日產(chǎn)100萬(wàn)方天然氣三甘醇脫水裝置工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目100萬(wàn)方/天天然氣三甘醇脫水裝置工藝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)教學(xué)院系應(yīng)用技術(shù)學(xué)院專業(yè)年級(jí)石油化工生產(chǎn)技術(shù)2008指導(dǎo)教師單位輔導(dǎo)教師單位摘要天然氣是一種烴類混合氣體，主要由低分子飽和烴為主的烴類氣體與少量非烴類氣體組成。作為井流物的天然氣總是被水所飽和的，為了達(dá)到商品天然氣的管輸水露點(diǎn)要求，必須將天然氣中的水分脫除到一定的程度。天然氣脫水屬于天然氣處理內(nèi)容之一，常用的脫水方法有低溫分離脫水、溶劑吸收法脫水和固體吸附法脫水等，其中溶劑吸收法脫水中的三甘醇脫水工藝應(yīng)用最為普遍。文章根據(jù)天然氣站場(chǎng)的原料氣條件和脫水要求，綜合考慮工藝要求和經(jīng)濟(jì)影響，采用三甘醇溶劑吸收法脫水和汽提法再生

2、工藝，借助于流程模擬軟件hysys 進(jìn)行模擬計(jì)算，通過(guò)對(duì)三甘醇脫水工藝參數(shù)的選擇和相關(guān)設(shè)備尺寸的估算，對(duì)整個(gè)工藝中的吸收塔進(jìn)行了物料衡算，對(duì)塔高、塔徑進(jìn)行了確定，對(duì)塔板各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算及相關(guān)設(shè)備的選型，設(shè)計(jì)出了符合原料氣脫水要求及天然氣脫水工藝規(guī)范的脫水工藝流程及裝置。并通過(guò)對(duì)工藝方法和工藝參數(shù)的詳細(xì)分析，驗(yàn)證了文章中天然氣站場(chǎng)脫水工藝設(shè)計(jì)的合理性。 關(guān)鍵詞：天然氣 三甘醇脫水 再生 汽提 流程模擬abstractnatural gas is a kind of hydrocarbon gas mixture, mainly by the low molecular saturated hydr

3、ocarbons with small amounts of hydrocarbon gases mainly composed the hydrocarbon gases. as well flow content of natural gas is always water, in order to achieve saturation of commercial natural pipe-conveying water demand, must will dew point the moisture removal of natural gas to a certain extent.

4、natural gas dehydration belong to one of the natural gas processing content, the commonly used dehydration method has low temperature separation dehydration, solvent absorption dehydration and solid adsorption dehydration etc, which are three of solvent absorption dehydration dehydrate technique gly

5、col are widely used. according to the gas station materials gas conditions and dehydration requirements, comprehensive consideration of the process requirement and economic impact, adopt three deg solvent absorption dehydration and steam latifah regeneration process, hysys by process simulation soft

6、ware to simulate calculation, through three deg dehydration process parameter selection and related equipment size for the whole process, estimated the absorption tower, the material balance of tower is high, tower diameter to determine the parameters, calculation of tower board and related equipmen

7、t selection, design the feedgas dehydration conform with the requirements and gas dehydration process specification dehydration process and equipment. and through the process and the process parameters of a detailed analysis, and verifies the articles in the gas station and the rationality of the de

8、sign of dewatering process. keyword: natural gas three deg dehydration regeneration steam stripping process simulation目錄1 緒論11.1天然氣概述11.2 天然氣的組成與分類11.2.1 天然氣的組成21.3 天然氣的主要用途21.4天然氣凈化的目的意義21.5天然氣脫水41.5.1 天然氣含水量41.6天然氣水合物71.6.1 天然氣水合物的結(jié)構(gòu)71.6.2 水合物的生成條件71.6.3 天然氣水合物的防止措施72 天然氣脫水的工藝92.1天然氣脫水方法92.2.脫水工藝流

9、程設(shè)計(jì)112.2.1 脫水裝置設(shè)計(jì)112.3天然氣脫水工藝發(fā)展方向162.3.1天然氣膜法脫水162.3.2天然氣超音速法脫水183脫水工藝計(jì)算203.1原料氣及凈化氣氣質(zhì)203.1.1原料氣203.1.2脫水后凈化氣的氣質(zhì)條件203.2脫水依據(jù)203.2.1 貧三甘醇濃度的確定203.2.2 三甘醇循環(huán)量的確定213.2.3 吸收塔塔板數(shù)的確定：213.3物料衡算243.3.1 脫水量243.2.2 三甘醇循環(huán)流量243.2.3 貧三甘醇流量253.2.4 富三甘醇流量253.3 吸收塔253.3.1 直徑253.3.2 泡罩塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)及選用263.3.3 板面布置283.3.4 吸收

10、塔高度313.4 熱量衡算313.4.1 重沸器313.4.2 貧/富甘醇換熱器313.4.3 氣體/貧甘醇換熱器323.5 設(shè)備計(jì)算及選型323.5.1 精餾柱323.5.2 甘醇泵323.6 脫水段數(shù)據(jù)匯總334三甘醇脫水影響因素分析354. 1吸收塔塔盤(pán)數(shù)對(duì)脫水效果的影響364. 2濕氣入口溫度對(duì)脫水效果的影響374. 3濕氣含水量對(duì)脫水效果的影響374. 4汽提氣流量對(duì)脫水效果的影響395總結(jié)41謝辭42參考文獻(xiàn)43附錄445100萬(wàn)方/天天然氣三甘醇脫水工藝1 緒論1.1天然氣概述天然氣系古生物遺骸長(zhǎng)期沉積地下，經(jīng)慢慢轉(zhuǎn)化及變質(zhì)裂解而產(chǎn)生之氣態(tài)碳?xì)浠衔?，具可燃性，多在油田開(kāi)采原油時(shí)

11、伴隨而出。 天然氣蘊(yùn)藏在地下約3000 4000米之多孔隙巖層中，主要成分為甲烷，比重0.65，比空氣輕，具有無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒之特性， 天然氣公司皆遵照政府規(guī)定添加臭劑，以便用戶嗅辨。 依天然氣蘊(yùn)藏狀態(tài)，又分為構(gòu)造性天然氣、水溶性天然氣、煤礦天然氣等三種。而構(gòu)造性天然氣又可分為伴隨原油出產(chǎn)的濕性天然氣、與不含液體成份的干性天然氣。 天然氣主要有以下幾個(gè)用途：（1） 天然氣發(fā)電，具有緩解能源緊缺、降低燃煤發(fā)電比例，減少環(huán)境污染的有效途徑，且從經(jīng)濟(jì)效益看，天然氣發(fā)電的單位裝機(jī)容量所需投資少，建設(shè)工期短，上網(wǎng)電價(jià)較低，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 （2）天然氣化工工業(yè)，天然氣是制造氮肥的最佳原料，具有投資少、

