天然氣脫水工程設(shè)計(jì)

1、西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告天然氣脫水工程設(shè)計(jì)目錄第一部分 說明書1 總論1.1項(xiàng)目名稱、建設(shè)單位、企業(yè)性質(zhì)51.2編制依據(jù) 51.3設(shè)計(jì)范圍 51.4項(xiàng)目背景和項(xiàng)目建設(shè)的必要性 62 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2.1原料氣和產(chǎn)品 72.2工藝流程 93脫水裝置3.1脫水工藝方法選擇 93.2流程簡述 103.3主要工藝設(shè)備113.4消耗指標(biāo)134節(jié)能4.1裝置能耗144.2節(jié)能措施165環(huán)境保護(hù)5.1主要污染源和污染物185.2污染控制18第二部分計(jì)算書1.1參數(shù)的確定 181.2物料衡算 231.2.1脫水量 231.2.2甘醇循環(huán)流量 241.2.3貧甘醇流量 241.2.4富甘醇流量 241

2、.3吸收塔 241.3.1直徑241.3.2泡罩塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)及選用241.3.3板面布置281.3.4吸收塔高度302.1熱量衡算 302.1.1重沸器302.1.2貧/富甘醇換熱器 302.1.3氣體/貧甘醇換熱器 313.1設(shè)備計(jì)算及類型 313.1.1精餾塔323.1.2甘醇泵323.1.3閃蒸塔分離器323.1.4氣體/貧甘醇換熱器 314.1總結(jié) 334.1.1設(shè)備一覽表33第三部分參考文獻(xiàn) 35珠海終端番禺凈化廠天然氣脫水項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)任務(wù)書原料氣(濕基)本工程原料氣來自珠海終端番禹天然氣凈化廠脫硫裝置的濕凈化氣，其氣質(zhì)條件如下：1） 原料氣的組成組成%（mol）CH497.81

3、2C2H60.569C3H80.111i-C4H100.022n-C4H100.034i-C5H120.015n-C5H120.015n-C6H140.038N20.976H20.006O2+Ar0.015CO20.087H2S0.000H2O0.296合計(jì)100.00注：原料氣不含有有機(jī)酸2）原料氣處理量 302103m3/d3）原料氣濕度 3036 C4）原料氣壓力 2.052.25MPa (g)產(chǎn)品擬建天然氣脫水裝置產(chǎn)品氣為干凈化天然氣，該產(chǎn)品氣質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)天然氣（GB17820-1999）中二類氣的技術(shù)指標(biāo)。其有關(guān)參數(shù)如下：產(chǎn)品氣質(zhì)量40104m3/d產(chǎn)品氣溫度40 C產(chǎn)品氣壓力1

4、.92.1mpaH2S含量20mg/m3總硫含量（以硫計(jì)）200mg/m3CO2含量 3%水露點(diǎn) -8 C(在2.1mpa條件下)第一部分說明書1總論1.1項(xiàng)目名稱、建設(shè)單位、企業(yè)性質(zhì).項(xiàng)目名稱：珠海終端番禹凈化廠天然氣脫水項(xiàng)目建設(shè)單位：企業(yè)性質(zhì)：國有企業(yè)1.2編制依據(jù)參考中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)天然氣脫水設(shè)計(jì)及規(guī)范 、中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法 、中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法實(shí)施條例 、化工工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化工作管理辦法 以及國家的有關(guān)規(guī)定。化工工業(yè)科技發(fā)展規(guī)劃、計(jì)劃及化工生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃、計(jì)劃。化工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃和化工標(biāo)準(zhǔn)體系表。跨年度的計(jì)劃項(xiàng)目和調(diào)整后能夠轉(zhuǎn)入到本年度計(jì)劃的項(xiàng)目。上級(jí)機(jī)關(guān)及生產(chǎn)、科研、使

