國乃至(zhi)不同地(di)區的(de)(de)具體(ti)(ti)情(qing)況而(er)異。我國GB 18047《車(che)(che)用(yong)(yong)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)天(tian)然氣(qi)(qi)》中(zhong)規(gui)定，汽車(che)(che)用(yong)(yong)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)天(tian)然氣(qi)(qi)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)露點(dian)在(zai)汽車(che)(che)駕駛(shi)的(de)(de)特定地(di)理(li)區域內，在(zai)zui高操作壓(ya)(ya)力下，水(shui)(shui)(shui)露點(dian)不應高于(yu)(yu)-13℃；當zui低(di)氣(qi)(qi)溫(wen)低(di)于(yu)(yu)-8℃，水(shui)(shui)(shui)露點(dian)應比zui低(di)氣(qi)(qi)溫(wen)低(di)5℃。CNG的(de)(de)脫水(shui)(shui)(shui)深度通常(chang)也可用(yong)(yong)其在(zai)儲(chu)存壓(ya)(ya)力下的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)含量來(lai)表示。

1. 天然氣(qi)脫(tuo)水裝(zhuang)置在加氣(qi)工藝(yi)流程中的位置

    當進加(jia)氣站的天然氣需要脫水(shui)(shui)(shui)時，脫水(shui)(shui)(shui)可(ke)在(zai)增壓(ya)(ya)(ya)前(前置)、增壓(ya)(ya)(ya)間(級間)或增壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(后(hou)置)進行，即根據(ju)其在(zai)CNG加(jia)氣工(gong)藝流程中(zhong)的位置不(bu)同，又可(ke)分(fen)為(wei)低壓(ya)(ya)(ya)脫水(shui)(shui)(shui)(壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機前脫水(shui)(shui)(shui))、中(zhong)壓(ya)(ya)(ya)脫水(shui)(shui)(shui)(壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機級間)及高壓(ya)(ya)(ya)脫水(shui)(shui)(shui)(壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機后(hou))三(san)種。

    脫(tuo)水裝置(zhi)通常(chang)設置(zhi)兩塔即兩個干燥器(qi)，一套系(xi)統(tong)在脫(tuo)水，一套系(xi)統(tong)在再(zai)生。交(jiao)替(ti)運行(xing)周期一般為6～8h，但也(ye)可(ke)更長。脫(tuo)水裝置(zhi)的設置(zhi)位置(zhi)應按下列(lie)條件(jian)確定(ding)：①所(suo)選用的(de)(de)壓(ya)縮機在運(yun)行中(zhong)，其(qi)機體限制冷凝水(shui)的(de)(de)生(sheng)成量，且天然(ran)氣的(de)(de)進站壓(ya)力能(neng)克服脫(tuo)水(shui)系統等阻力時，應將(jiang)脫(tuo)水(shui)裝置設(she)置在壓(ya)縮機前；②所選用(yong)的(de)(de)(de)壓縮機在(zai)運(yun)行(xing)中，其機體不限制冷凝水(shui)的(de)(de)(de)生成量，并(bing)有可靠的(de)(de)(de)導出措施時，可將脫(tuo)水(shui)裝置設置在(zai)壓縮機后；③所選用的壓(ya)縮(suo)機(ji)在(zai)(zai)運(yun)行(xing)中(zhong)，允(yun)許從壓(ya)縮(suo)機(ji)的級(ji)間導(dao)出天(tian)然(ran)氣進行(xing)脫水(shui)時，宜將(jiang)脫水(shui)裝置設置在(zai)(zai)壓(ya)縮(suo)機(ji)的級(ji)間。此外，壓(ya)縮(suo)機(ji)汽(qi)缸采(cai)用的潤滑方(fang)式(shi)(無油(you)或注油(you)潤滑)也是(shi)確(que)定脫水(shui)裝置在(zai)(zai)流(liu)程中(zhong)位(wei)置時需要考(kao)慮的因素。

    在增(zeng)壓前(qian)脫水時，再(zai)生(sheng)用的天然氣宜采用進(jin)站(zhan)天然氣經(jing)電加熱、吸附劑再(zai)生(sheng)、冷卻和氣液分離后，再(zai)經(jing)增(zeng)壓進(jin)入進(jin)站(zhan)的天然氣脫水系統。再(zai)生(sheng)用的循(xun)環(huan)風機應為再(zai)生(sheng)系統阻力值的1.10～1.15倍。