12、成本低、污染少等特點(diǎn)。天然氣占氮肥生產(chǎn)原料的比重，世界平均為80%左右。 （3）城市燃?xì)馐聵I(yè)，特別是居民生活用燃料。隨著人民生活水平的提高及環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，大部分城市對(duì)天然氣的需求明顯增加。天然氣作為民用燃料的經(jīng)濟(jì)效益也大于工業(yè)燃料。 （4）壓縮天然氣汽車，以天然氣代替汽車用油，具有價(jià)格低、污染少、安全等優(yōu)點(diǎn)。 目前人們的環(huán)保意識(shí)提高，世界需求干凈能源的呼聲高漲，各國(guó)政府也透過(guò)立法程序來(lái)傳達(dá)這種趨勢(shì)，天然氣曾被視為最干凈的能源之一，再加上1990年中東的波灣危機(jī)，加深美國(guó)及主要石油消耗國(guó)家研發(fā)替代能源的決心，因此，在還未發(fā)明真正的替代能源前，天然氣需求量自然會(huì)增加。1.2 天然氣的組成與分類廣

13、義的天然氣是指在自然界中天然生成的氣體化合物。而就狹義而言，天然氣是氣態(tài)的石油，是專指巖石圈中生成并蘊(yùn)藏的以氣態(tài)烷烴混合物為主的可燃性氣體，有時(shí)為純氣態(tài)氣藏，有時(shí)與石油伴生，并通過(guò)油氣井開(kāi)采出來(lái)，是一種潔凈、方便、高效的優(yōu)質(zhì)能源，也是優(yōu)良的化工原1.2.1 天然氣的組成石油和天然氣都是以烴類為主，其組成從甲烷（ch4）到33個(gè)碳原子的石蠟烴和22個(gè)或更多碳原子的芳香烴。石油主要是含4 個(gè)或更多碳原子的液烴，而天然氣是以低分子飽和烴為主的烴類氣體與少量非烴類氣體組成的混合氣體，是一種低相對(duì)密度、低粘度的流體。天然氣中的烴類基本上是烷烴，通常以甲烷為主，還有乙烷、丙烷丁烷、戊烷以及少量的己烷以上烴

14、類（c6+）。在大多數(shù)天然氣中還存在著痕量的不飽和烴，如乙烯、丙烯、丁烯，偶爾還含有極少量的環(huán)烷烴和芳香烴，如環(huán)戊烷、環(huán)己烷、苯、甲苯等。天然氣中的非烴類氣體，一般為少量的氮?dú)?、氧氣、氫氣、二氧化碳、水蒸氣、硫化氫以及硫醇、硫醚、二硫化碳等有機(jī)硫化物，有時(shí)也含有微量的稀有氣體如氦、氬、氙等。1.3 天然氣的主要用途1、天然氣發(fā)電，具有緩解能源緊缺、降低燃煤發(fā)電比例，減少環(huán)境污染的有效途徑且從經(jīng)濟(jì)效益看，天然氣發(fā)電的單位裝機(jī)容量所需投資少，建設(shè)工期短，上網(wǎng)電價(jià)較低，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力2。2、天然氣化工工業(yè)，天然氣是制造氮肥的最佳原料，具有投資少、成本低、污染少等特點(diǎn)。天然氣占氮肥生產(chǎn)原料的比重，世

15、界平均為80%左右。3、城市燃?xì)馐聵I(yè)，特別是居民生活用燃料。隨著人民生活水平的提高及環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，大部分城市對(duì)天然氣的需求明顯增加。天然氣作為民用燃料的經(jīng)濟(jì)效益也大于工業(yè)燃料。4、壓縮天然氣汽車，以天然氣代替汽車用油，具有價(jià)格低、污染少、安全等優(yōu)點(diǎn)。目前人們的環(huán)保意識(shí)提高，世界需求干凈能源的呼聲高漲，各國(guó)政府也透過(guò)立法程序來(lái)傳達(dá)這種趨勢(shì)，天然氣曾被視為最干凈的能源之一，再加上1990年中東的波斯灣危機(jī)，加深美國(guó)及主要石油消耗國(guó)家研發(fā)替代能源的決心，因此，在還未發(fā)現(xiàn)真正的替代能源前，天然氣需求量自然會(huì)增加。1.4天然氣凈化的目的意義天然氣是一種潔凈、方便、高效的優(yōu)質(zhì)燃料，也是重要的化工原料。具

16、有明顯的社會(huì)效益，環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。1993年統(tǒng)計(jì)全世界天然氣總產(chǎn)量為266338×108m3，銷售量為21582.7×108m3。主要產(chǎn)氣國(guó)家的產(chǎn)氣量及銷售量如表l-1所示。相對(duì)于煤炭來(lái)說(shuō)天然氣更加安全、環(huán)保，加強(qiáng)天然氣市場(chǎng)培育，有利于世界能源結(jié)構(gòu)的改善，能夠滿足發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)對(duì)能源的急迫需求，而且對(duì)煤炭和石油將起到重要的替代和補(bǔ)充作用3。表1-1 主要產(chǎn)氣國(guó)家的產(chǎn)氣量及銷售量國(guó)家產(chǎn)氣量，108m3銷售量，108m3前蘇聯(lián)7781.47577.4美國(guó)6488.05225.0加拿大1707.11387.5荷蘭840.1810.1阿爾及利亞1307.0570.0英國(guó)736

17、.2654.9印度尼西亞742.0558.0墨西哥371.4262.6羅馬尼亞214.9211.9沙特阿拉伯673.0359.0挪威415.8273.8阿根廷202.5153.5阿聯(lián)酋264.7241.4委內(nèi)瑞拉424.8216.0意大利194.0194.0澳大利亞236.7222.3德國(guó)193.8186.8馬來(lái)西亞253.2249.2中國(guó)158.1158.1天然氣中主要有害雜質(zhì)為水、二氧化碳、硫化氫及各種形態(tài)的硫化物。水在一定溫度和壓力下可與烴類形成水合物而造成管道堵塞，在輸送過(guò)程中當(dāng)溫度降低時(shí)，也會(huì)因冷凝水的凍結(jié)而阻塞管道。二氧化碳在有水存在時(shí)可腐蝕管道，二氧化碳含量過(guò)高會(huì)降低天然氣熱值。