5、用、外貿(mào)等部門和單位急需制定標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目。天然氣是目前最具有前途的新興能源。目前龍崗氣田已經(jīng)打了1#、2#、3#共三口井，其中1#井日產(chǎn)天然氣120萬立方米，日處理天然氣量600萬立方米的龍崗試采工程天然氣凈化廠也已經(jīng)開工建設(shè)，預(yù)計(jì)08年建成投產(chǎn)。龍崗氣田的開發(fā)將有助于瀘天化、川化股份、赤天化、云天化的起源保障，生產(chǎn)裝置的開工率提高隨著龍崗氣田的開發(fā)，資源所在地的地方利益會(huì)得到，在天然氣各省分配計(jì)劃中，資源所在地的合理用氣需求將會(huì)得到滿足。瀘天化、川化股份的起源將得到保障，裝置的開工率將提高。同樣隨著龍崗氣田的開發(fā)，天然氣供應(yīng)增加，處于同一天然氣管網(wǎng)內(nèi)的赤天化、云天化的天然氣供應(yīng)量也將增加，其生

6、產(chǎn)裝置的開工率也將提高。1.3項(xiàng)目背景和項(xiàng)目建設(shè)的必要性1.項(xiàng)目背景中國海洋石油總公司（簡稱中海油）將投資70億元人民幣，在珠海橫琴島興建大型天然氣項(xiàng)目終端廠，日前中海油已同珠海市政府正式簽署了項(xiàng)目建設(shè)框架協(xié)議。該項(xiàng)目主要開發(fā)南海東部的番禺、惠州兩個(gè)油氣田的天然氣資源，經(jīng)過海上平臺(tái)預(yù)處理，經(jīng)過海底長輸管道，輸送天然氣到珠海橫琴島終端處理廠進(jìn)行再處理，最后通過陸地管網(wǎng)輸送到各用戶。據(jù)了解，位于香港東南方160公里的惠州油田，由10個(gè)油田組成，其中6個(gè)正在生產(chǎn)，其余4個(gè)正在開發(fā)和評(píng)價(jià)。截至2000年9月30日，中海油在該油田擁有凈探明儲(chǔ)量6400萬桶原油。中海油天然氣珠海項(xiàng)目終端占地面積約33萬平

7、方米，主要用于接受海上來氣和凝液，經(jīng)過段塞流捕集器、節(jié)流降壓、膨脹制冷第一系列工藝處理，從而獲得天然氣干氣、輕烴及凝析油等產(chǎn)品。中海油天然氣珠海項(xiàng)目是能源方面的大型龍頭項(xiàng)目，是進(jìn)入珠海橫琴科技工業(yè)園的第一個(gè)大項(xiàng)目，此次珠海市與中海油中國有限公司、中海油天然氣及發(fā)電有限公司簽訂珠海項(xiàng)目建設(shè)框架協(xié)議，標(biāo)志著該項(xiàng)目建設(shè)全面啟動(dòng)。該項(xiàng)目2006年年初建成投產(chǎn)，終端天然氣年處理能力為16億立方米。該項(xiàng)目建成后，將為珠海、澳門、中山等地區(qū)提供良好的工業(yè)和城市用氣，改善各個(gè)城市的能源環(huán)境。它在橫琴的落戶，將給橫琴科技園帶來蓬勃生機(jī)，為其他上下游項(xiàng)目提供機(jī)遇，對(duì)橫琴和珠海的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。2建設(shè)地區(qū)的

8、環(huán)境情況番禺區(qū)地處廣東省中南部，位于穗港澳的地理中心位置，北與廣州市海珠區(qū)相接，東臨獅子洋與東莞市相望，西與佛山市南海區(qū)、順德、中山市相鄰，南濱珠江口，與南沙區(qū)接壤，地理位置優(yōu)越。3.項(xiàng)目建設(shè)的必要性天然氣中含有大量的水蒸氣，天然氣脫水時(shí)防止水合物形成的根本措施。天然氣脫水尤其是天然氣集輸過程中的水蒸氣去除是天然氣集輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵。天然氣中含有的水蒸氣通常處于飽和狀態(tài)，具體的含量由天然氣的壓力、溫度、成分等條件決定。在一定的條件下，這些水蒸氣的一部分可能會(huì)析出，形成液態(tài)水。該項(xiàng)目為清潔能源生產(chǎn)，在國內(nèi)外同行業(yè)種屬于大型工程，工程符合國家產(chǎn)業(yè)政策。工程在可行性研究中，對(duì)廠址選擇、工藝技術(shù)等問題都