    在(zai)增壓后或增壓間脫(tuo)(tuo)水時(shi)，再生用的天然(ran)(ran)氣宜采用脫(tuo)(tuo)除游離(li)液(ye)(水分和油分)后的壓縮(suo)天然(ran)(ran)氣，并應由(you)電加(jia)熱控(kong)制(zhi)系統溫(wen)度(du)。再生后的天然(ran)(ran)氣宜經冷卻、氣液(ye)分離(li)后進入(ru)壓縮(suo)機的進口。再生用天然(ran)(ran)氣壓力為0.4～1.8MPa或更高。

    低、中、高(gao)壓(ya)(ya)(ya)脫水(shui)(shui)方式各有優(you)缺(que)點。高(gao)壓(ya)(ya)(ya)脫水(shui)(shui)在需要(yao)深度(du)脫水(shui)(shui)時具有優(you)勢，但(dan)由于高(gao)、中壓(ya)(ya)(ya)脫水(shui)(shui)需要(yao)對壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機進行必要(yao)的(de)保(bao)護，否(fou)則會因含水(shui)(shui)蒸氣的(de)天(tian)然氣進入壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機而導致(zhi)故障。

    天然(ran)氣脫水(shui)裝置設(she)置在壓縮機后或(huo)壓縮機級(ji)間(jian)時，壓縮天然(ran)氣進入(ru)脫水(shui)裝置前，應先經(jing)過冷卻、氣液分離和除油過濾，以脫除游離的水(shui)分和油分。

2. CNG加(jia)氣站(zhan)天然氣脫水(shui)裝置(zhi)工(gong)藝流程(cheng)

目前國內各地加(jia)氣站大多采(cai)用國產(chan)天(tian)然(ran)氣脫(tuo)水(shui)(shui)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)，并有(you)低(di)壓(ya)(ya)、中壓(ya)(ya)、高(gao)壓(ya)(ya)脫(tuo)水(shui)(shui)三類。其(qi)中，低(di)壓(ya)(ya)和中壓(ya)(ya)脫(tuo)水(shui)(shui)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)有(you)半(ban)自(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)、自(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)和*三種(zhong)方(fang)式(shi)，高(gao)壓(ya)(ya)脫(tuo)水(shui)(shui)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)只(zhi)(zhi)有(you)全(quan)自(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)一種(zhong)方(fang)式(shi)。半(ban)自(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)只(zhi)(zhi)需操作人(ren)員在兩塔(ta)(ta)切(qie)換(huan)(huan)時手動(dong)(dong)(dong)(dong)切(qie)換(huan)(huan)閥門，再生過(guo)程自(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)控制(zhi)。在兩塔(ta)(ta)切(qie)換(huan)(huan)時有(you)少量(liang)天(tian)然(ran)氣排放。全(quan)自(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)所有(you)操作自(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong)控制(zhi)，不(bu)需人(ren)員操作。在兩塔(ta)(ta)切(qie)換(huan)(huan)時也有(you)少量(liang)天(tian)然(ran)氣排放。*裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)指(zhi)全(quan)過(guo)程(切(qie)換(huan)(huan)、再生)實現(xian)*。這些(xie)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)脫(tuo)水(shui)(shui)后(hou)氣體(ti)的水(shui)(shui)露點小于-60℃。干燥(zao)劑一般采(cai)用4A或13X分子篩。

半自動(dong)和(he)全自動(dong)低(di)壓(ya)(ya)脫水工(gong)藝流(liu)程見圖(tu)3-20。圖(tu)3-20中原料氣(qi)從進(jin)氣(qi)口進(jin)入前置(zhi)過(guo)濾器(qi)(qi)，除去游離(li)(li)液和(he)塵埃后(hou)經閥3進(jin)入干(gan)燥器(qi)(qi)A，脫水后(hou)經閥5去后(hou)置(zhi)過(guo)濾器(qi)(qi)除去吸附劑粉(fen)塵后(hou)至出(chu)氣(qi)口。再生氣(qi)經循環風機增壓(ya)(ya)后(hou)進(jin)入加熱(re)器(qi)(qi)升溫，然后(hou)經閥B進(jin)入干(gan)燥器(qi)(qi)B使其再生，再經閥27進(jin)入冷卻器(qi)(qi)冷卻后(hou)去分(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)分(fen)出(chu)冷凝(ning)水，重(zhong)新(xin)進(jin)入循環風機增壓(ya)(ya)。