18、硫化氫對(duì)輸送管道有腐蝕，且使用時(shí)會(huì)造成污染。因此，天然氣在輸送之前應(yīng)進(jìn)行凈化處理以滿足管輸要求。天然氣中水分的存在往往造成嚴(yán)重的后果，水分與天然氣在一定條件下形成氣體水合物而阻塞管路，影響平衡供氣，水的存在為含有h2s和co2的天然氣形成酸而侵蝕管路和設(shè)備創(chuàng)造了條件.1.5天然氣脫水自地層采出的天然氣及脫硫后的天然氣中一般都含有飽和水蒸氣，水分的存在會(huì)給天然氣的輸送和加工造成困難。天然氣在輸送和加工時(shí)需要冷卻的溫度越低，對(duì)其含水量的要求就越嚴(yán)格，因此必須對(duì)天然氣進(jìn)行脫水處理，以達(dá)到規(guī)定的水汽含量指標(biāo)。天然氣中的含水量有兩種表示方法，即“絕對(duì)含水量”及“露點(diǎn)溫度”。絕對(duì)含水量指單位體積天然氣中含

19、有的水汽質(zhì)量；露點(diǎn)溫度指在一定壓力下，天然氣中的水蒸氣開(kāi)始冷凝結(jié)露的溫度。一般情況下管輸天然氣的露點(diǎn)溫度應(yīng)比輸氣管線最低環(huán)境溫度低510。用于天然氣脫水的方法有多種，可分為溶劑吸收法、固體吸附法、直接冷卻法和化學(xué)反應(yīng)法等，其中化學(xué)反應(yīng)法在天然氣工業(yè)中用的極少，而溶劑吸收法、固體吸附法較為普遍。隨著科學(xué)研究和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)的天然氣脫水方法不斷得到完善和提高的同時(shí)，對(duì)新的脫水工藝也不斷進(jìn)行探索，如當(dāng)前天然氣脫水工業(yè)中的膜分離法就是一種新型的脫水方法。天然氣的“脫水”是指脫除水蒸汽。所有的天然氣都在某種程度上含有水蒸汽。天然氣要脫除水蒸汽的原因是：水和天然氣能形成固體水合物，堵塞設(shè)備；含液態(tài)

20、水的天然氣具有腐蝕性，尤其是當(dāng)天然氣中含有co2和h2s時(shí)更為嚴(yán)重；天然氣中的水蒸汽在管線中凝析，可能形成段塞流。1.5.1 天然氣含水量作為井流物的天然氣總是被水所飽和的，為了滿足集輸和深冷分離過(guò)程的需要，必須將天然氣中的水分脫除到一定的程度。為此，在脫水工藝設(shè)計(jì)中首先就要確定天然氣的含水量。天然氣的飽和含水量取決于天然氣的溫度、壓力和組成等條件。絕對(duì)含水量是指單位體積天然氣中含有的水氣的量，又稱天然氣絕對(duì)濕度，單位為mg/m3。在一定溫度和壓力下天然氣含水氣量若達(dá)到飽和，則這個(gè)飽和時(shí)的含水氣量稱為飽和濕度，而天然氣絕對(duì)濕度與飽和濕度之比則為天然氣相對(duì)濕度。天然氣水露點(diǎn)溫度則是指天然氣在一定

21、壓力下水蒸氣開(kāi)始冷凝結(jié)露的溫度。在設(shè)計(jì)過(guò)程中普遍采用算圖法來(lái)估算天然氣的含水量。(1) 非酸性天然氣含水量的估算算圖估算算圖主要用來(lái)確定非酸性天然氣的含水量，同時(shí)結(jié)合其它算圖進(jìn)行酸性天然氣含水量的估算。用得較多的是mcketta-wehe 算圖，如圖1-2 所示。該算圖于1958 年首次發(fā)表，圖中的曲線是按相對(duì)密度為0.6，與純水接觸的天然氣制定的，因此需要進(jìn)行相對(duì)密度校正和含鹽量校正，校正曲線附在算圖的左上側(cè)，校正計(jì)算式如式（1.1）所示。w = c g×c s×w o （1.1）式中 w 校正后的含水量，mg/m3（gpa）； w0 相對(duì)密度為0.6 的天然氣含水量，m

22、g/m3（gpa）； c g 相對(duì)密度校正系數(shù)； c s 含鹽量校正系數(shù) 圖1-2 天然氣含水量公式法計(jì)算公式如式（1.2）：圖1.1 天然氣含水量w = 16.017 a× b（1.8t +32） （1.2）式中：w 水含量，gh2o/m3；t系統(tǒng)溫度，；a 、b與壓力（p）有關(guān)的系數(shù).(2) 酸性天然氣含水量的估算酸性天然氣的含水量有三種校正算圖估算法，校正算圖1 的實(shí)質(zhì)是基于純酸氣（即純的h2s 氣體或純的co2 氣體）與水相的平衡，它是配合坎貝爾公式使用的。校正算圖2（韋切爾特算圖）是新提出來(lái)的一種算圖，是配合meketta-wehe 算圖使用的。校正算圖3 中氣體所含co2

23、 的量也要折算成h2s 的當(dāng)量濃度，折算方法與校正算圖2 的方法一樣，然后直接由溫度、壓力和h2s 的濃度查圖。1.6天然氣水合物天然氣水合物也稱天然氣水化物，是一種天然氣中的小分子與水分子形成的類冰狀固態(tài)化合物，是氣體分子與水分子非化學(xué)計(jì)量的包藏絡(luò)合物，即是水分子與氣體分子以物理結(jié)合體所形成的一種固體，它在結(jié)構(gòu)上與冰不同。1.6.1 天然氣水合物的結(jié)構(gòu)以往研究結(jié)果表明，天然氣水合物的結(jié)構(gòu)主要有兩種：相對(duì)分子質(zhì)量較小的氣體（如ch4、c2h6、h2s、co2）水合物是穩(wěn)定性較好的體心立方晶體結(jié)構(gòu)；相對(duì)分子質(zhì)量較大的氣體（如c3h8、ic4h10）水合物是穩(wěn)定性較差的金剛石型結(jié)構(gòu)。當(dāng)天然氣中含有

24、形成兩種水合物結(jié)構(gòu)的氣體組分時(shí)，通常只生成一種結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的水合物，具體結(jié)構(gòu)主要取決于天然氣的組成。1.6.2 水合物的生成條件引起水合物形成的主要條件是：天然氣的溫度等于或低于露點(diǎn)溫度，有液態(tài)水存在；在定壓力和氣體組成下，天然氣溫度低于水合物形成溫度；壓力增加，形成水合物的溫度相應(yīng)增加。當(dāng)具備上述主要條件時(shí)，有時(shí)仍不能形成水合物，還必須具備下述一些引起水合物形成的次要條件：氣流速度很快，或者通過(guò)設(shè)備或管道中諸如彎頭、孔板、閥門(mén)、測(cè)溫元件套管處等時(shí)，使氣流出現(xiàn)劇烈擾動(dòng)；壓力發(fā)生波動(dòng)；存在小的水合物晶種；存在co2 或h2s 等組分，它們比烴類更易溶于水并易形成水合物。1.6.3 天然氣水合物的