9、進(jìn)行了充分的考察和論證，征求了當(dāng)?shù)馗骷?jí)規(guī)劃、環(huán)保、國土資料、文物等部分的意見，盡可能避開環(huán)境敏感點(diǎn)，并采取了一系列減輕環(huán)境影響及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、保護(hù)生態(tài)和防止水土流失的工程技術(shù)措施。1.4設(shè)計(jì)范圍原料氣處理量為302103m3/d產(chǎn)品氣產(chǎn)量為 40104m3/d1.5遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)和范圍石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范 （GB50183-2004）爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB50058-92）大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn) （GB16297-1996）及國家環(huán)境保護(hù)局環(huán)函199948號(hào)關(guān)于天然氣凈化廠脫硫尾氣排放執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)問題的復(fù)函工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范 （GBJ87-85）氣田天然氣凈化廠設(shè)計(jì)

10、范圍 （SY/T0011-96）用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量 （SY/T6143-2004）石油化工企業(yè)自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范 （SY3005-1999）石油天然氣工程初步設(shè)計(jì)內(nèi)容規(guī)范第三部分：天然氣處理廠工程 （SY/T0082.2-2000）石油天然氣工程總圖設(shè)計(jì)范圍 （SY/T0048-2000）中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范2.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)2.1原料氣和產(chǎn)品原料氣（濕基）1）原料氣組成組成%（mol）CH497.812C2H60.569C3H80.111i-C4H100.022n-C4H100.032i-C5H120.015n-C5H120.015n-C6H140.0

11、38N20.976H20.006O2+Ar0.015CO20.087H2S0.000H2O0.296合計(jì)100.00注：原料氣不含有有機(jī)酸2） 原料氣處理量3） 原料氣濕度3036 4） 原料氣壓力2.052.25MPa (g)5）產(chǎn)品擬建天然氣脫水裝置產(chǎn)品氣為干凈化天然氣，該產(chǎn)品氣質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)天然氣（GB17820-1999）中二類氣的技術(shù)指標(biāo)。其有關(guān)參數(shù)如下：產(chǎn)品氣質(zhì)量產(chǎn)品氣溫度40 產(chǎn)品氣壓力1.92.1 H2S含量20總硫含量（以硫計(jì)）200 CO2含量 3 水露點(diǎn) -8 (在2.1 條件下)2.2三甘醇脫水工藝流程圖3.脫水裝置3.1脫水工藝方法選擇通常采用的脫水工藝方法有溶劑脫

12、水法和固體干燥劑吸附法。溶劑吸收法具有設(shè)備投資和操作費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)，較適合大流量高壓天然氣的脫水，脫水吸收劑應(yīng)該對(duì)天然氣中的水蒸氣有很強(qiáng)的親和能力，熱穩(wěn)定性好，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，容易再生，蒸氣壓低，對(duì)天然氣和液烴的溶解度低，起泡和乳化傾向小，對(duì)設(shè)備無腐蝕，同時(shí)還應(yīng)價(jià)廉易得。常用的脫水吸收劑是甘醇類化合物，尤其是三甘醇因其露點(diǎn)降大，成本低和運(yùn)行可靠，在甘醇類化合物中經(jīng)濟(jì)性最好。因而廣為使用。當(dāng)要求天然氣露點(diǎn)降至30-70 C時(shí)，通常應(yīng)采用甘醇脫水。甘醇法脫水主要用于天然氣露點(diǎn)符合管道輸送要求的場(chǎng)合，一般建在集中處理廠（濕氣來自周圍井和集氣站）、輸氣首站或者天然氣脫硫脫碳裝置的下游。3.2流程簡述水