*低(di)壓(ya)(ya)脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)工(gong)藝流程見圖(tu)3-21。圖(tu)3-21中(zhong)原料(liao)氣(qi)從進(jin)(jin)(jin)氣(qi)口進(jin)(jin)(jin)入(ru)前置(zhi)過濾器(qi)(qi)，除去(qu)游離液(ye)和塵埃(ai)后經(jing)(jing)閥1進(jin)(jin)(jin)入(ru)干(gan)燥器(qi)(qi)A，脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)后經(jing)(jing)止(zhi)回閥和后置(zhi)過濾器(qi)(qi)至出氣(qi)口。再(zai)生氣(qi)來(lai)自脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)裝(zhuang)置(zhi)出口，經(jing)(jing)循環風(feng)機增壓(ya)(ya)后進(jin)(jin)(jin)入(ru)加熱(re)器(qi)(qi)升溫，然后經(jing)(jing)止(zhi)回閥進(jin)(jin)(jin)入(ru)干(gan)燥器(qi)(qi)B使其再(zai)生，再(zai)經(jing)(jing)閥4進(jin)(jin)(jin)入(ru)冷(leng)卻(que)器(qi)(qi)冷(leng)卻(que)后去(qu)分(fen)離器(qi)(qi)分(fen)出冷(leng)凝水(shui)(shui)，重新回到脫(tuo)(tuo)水(shui)(shui)裝(zhuang)置(zhi)進(jin)(jin)(jin)氣(qi)口。

半(ban)自動、全自動和(he)*中壓(ya)(ya)(ya)脫水流程與圖3-20、圖3-21基本相(xiang)同，只是進氣口(kou)來自壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機一級出(chu)口(kou)(或(huo)二級出(chu)口(kou)，但工作壓(ya)(ya)(ya)力(li)不宜超過4MPa)，出(chu)氣日去壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機二級入口(kou)(或(huo)三級入口(kou))。

高(gao)壓(ya)脫(tuo)水(shui)(shui)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)工(gong)藝(yi)流程見圖3-22。圖3-22中的氣(qi)(qi)體(ti)依次(ci)進(jin)入(ru)(ru)前置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)(qi)、精(jing)密過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)(qi)，除去游離液和塵埃后經(jing)閥(fa)1進(jin)入(ru)(ru)干燥器(qi)(qi)(qi)A脫(tuo)水(shui)(shui)，然后經(jing)后置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)過(guo)(guo)濾器(qi)(qi)(qi)和壓(ya)力保持閥(fa)送至順序盤入(ru)(ru)口。再生氣(qi)(qi)從(cong)裝(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)出口或低壓(ya)氣(qi)(qi)井(或低壓(ya)氣(qi)(qi)瓶組)引入(ru)(ru)，經(jing)減壓(ya)后進(jin)入(ru)(ru)加熱(re)器(qi)(qi)(qi)升溫(wen)，然后進(jin)入(ru)(ru)干燥器(qi)(qi)(qi)B使其再生，再經(jing)閥(fa)4進(jin)入(ru)(ru)冷(leng)卻(que)器(qi)(qi)(qi)、分離器(qi)(qi)(qi)分出冷(leng)凝水(shui)(shui)后，進(jin)入(ru)(ru)壓(ya)縮(suo)機前的低壓(ya)管網或放(fang)空(kong)。

由于四川、重慶地區氣溫較高，川渝地區的商品氣中有一部分在管輸前未經脫水，其水含量可達4.25g/m³(露點約為0℃)。針對這一特點，為了減少CNG加氣站脫水裝置負荷和降低能耗，該地區CNG加氣站普遍采用高壓脫水裝置。至于其他地區加氣站當其采用來自長慶氣區輸氣管道或西氣東輸管道天然氣為原料氣時，由于原料氣進站時有一定壓力，而且已在上游經過處理，因而普遍選用低壓脫水裝置。

當加氣站規(gui)模較小時，其天然氣脫水(shui)裝(zhuang)置也可采用1臺干燥(zao)器，間斷脫水(shui)與再生(sheng)。

必須說明的是(shi)，當選(xuan)用成套天(tian)然(ran)氣脫水(shui)(shui)裝置產品時(shi)，如果其干燥劑床層高度(du)和直徑是(shi)某一定值的話，則(ze)應按照原料氣流量(liang)(liang)、實際(ji)水(shui)(shui)含(han)量(liang)(liang)和該脫水(shui)(shui)裝置干燥劑床層的裝填量(liang)(liang)、有效(xiao)濕容(rong)量(liang)(liang)和高度(du)等核算(suan)一下實際(ji)脫水(shui)(shui)周期(qi)和達(da)到透(tou)過(guo)點(dian)(轉效(xiao)點(dian))的時(shi)間(jian)，并比較實際(ji)脫水(shui)(shui)周期(qi)是(shi)否小于達(da)到透(tou)過(guo)點(dian)的時(shi)間(jian).

珠海歐伯特天然氣露點儀！www.obtck.com