25、防止措施防止天然氣水合物生成有三種方法，采用任何一種方法都能有效防止水合物的生成：給天然氣加熱，并且使天然氣溫度維持在天然氣水合物形成溫度以上；向氣流中加入化學(xué)處理劑（水合物抑制劑），使水合物形成溫度降至天然氣在管線或設(shè)備中可能達(dá)到的最低溫度；412 天然氣脫水的工藝2.1天然氣脫水方法目前溶劑吸附法在我國(guó)被廣泛應(yīng)用，這種方法的原理是利用吸水性較強(qiáng)的化學(xué)溶劑與天然氣接觸后，選擇性地吸收所含的水分。甘醇是一種親水性很好的液體，能與水完全互溶，當(dāng)含水天然氣與濃甘醇(稱貧液)充分接觸時(shí)，天然氣中水與甘醇互溶成甘醇水溶液(稱富液)，天然氣被凈化脫水后進(jìn)入輸氣干線，將甘醇水溶液進(jìn)行再生處理，使水汽化排出

26、以達(dá)到再生的目的，甘醇提濃后可重復(fù)使用。三甘醇和二甘醇特別適宜于長(zhǎng)輸管線大，氣量的深度脫水，但由于三甘醇對(duì)水份有極強(qiáng)的親合力，具有較高的脫水深度，而對(duì)天然氣有較低的溶解度(選擇性吸收好)，蒸汽壓相對(duì)較低，溶劑損失小，熱力學(xué)穩(wěn)定，其沸點(diǎn)比二甘醇高，可在較高的溫度下再生，所需設(shè)備也簡(jiǎn)單，脫水后的天然氣露點(diǎn)下降值較大，因此，國(guó)內(nèi)使用的化學(xué)溶劑較多的是三甘醇溶液。天然氣脫水在原理上講有四種方式：直接冷卻、壓縮以后冷卻、吸收和吸附，在工藝上主要有：液體脫水劑(甘醇)法、固體脫水劑(分子劑、鉛土、硅膠)及氯化鈣法。表2-1給出了常用的脫水方法比較。（1）ifpex1脫水工藝法國(guó)石油科學(xué)院開(kāi)發(fā)的ifpexo

27、l工藝是氣體加工領(lǐng)域的一項(xiàng)新工藝，其突出的優(yōu)點(diǎn)是其經(jīng)濟(jì)性及對(duì)環(huán)境的安全性。ifpexol的基礎(chǔ)是在低溫下使用單一的甲醇溶劑，其技術(shù)原理則是利用天然氣凝液回收中的氣體冷卻來(lái)同時(shí)完成脫水和酸氣脫除中的溶劑處理。ifpiexol工藝分兩部分，其中ifpexl用于脫水，其工藝過(guò)程是：氣體進(jìn)料向上通過(guò)一座接觸塔，在塔內(nèi)與來(lái)自冷卻分離器并向下流動(dòng)的含水溶劑逆流接觸，甲醇溶劑上升的原料氣從水中完全提出。由于該工藝不蒸發(fā)氣體，因而可減少芳烴的排放。ifpex1工藝的操作費(fèi)用低。能量費(fèi)用占操作費(fèi)用的大部分。常用的三甘醇法需要一臺(tái)大的輸送高熱物料泵和再生裝置，耗能較多。而ifpiex1工藝不需要耗熱只要用一定的電

28、量驅(qū)動(dòng)一臺(tái)小低壓泵。若以每千瓦小時(shí)的電費(fèi)為0.05美元及每百萬(wàn)大卡需要耗燃料費(fèi)12美元計(jì)算，與三甘醇法相比較，ifpiexl每年可節(jié)約10萬(wàn)美元的操作費(fèi)用。（2）最常用的脫水工藝三甘醇工藝目前天然氣脫水中應(yīng)用最多的是三甘醇工藝。在新概念的指導(dǎo)下，這項(xiàng)脫水工藝又有所發(fā)展。研究表明，結(jié)構(gòu)填料在壓力為6.89mpa或更大時(shí)進(jìn)行天然氣脫水表現(xiàn)出極佳的效果。arco油氣公司證實(shí)，在采用三甘醇脫水相同的工藝條件下，結(jié)構(gòu)填料能夠?qū)⑺囊?guī)模減小，容器重量減少，內(nèi)部零件減少，費(fèi)用降低。目前已進(jìn)行了兩種類型的結(jié)構(gòu)填料測(cè)試。結(jié)構(gòu)填料提供了更大的吸收率、更高的處理量及較低的壓降。甘醇脫水工藝的另一項(xiàng)改進(jìn)技術(shù)是使用異辛

29、烷、甲苯等作為共沸劑的的drizo法，其三甘醇貧液濃度可達(dá)99.998，干氣露點(diǎn)可達(dá)-73，無(wú)氣體排放。美國(guó)proses公司擁有的這項(xiàng)proses技術(shù)，氣體處理越大，成本越低，世界上許多國(guó)家正在推廣這項(xiàng)技術(shù)。意大利一家公司設(shè)計(jì)并建造了一套不用有毒的芳烴溶劑，也無(wú)汽提氣損耗的drigas裝置。采用這種裝置，三甘醇貧液濃度可達(dá)到99.95以上，濕氣溫度可達(dá)60，壓力可達(dá)15mpa。如果需要的三甘醇濃度較高，只要并入一個(gè)二級(jí)吸收塔，輸入少量的三甘醇貧液，三甘醇純度就可達(dá)到99.99。（3）其他工藝分子篩工藝，膜分離工藝分子篩能脫除天然氣中的水、硫化物和其他雜質(zhì)，也可用于酸性天然氣的干燥。目前許多天然

30、氣田都使用分子篩干燥氣體。分子篩能將水脫除很低的水平。在分子篩干燥氣體時(shí)，同時(shí)吸附了硫化氫，但需注意，在有co2存在時(shí)，h2s可能被催化反應(yīng)為碳基硫。特殊的抗酸性分子篩的使用壽命長(zhǎng)，能保持其脫水能力。分子篩用于氣體干燥不需要甘醇脫水那樣的預(yù)冷卻。隨著天然氣價(jià)格的上漲，許多酸性氣田要投入開(kāi)發(fā)，已考慮選擇用抗酸性分子篩干燥天然氣。20世紀(jì)90年代美國(guó)天然氣研究院提出的膜分離工藝，是根據(jù)含有水蒸汽、溶解氣的流動(dòng)氣體通過(guò)聚合物薄膜發(fā)生的擴(kuò)散或滲透，由于不同氣體有不同的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)，氣體通過(guò)膜具有不同的移動(dòng)速度，從而達(dá)到分離的目的。工業(yè)上早期使用的氣體分離膜，成本高、分離能力低，大規(guī)模使用受到限制，