13、濕天然氣從采出至消費(fèi)的各個(gè)處理加工步驟中最常見的雜質(zhì)組分，且其含量經(jīng)常達(dá)到飽和。冷凝水的局部積累將限制管道中天然氣的流率，降低輸氣量，而且水的存在使輸氣過程增加了不必要的動(dòng)力消耗；液相水與CO2或H2S接觸后會(huì)產(chǎn)生具有腐蝕性的酸，H2S不僅導(dǎo)致常見的電化學(xué)腐蝕，它溶于水生成的HS-還會(huì)促使陰極放氫加快，HS-阻止原子氫結(jié)合為分子氫，從而造成大量原子態(tài)氫積聚在鋼材表面，導(dǎo)致鋼材氫鼓泡、氫脆及硫化合物應(yīng)力腐蝕開裂（SSC）；濕天然氣中經(jīng)常遇到的另一個(gè)麻煩問題是，其中所含水分和小分子氣體及其混合物可在較高的壓力和溫度高于0 C的條件下，形成一種外觀類似于冰的固體水合物。因此，天然氣一般都應(yīng)先經(jīng)脫水處

14、理，使之達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)后才能進(jìn)入輸氣干線。我國強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在天然氣交接點(diǎn)的溫度和壓力條件下，天然氣的水露點(diǎn)應(yīng)該比最低環(huán)境溫度低5 C。在CO2或H2S存在的情況下，目前海洋工程設(shè)計(jì)過程中認(rèn)為只有當(dāng)水露點(diǎn)比最低操作溫度低10 C時(shí)介質(zhì)不具有腐蝕性。甘醇類化合物具有很強(qiáng)的吸濕性，其水溶液冰點(diǎn)較低，故廣泛應(yīng)用于天然氣脫水。最初應(yīng)用于工業(yè)的是二甘醇（DEG），上世紀(jì)50年代后主要采用三甘醇（TEG），其熱穩(wěn)定性更好，容易再生，蒸氣壓也更低，且相同質(zhì)量濃度下TEG可達(dá)到更大的露點(diǎn)降，而且TEG得毒性很微薄，沸點(diǎn)較高，常溫下基本不揮發(fā)，故使用時(shí)不會(huì)引起呼吸中毒，與皮膚接觸也不會(huì)造成傷害。因此，TE

15、G脫水方法是天然氣工業(yè)中應(yīng)用最普遍的方法。TEG脫水裝置主要包括兩部分：天然氣在壓力和常溫下脫水；富TEG溶液在低壓和高溫下再生（提濃）。此圖所示流程包括了若干優(yōu)化操作方面的考慮，如以氣體TEG換熱器調(diào)節(jié)吸收塔頂溫度，以分流（或全部）富液換熱的方式控制進(jìn)入閃蒸罐的富液溫度，以干氣汽提提高貧TEG的濃度，以及設(shè)置多種過濾器等。TEG富液由吸收塔底部流出，經(jīng)減壓后進(jìn)入重沸器上部的富液精餾柱中的換熱盤管加熱后，進(jìn)入閃蒸罐閃蒸，閃蒸氣進(jìn)入燃料系統(tǒng)。閃蒸后的富液經(jīng)緩沖罐后與熱的貧TEG換熱，然后進(jìn)入富液精餾柱，與來自重沸器的蒸汽逆流接觸而得到部分提濃。在重沸器內(nèi)，富液被加熱至約200 C，除去其中絕大部