31、隨著膜分離系統(tǒng)分離能力的改進(jìn)和費(fèi)用的降低，1987年permea公司工業(yè)上首先使用膜裝置干燥器來(lái)干燥壓縮空氣，能使壓縮空氣的含水量低于lppm。美國(guó)天然氣研究院及一些大型石油公司已研究開(kāi)發(fā)出了用于天然氣干燥的氣體分離膜和膜系統(tǒng)。2.2.脫水工藝流程設(shè)計(jì)2.2.1 脫水裝置設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)所選用的脫水裝置有：臥式過(guò)濾分離器、脫水吸收塔（塔頂捕霧器和塔板之間設(shè)冷卻盤(pán)管代替氣體-甘醇換熱器）、立式閃蒸罐、三甘醇再生塔（富液精餾柱頂設(shè)換熱盤(pán)管、塔頂設(shè)回流冷凝器、塔底設(shè)重沸器）、貧液汽提柱、緩沖罐（內(nèi)設(shè)三甘醇貧富液換熱盤(pán)管）、三甘醇循環(huán)泵、三甘醇過(guò)濾器、三甘醇冷卻器、廢氣分液罐和灼燒爐。 圖2-1 auto

32、cad 繪制的工藝流程設(shè)計(jì)圖 （1-濕天然氣；2-出塔干氣；3-teg 富液；4-閃蒸后的teg 富液；5-teg 富液再生；6-再生的teg貧液；7-teg 貧液進(jìn)塔；8-閃蒸氣；9-含水氣；10-汽提氣；11-燃料氣；12-原料氣；13-污水至污水池；14-干天然氣至輸氣干線；15-補(bǔ)充teg；16-循環(huán)冷水；17-循環(huán)回水；a-臥式過(guò)濾分離器；b-脫水吸收塔；c-閃蒸罐；d-富液精餾柱；e-重沸器；f-貧液汽提柱；g-緩沖罐；h-teg 循環(huán)泵；i-teg 冷卻器；j-teg 過(guò)濾器；k-廢氣分液罐；l-灼燒爐）工藝過(guò)程的中心設(shè)備是吸收塔，用泵將teg泵人到吸收塔的頂部，teg經(jīng)過(guò)吸收塔

33、時(shí)與氣流逆流接觸后向下沉動(dòng)，富teg水溶液從塔底排出，再經(jīng)過(guò)冷凝器的盤(pán)管升溫并過(guò)濾后，進(jìn)入閃蒸罐閃蒸出富teg中溶解的烴類組分，然后液相流人貧富甘醇換熱升溫并過(guò)濾后，進(jìn)入脫水單元的再生器部分，在再生培內(nèi)通過(guò)加熱使teg吸收的水分在常壓下脫除從而提濃，再生后的teg經(jīng)貧富甘醇換熱器冷卻后，泵人吸收塔循環(huán)使用。而濕天然氣由吸收塔底進(jìn)入，經(jīng)人口洗滌器后自下而上與teg接觸傳質(zhì)，然后經(jīng)塔頂分離器后外輸。(1) 入口分離器一半以上的脫水裝置的問(wèn)題都是由于入口氣體不夠充分洗滌氣而引發(fā)的的常見(jiàn)五種污染物是；·游離水：水會(huì)增加甘醇的循環(huán)量、重沸器的熱負(fù)荷和燃料費(fèi)用。·油或烴類：可溶解的烴會(huì)

34、減弱甘醇的脫水能力有游離水存在時(shí)不可溶的油會(huì)在換熱器的熱交換表面結(jié)焦，同時(shí)會(huì)增加甘醇的濃度。·帶入的鹽水：鹽溶解于甘醇中會(huì)腐蝕鋼材，特別是不銹鋼，容易引起重沸器火管穿孔.·添加劑：如腐蝕防護(hù)劑、酸化和壓裂液，這些物質(zhì)易引起發(fā)袍、腐蝕和對(duì)火管造成熱腐蝕.·團(tuán)體雜質(zhì)：如砂、腐蝕產(chǎn)物(fes、鐵銹等)，這些固體易引起發(fā)泡，侵蝕閥門(mén)和泵，堵塞塔板和填料。 進(jìn)口濕氣的完全洗滌是保證裝置安全生產(chǎn)的必要前提。許多大的三甘醇脫水裝置都在吸收塔前設(shè)有分離器或洗滌器，可能的話還設(shè)有過(guò)濾器。洗滌器的負(fù)荷要能處理最大氣體流量的125。（2）吸收塔 如圖22所示，吸收塔由底部的洗氣段、中部

35、的傳質(zhì)或干燥段、頂部的甘碎冷卻和捕霧器組成。圖22甘醇吸收塔 濕天然氣切向進(jìn)入塔底部一體化的氣體洗滌器，然后穿過(guò)絲網(wǎng)捕霧器以去除隨氣體帶入的殘余液體顆粒，通過(guò)這樣的兩級(jí)處理使可能進(jìn)入甘醇體系的污染物最小化。一體化的氣體洗滌器是對(duì)入口分離器的補(bǔ)充，它不能代替入口分離器。在干燥段，氣體由下而上與由上而下三甘醇進(jìn)行逆流接觸，一般需412層泡罩塔板或浮閻塔板，盡管浮閥塔比泡罩塔有較高的效率，但由于泡罩在低氣速下不致漏液，且適合粘性液體。因此，實(shí)際過(guò)程中，往往采用泡罩塔板。甘醇趨向于發(fā)袍，因此塔板間距至少應(yīng)保持204mm，比較合適的值是6l0760mm。安裝時(shí)，應(yīng)保持塔體垂直，否則由于塔板上液位不一致將

36、影響到氣液接觸效果。塔頂?shù)牟鹅F器保證氣相中盡可能少地夾帶甘醇，捕集墊由l00200mm的不銹鋼和滌綸組成。液體的分離空間是十分重要的，從捕霧器到第一塊塔板的距離至少應(yīng)為板間距的15倍。（3）閃蒸罐在甘醇吸收水分的過(guò)程中，較重的烴類包括芳香烴會(huì)不可避免地部分溶解于甘醇溶液。可應(yīng)用兩相分離器進(jìn)行分離，此時(shí)溶液的停留時(shí)間為510min。如果甘醇吸收有大量的重質(zhì)烴，氣體的相對(duì)密度大，這時(shí)可選用三相分離器，其停留時(shí)間應(yīng)為2030min。氣體凝液甘醇分離的最佳條件是350500kpa(表)，3865，該條件下閃蒸出的閃蒸氣可不經(jīng)壓縮而直接作燃料氣或汽提氣使用。當(dāng)油被除去后，富甘醇在閃蒸前經(jīng)過(guò)甘醇/甘醇換熱