16、分水分。隨后，TEG溶液經(jīng)貧液精餾柱進(jìn)入緩沖罐，與自下而上的氣提氣逆流接觸而進(jìn)一步提濃。高溫TEG貧液在緩沖罐中與TEG富液換熱后。經(jīng)冷卻器冷卻，再經(jīng)TEG循環(huán)泵升壓后返回吸收塔上部。3.3主要工藝設(shè)備（1）原料氣分離器進(jìn)入吸收塔的原料氣一般都含有固體和液體雜質(zhì)。實(shí)踐證明，即使吸收塔與原料氣分離器位置非常近，也應(yīng)該在二者之間安裝洗然滌器。此洗滌器可以防止新鮮水或鹽水、液烴、化學(xué)劑或水合物抑制劑以及其他雜質(zhì)等大量和偶然進(jìn)入吸收塔中。即使這些雜質(zhì)數(shù)量很少，也會(huì)給吸收和再生系統(tǒng)帶來很多問題：溶于甘醇溶液中的液烴可降低溶液的脫水能力，并使吸收塔中甘醇溶液起泡。不溶于甘醇溶液的液烴也會(huì)堵塞塔板，并使重沸

17、器表面結(jié)焦；游離水增加了甘醇液循環(huán)流率、重沸器熱負(fù)荷和燃料用量；攜帶的鹽水（隨天然氣一起來自地層水）中所含鹽類，可使設(shè)備和管線產(chǎn)生腐蝕，沉積在重沸器火管表面上還可使火管表面局部過熱產(chǎn)生熱斑甚至燒穿；化學(xué)劑（例如緩沖劑、酸化壓裂液）可使甘醇溶液起泡，并具有腐蝕性。如果沉積在重沸器火管表面上，也可使其局部過熱；固體雜質(zhì)（例如泥沙、鐵砂）可使溶液起泡，使閥門、泵受到侵蝕，并可堵塞塔板或填料。（2）吸收塔濕天然氣氣流中含有較高的CO2，不能使用碳鋼。推薦使用碳鋼內(nèi)襯316L，不銹鋼，依據(jù)工藝提供的計(jì)算模型依據(jù)，確定內(nèi)襯的最高位置，一般到1/2位置，接觸塔頂不需要內(nèi)襯，那里的干氣腐蝕性較弱。（3）天然氣

18、/甘醇換熱器該換熱器一面是貧甘醇，另一側(cè)是脫水氣，兩種流體的腐蝕性都很弱。因此，碳鋼加3mm腐蝕性就滿足要求。（4）回流冷凝器和塔頂管線回流冷凝器和塔頂管線有水或甘醇水溶液冷凝，因此腐蝕嚴(yán)重。除水蒸氣外，塔頂?shù)臍饬髦羞€含有CO2，以及被蒸出的甘醇輕度降解產(chǎn)物。這些物質(zhì)溶解于冷凝水中，形成腐蝕性溶液。需要耐腐蝕性金屬來控制腐蝕，推薦使用奧氏體不銹鋼316L。而304L和304L有過失敗的事例，不推薦采用304L材質(zhì)。雖然馬氏體材質(zhì)同樣具有良好的抗CO2腐蝕的性能，但由于馬氏體材質(zhì)的焊接性能較弱，不推薦采用馬氏體不銹鋼。（5）TEG精餾柱考慮到精餾柱中的溫度高于100 C，此時(shí)有少量的水蒸氣和溶解

19、的氣體，有一定的腐蝕性，推薦不使用不銹鋼316L。（6）TEG再生塔重沸器內(nèi)通常只有輕微的腐蝕性，因?yàn)榇蟛糠炙腿芙獾臍怏w在閃蒸罐中北蒸發(fā)。但是，如果有固體沉積，在重沸器底部和火管上會(huì)產(chǎn)生腐蝕，可采用增加過濾設(shè)備的方法解決。推薦使用碳鋼材質(zhì)3mm腐蝕裕量。（7）閃蒸罐預(yù)熱后的富甘醇將被閃蒸以去除溶解于TEG溶液中烴類氣體、CO2和水。由于閃蒸氣中含有游離的水和CO2腐蝕就會(huì)發(fā)生，因此，推薦使用碳鋼內(nèi)襯316L不銹鋼。（8）過濾器固體過濾器和活性炭過濾器中的溫度比較高、CO2的摩爾分?jǐn)?shù)較大及高含水量，腐蝕較嚴(yán)重。推薦使用碳鋼加不銹鋼316L襯里或者全部316L。（9）貧/富甘醇換熱器在設(shè)計(jì)壽命年