37、器進(jìn)行預(yù)熱，加熱減小了溶液的粘度并加速了甘醇與液烴的分離。要注意的是：閃蒸時(shí)的壓力一定要能保證甘醇能流過(guò)下游的設(shè)備如換熱器和過(guò)濾器等。使用臥式閃蒸罐一般能獲得較好的凝液甘醇分離效果，而立式閃蒸罐卻占有更少的平臺(tái)面積，這要進(jìn)行具體的分析選用。（4）過(guò)慮器在甘醇中固體顆粒應(yīng)少于001(質(zhì)量)以避免泵的損壞、換熱器阻塞、溶液發(fā)泡、吸收塔板和再生精餾柱填料的污染、火管的熱腐蝕等。常用固體過(guò)濾器和活性炭過(guò)濾器來(lái)保證溶液的純度。前者以纖維制品、紙張或玻璃纖維為濾料，除去5µm以上的粒子。固體過(guò)濾器置于閃蒸罐后，此時(shí)溶液溫度較高，粘度較低，便于過(guò)濾。固體過(guò)濾器的容量應(yīng)滿足處理全部循環(huán)溶液的需要。活

38、性炭過(guò)濾器主要是除去溶液中的溶解性雜質(zhì)，加高沸點(diǎn)的烴類、表面活性劑、壓縮機(jī)潤(rùn)滑油以及teg降解產(chǎn)物等。循環(huán)溶液可以全部進(jìn)入活性炭過(guò)濾器處理，也可以部分處理，視溶液中雜質(zhì)含量而定。溶液在過(guò)濾器內(nèi)的停留時(shí)間應(yīng)為1520min以保證處理效果。(5) 甘醉泵甘醇循環(huán)泵是脫水裝置的唯一一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，它將貧甘醇從低壓升為高壓后入塔。常用的泵有三種驅(qū)動(dòng)方式：高壓氣體驅(qū)動(dòng)高壓液體驅(qū)動(dòng)電動(dòng)沒(méi)有甘醇的循環(huán)，就不能繼續(xù)脫水。因此，應(yīng)選配兩臺(tái)泵，每臺(tái)泵的能力都要能滿足全部甘醇循環(huán)的需要，一臺(tái)工作，另一臺(tái)備用：對(duì)大型裝置選擇電動(dòng)、水平或正位移泵都是有利的。對(duì)小型的邊遠(yuǎn)裝置，經(jīng)常選用高壓液體或氣體驅(qū)動(dòng)的甘醇泵。從吸收塔底

39、出來(lái)的高壓甘醇可給雙動(dòng)泵提供部分動(dòng)力，從吸收塔出來(lái)的高壓氣體也能提供部分動(dòng)力，當(dāng)然這就要求吸收塔內(nèi)有較高的壓力。 （6）緩沖罐緩沖罐的體積要足夠大以容納從吸收塔出來(lái)的全部甘醇。正常運(yùn)行期間緩沖器應(yīng)半滿。同時(shí)應(yīng)有氣封以防止甘醇與空氣接觸。（7）貧富液換熱器貧/富溶液換熱器是用來(lái)控制進(jìn)閃蒸罐和過(guò)濾器的富液溫度，并回收貧濃的熱量，使富液升溫至148左右進(jìn)再生塔，以減輕重沸器的熱負(fù)荷。最常用的是管殼式換熱器。對(duì)小型裝置可以不設(shè)置專門(mén)的換熱器，而在貧液緩沖罐中用換熱盤(pán)管來(lái)代替(即換熱罐)。采用這種換熱形式可以簡(jiǎn)化流程，節(jié)省投資，但其換熱效果較差，即使整個(gè)盤(pán)管均浸沒(méi)在貧液之中，換熱后的人塔富液溫度也很難超

40、過(guò)93。teg脫水的各種工藝流程，吸收部分大致相同，再生部分有所不同，目的是 提高teg的濃度。最初采用的是常壓加熱,只靠加熱來(lái)提濃teg，受到熱分解溫度的限制，只能提濃到985(質(zhì))左右，大約可使露點(diǎn)降達(dá)35左右。由于這種方法不能滿足要求，因而發(fā)展了其它三種再生方法。第一種是減壓再生方法。 在一定溫度壓力下，比常壓加熱多蒸出水分，提高濃度。但此法系統(tǒng)復(fù)雜，操作費(fèi)用高；第二種是氣體汽提。它是國(guó)內(nèi)外通常采用的方法。將teg溶液與熱的汽提氣 接觸，降低水蒸氣的分壓。可以提濃到9995(質(zhì)) ，露點(diǎn)降可達(dá)7585。氣與蒸出的水汽一起排 向大氣，因含大量水汽而點(diǎn)不著火，不能燃燒而產(chǎn)生污染。第三種是共沸

41、再生，這是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的方法，采用的共沸再生沸應(yīng)具有不溶于水和teg、與水能形成低沸點(diǎn)共沸物、無(wú)毒、蒸發(fā)損失小的性質(zhì)，最常用的是異辛烷。此法可將teg提濃到9995(質(zhì))，露點(diǎn)降達(dá)7585，共沸劑在閉路內(nèi)循環(huán)，無(wú)大氣污染。此法雖然不用汽提氣，但是增加了設(shè)備和汽化共沸劑的能耗。 到目前為止，國(guó)外設(shè)計(jì)的一些teg吸收脫水裝置仍采用汽提氣再生的方法。因汽提氣量很少，雖有污染，但不影響達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。它的成本低、操作方便、提濃效果好，是該法的一大優(yōu)點(diǎn)，所以國(guó)內(nèi)大都使用此法。2.3天然氣脫水工藝發(fā)展方向2.3.1天然氣膜法脫水基本原理：混合氣體中各組分在壓力的推動(dòng)下透過(guò)膜的傳遞速率不同，從而達(dá)

42、到分離的目的。膜法脫水技術(shù)是利用特殊設(shè)計(jì)和制備的高分子氣體分離膜對(duì)天然氣中水分的優(yōu)先選擇滲透性，當(dāng)原料天然氣流經(jīng)膜表面時(shí)，水分優(yōu)先透過(guò)分離膜而被脫除掉。膜法脫水特點(diǎn)5： 利用天然氣自身壓力作為凈化的推動(dòng)力，幾乎無(wú)壓力損失； 無(wú)試劑加入，屬“干法”凈化，凈化過(guò)程中無(wú)額外材料消耗；無(wú)須再生，無(wú)二次污染； 工藝相容性強(qiáng)，具有同時(shí)脫除性，如在脫水的同時(shí)，部分地脫除h2s、co2； 工藝簡(jiǎn)單，組裝方便，易操作，易橇裝； 技術(shù)單元使用靈活，占地面積小。隨著膜分離法天然氣脫水越來(lái)越被人們重視成為常規(guī)胺、物理吸收和甘醇脫水等傳統(tǒng)工藝強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。世界上許多廠家、商家，如美國(guó)的separex、grace、m

43、onsanto和挪威的airproduct等大化工企業(yè)以及日本的日東電工、東麗、松下等，都相繼投入大量資金和精力到天然氣膜脫水工藝及裝置的研究開(kāi)發(fā)中，國(guó)外膜法天然氣脫水已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，一些國(guó)家對(duì)天然氣膜脫水技術(shù)進(jìn)行了研究開(kāi)發(fā)，目前已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化 美國(guó)separex公司開(kāi)發(fā)了醋酸纖維素螺旋卷式膜組件，用于海上開(kāi)發(fā)平臺(tái)天然氣脫水，其h2o/ch4分離因子為500，在7.8mpa、38下脫水后的天然氣的水露點(diǎn)溫度可達(dá)-48，水蒸氣含量在<10-4時(shí)，可以除去97%的水分，這對(duì)天然氣的輸送，避免管道腐蝕十分有利。由于膜分離法天然氣脫水裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，減少了海上采

44、油平臺(tái)建設(shè)的投資費(fèi)用。美國(guó)grace公司利用卷式膜組件開(kāi)發(fā)了天然氣水分和酸性氣體脫除的工業(yè)試驗(yàn)裝置，并在加拿大等地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了試驗(yàn)，取得了良好效果。近幾年來(lái)，挪威airproducts公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出適用于海洋開(kāi)發(fā)平臺(tái)的天然氣脫水裝置。國(guó)內(nèi)膜分離法天然氣脫水情況：我國(guó)于20世紀(jì)90年代初開(kāi)始膜分離法天然氣脫水研究及其應(yīng)用，中科院大連化學(xué)物理所、中科院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)所等單位在該方面進(jìn)行了積極有益的探索，并取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。中國(guó)科學(xué)研究院大連化學(xué)物理研究所于1994年在我國(guó)長(zhǎng)慶氣田研制出中空纖維膜天然氣脫水裝置，并在長(zhǎng)慶氣田進(jìn)行了天然氣膜法脫水先導(dǎo)性試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出天然氣膜法脫水工業(yè)試驗(yàn)裝置，繼而進(jìn)

45、行了工業(yè)規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該方法采用了復(fù)合膜結(jié)構(gòu)，其致密層是聚砜材料，支撐層是硅橡膠；膜組件的構(gòu)造是中空纖維式。試驗(yàn)結(jié)果表明：輸氣壓力4.6mpa下 凈化氣水露點(diǎn)達(dá)到-8-13，甲烷回收率不低于98%。膜法天然氣脫水挑戰(zhàn)傳統(tǒng)脫水方法：膜分離法脫除天然氣中水分有諸多優(yōu)點(diǎn)，可保持其原來(lái)的壓力，且無(wú)二次污染，具有低能耗、 低成本，易操作，花費(fèi)低，高負(fù)荷和高功效等特點(diǎn)。膜分離器用于去除天然氣中的水汽時(shí)，它能處理含he，h2 ，co2，co等多種雜質(zhì)的天然氣，少量芳香烴、氯代烷、烯烴、重?zé)N及液態(tài)烴都不會(huì)影響膜的分離性能。膜分離作為一種處理工藝，有較寬的流量適用范圍。原料氣流量發(fā)生變化，可通過(guò)增加或減少膜分

46、離器數(shù)量或者分離器內(nèi)的單元數(shù)來(lái)獲得同樣的分離效果，具有良好的市場(chǎng)前景，已經(jīng)或者正在成為傳統(tǒng)天然氣脫水方法強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。美國(guó)benbikson等2003年在給美國(guó)能源部關(guān)于天然氣濃縮用新穎合成膜和膜過(guò)程開(kāi)發(fā)的年度報(bào)告中，對(duì)膜過(guò)程和傳統(tǒng)的三甘醇(teg)過(guò)程天然氣脫水進(jìn)行了性能和經(jīng)濟(jì)性兩方面的評(píng)價(jià)對(duì)比。他們成功地研制了工業(yè)化的天然氣脫水用聚酰亞胺合成中空纖維膜，膜器在大于7mpa 操作壓力下，性能可靠。在凈化比為2%3%時(shí)，當(dāng)進(jìn)氣溫度大于32時(shí)，可使水露點(diǎn)下降到-1。用兩種膜器進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析，一種是新研制的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用膜器（膜壓差7mpa左右）， 一種是膜壓力等于5mpa左右的膜器。小規(guī)模試

47、驗(yàn)時(shí)，當(dāng)膜過(guò)程在處理氣量小于283168m3/d時(shí)比teg方法性能和經(jīng)濟(jì)性好，而在大規(guī)模試驗(yàn)條件下，當(dāng)處理氣量小于等于28316.8m3/d時(shí)，比teg 性能和經(jīng)濟(jì)性好。全面驗(yàn)證了膜過(guò)程天然氣脫水的優(yōu)勢(shì)和適用條件。應(yīng)用前景：膜法脫水不僅適用于凈化廠集中脫水和集氣站小站脫水，同時(shí)也能夠靈活方便地應(yīng)用于邊遠(yuǎn)井站單井脫水。天然氣集成凈化工藝脫除天然氣中的雜質(zhì)天然氣集成處理技術(shù)，可利用各自技術(shù)特有的優(yōu)勢(shì)，在滿足應(yīng)用要求的前提下降低裝置的投資和運(yùn)行費(fèi)用，簡(jiǎn)化操作工藝。各種集成技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，必將為膜分離技術(shù)在天然氣工業(yè)中的應(yīng)用開(kāi)拓廣闊的天地。膜分離技術(shù)是目前世界上比較先進(jìn)的技術(shù)之一，它具有易于操作、使

48、用壽命長(zhǎng)、適應(yīng)范圍廣、安全可靠、能耗低等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外的膜分離生產(chǎn)和研發(fā)技術(shù)已走在我國(guó)的前面，我國(guó)的天然氣行業(yè)雖然起步晚，但發(fā)展勢(shì)頭猛勁，更需要開(kāi)發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)的工藝方法。2.3.2天然氣超音速法脫水基本原理：核心部件為超音速分離器，其基本原理是利用拉瓦爾噴管。使天然氣在自身壓力作用下加速到超音速，這時(shí)天然氣的溫度和壓力會(huì)急劇下降，使天然氣中的水蒸氣冷凝成小液滴，然后在超音速下產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣流旋轉(zhuǎn)將小液滴分離出來(lái)，并對(duì)于氣進(jìn)行再壓縮。第一個(gè)商業(yè)化的脫水系統(tǒng)于2003年12月在馬來(lái)西亞的b11海上平臺(tái)上安裝。目前，國(guó)內(nèi)在這方面的研究較少。技術(shù)優(yōu)點(diǎn)： 天然氣超音速脫水系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，需要的設(shè)備少，易形成

49、橇裝系統(tǒng)。由于天然氣高速通過(guò)脫水系統(tǒng)，因此在相同處理能力下，其體積較小。 天然氣超音速脫水系統(tǒng)沒(méi)有大的轉(zhuǎn)動(dòng)部件和化學(xué)處理系統(tǒng)，其可靠性很高， 日常維護(hù)很少，允許在最苛刻環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)，易實(shí)現(xiàn)無(wú)人職守。 超音速脫水技術(shù)利用天然氣本身的壓力工作，能夠在瞬間啟動(dòng)和停止工作，且不需要大量的外部能源供應(yīng)。 工藝工程中不添加化學(xué)藥劑，如甲醇、乙二醇、三甘醇，避免了化學(xué)品對(duì)環(huán)境的危害。 天然氣超音速脫水系統(tǒng)投資少，操作方便，可靠性高，不需外加動(dòng)力，故其運(yùn)行費(fèi)用低。應(yīng)用前景：我國(guó)的氣田多使用多井集氣工藝，采氣管線壓力一般在10mpa以上，經(jīng)節(jié)流降壓至48mpa后進(jìn)入集氣管線。防止輸送和節(jié)流過(guò)程中生成水合物，常采取

50、加熱、注醇和低溫分離等措施。該技術(shù)容易設(shè)計(jì)成體積小、質(zhì)量輕、成本低、可靠性高的脫水橇，并且可以充分利用天然氣的壓力能。適合單井集氣工藝的井口、多井集氣工藝的集氣站的天然氣脫水，取代加熱、注醇、低溫分離和三甘醇脫水等系統(tǒng)。因此，開(kāi)展天然氣超音速脫水與天然氣脫水技術(shù)研究將非常必要和有意義。3脫水工藝計(jì)算3.1原料氣及凈化氣氣質(zhì)3.1.1原料氣（1）原料氣來(lái)自天然氣凈化廠脫硫裝置的濕凈化氣,其氣質(zhì)條件如下：表3-1 原料氣組成 組分%（mol）c196.6c20.98c30.42c40.14n21.1co20.21h2s0.36h2o0.19合計(jì)100.00注：原料氣不含有機(jī)硫。（2）原料氣處理量

51、1×106m3/d（3）原料氣溫度 2738（4）原料氣壓力 4.2mpa(g)3.1.2脫水后凈化氣的氣質(zhì)條件產(chǎn)品氣溫度 40水露點(diǎn)/含量 <-83.2脫水依據(jù)3.2.1 貧三甘醇濃度的確定按式(4.1)求出其平衡露點(diǎn)，再按平衡露點(diǎn)由圖確定貧三甘醇進(jìn)塔時(shí)的濃度 （4.1）式中 te出吸收塔干氣的平衡露點(diǎn)， tr出吸收塔干氣的實(shí)際露點(diǎn)， t偏差值，一般為811，此處取10。 ，吸收塔操作溫度為31，因此查圖（4-1）得進(jìn)塔的貧三甘醇濃度為98.8%。3.2.2 三甘醇循環(huán)量的確定選用30l/kg水，這是因?yàn)椋?可滿足吸收塔塔板對(duì)甘醇循環(huán)流量的要求 較低的甘醇循環(huán)流量符合節(jié)能要求

52、 降低吸收塔的負(fù)荷3.2.3 吸收塔塔板數(shù)的確定：選用泡罩塔板，板效率為25%要求的露點(diǎn)降為：31-(-9)=40（1）在4.14mpa(絕)下按2塊理論板(板效率為25%時(shí)，實(shí)際塔板數(shù)為8塊) 估計(jì)可獲得露點(diǎn)降為：由圖23-4，吸收溫度為38時(shí)露點(diǎn)降為42；由圖3-3，吸收溫度為27時(shí)露點(diǎn)降為40；由內(nèi)插法近似求得吸收溫度為31時(shí)的露點(diǎn)降為40.7。已知吸收塔壓力每增加0.689mpa，露點(diǎn)降增加0.5，因圖3-4及圖3-3中的吸收塔壓力為4.14mpa(絕)，而本設(shè)計(jì)中吸收塔實(shí)際壓力為2.1mpa(絕)，故在2.1mpa(絕)及31時(shí)的露點(diǎn)降為： (小于40)（2）用同樣的方法按2.5塊理

53、論板(板效率為25%時(shí)，實(shí)際塔板數(shù)為10塊)估計(jì)可獲得露點(diǎn)降為：由圖3-4，吸收溫度為38時(shí)露點(diǎn)降為44；由圖3-3，吸收溫度為27時(shí)露點(diǎn)降為42.7；由內(nèi)插法近似求得吸收溫度為31時(shí)的露點(diǎn)降為43.2。 (大于40)因此，實(shí)際塔板數(shù)選用9塊，可滿足干氣露點(diǎn)為-9的要求。圖3-2 吸收塔溫度、進(jìn)塔teg貧液濃度和出塔干氣平衡露點(diǎn)關(guān)系圖3-3估計(jì)27、4.14mpa(絕)下的露點(diǎn)降(a)1塊理論版(b) 1.5塊理論版(c) 2塊理論版(d) 2.5塊理論版圖3-4 估計(jì)38、4.14mpa(絕)下的露點(diǎn)降(a)1塊理論版(b) 1.5塊理論版(c) 2塊理論版(d) 2.5塊理論版3.3物料衡

54、算3.3.1 脫水量在原料氣溫度30，原料氣壓力4.2mpa，水露點(diǎn)-9下查天然氣含水量6可知wi = 800kg水/106m3 wo= 0.12kg/103m3進(jìn)料氣水含量為800g 水/1000 m3=800kg水/106m3干氣水含量=120g水/1000 m3=120 kg水/106m3進(jìn)料氣脫水量qw由式(4.2)求得： (4.2)式中 qw吸收塔脫水量，kg/hwi進(jìn)料氣水含量，kg/103m3wo干氣水含量，kg/103m3q進(jìn)料氣流量，103m3/d3.2.2 三甘醇循環(huán)流量進(jìn)料氣帶入的水量= kg水/h三甘醇循環(huán)流量按脫除進(jìn)料氣帶入的全部水量計(jì)算。此法雖保守，但卻比較安全。故

55、三甘醇循環(huán)流量=30×33.33=999.9l/h=0.999 m3/h。貧甘醇濃度為98.8%(w)，在吸收溫度下的密度為1.1kg/l。故其質(zhì)量循環(huán)流量=999.9×1.1=1109.889 kg/ h。3.2.3 貧三甘醇流量貧甘醇濃度為98.8%(w)，流量為1109.889 kg/ h。故貧甘醇中的三甘醇量=1109.889×0.988=1096.6 kg/ h。貧甘醇中的水量=1109.889-1096.6=13.29kg/ h。3.2.4 富三甘醇流量富甘醇中的三甘醇量=1096.6 kg/ h富甘醇中的水量=13.29+28.67=41.96 kg/ h故富甘醇流量=1096.6+41.96=113