20、限較長時(shí)，為降低維護(hù)頻率，推薦使用不銹鋼316L，如果建造施工允許的情況下，貧液端可以采用碳鋼材質(zhì)。（10）緩沖罐在該容器中不含有任何濕的腐蝕性介質(zhì)，甘醇緩沖罐內(nèi)為貧甘醇，因此可以認(rèn)為是無腐蝕性的。因此，推薦使用碳鋼材質(zhì)加3mm腐蝕裕量。但考慮到建造調(diào)試階段存在著大氣腐蝕，因此在投產(chǎn)前應(yīng)采取有效的措施來保證內(nèi)壁不受腐蝕，如添加干燥劑或刷涂防銹油等。（11）輸送管線輸送富甘醇的管線，由于其降解產(chǎn)物如有機(jī)酸，會(huì)降低甘醇PH值，產(chǎn)生較強(qiáng)腐蝕環(huán)境，但對(duì)于從吸收塔到富液精餾柱換熱盤管的富甘醇管線，其溫度相對(duì)較低，還沒達(dá)到降解溫度，所以其PH值在安全的范圍-這與實(shí)際檢測(cè)結(jié)果相吻合，腐蝕性不強(qiáng)，推薦使用碳鋼

21、材質(zhì)加3mm腐蝕裕量；輸送干氣和貧甘醇的管線使用碳鋼加1.5腐蝕裕量即可。3.4消耗相關(guān)設(shè)備能耗圖標(biāo)1水消耗脫水裝置水消耗量表使用地點(diǎn)給水t/h備注循環(huán)水新鮮水P-1201()/A、B1連續(xù)2電消耗脫水裝置電消耗量表使用地點(diǎn)電壓設(shè)備臺(tái)數(shù)電機(jī)容量KW年工作時(shí)間h年用電量104KW.h備注操作備用操作備用8000P-1201/AB380114.04.03.20連續(xù)注：未計(jì)裝置照明用電及儀表用電3蒸汽消耗脫水裝置蒸汽消耗量表使用地點(diǎn)飽和蒸汽用量t/h產(chǎn)凝結(jié)水量t/h備注蒸汽壓力0.04MPa凝結(jié)水壓力0.04MPa設(shè)備及管線伴熱、加熱0.050.05連續(xù)合計(jì)0.050.053.5三甘醇脫水的優(yōu)缺點(diǎn)甘

22、醇法脫水與固體吸附法脫水時(shí)目前采用的兩種天然氣脫水方法。對(duì)于甘醇脫水來講，由于三甘醇水露點(diǎn)降大、成本低和運(yùn)行可靠，在各種甘醇化合物中其經(jīng)濟(jì)效益最好，因而在國內(nèi)外廣為采用。三甘醇脫水的有點(diǎn)為：1） 投資較低2） 壓降較小，甘醇脫水的壓降為3570 3） 為連續(xù)操作，補(bǔ)充甘醇較容易4） 甘醇富液再生時(shí)，脫除1kg水所需熱量較少5） 甘醇脫水裝置可將天然氣中水含量降低到0.008，如有貧液氣提柱，利用氣提再生，天然氣的水含量至少降到0.004g/m3.缺點(diǎn)：1）天然氣的露點(diǎn)要求低于-32 C時(shí)，需要采用氣提法進(jìn)行再生 2）甘醇受污染或分解后具有腐蝕性4節(jié)能4.1裝置能耗在天然氣脫水生產(chǎn)過程中采取有效

23、措施保護(hù)好三甘醇，可以保證脫水裝置的長期穩(wěn)定運(yùn)行，降低裝置故障機(jī)率，節(jié)約天然氣脫水的操作成本，通過現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況提出了一些保護(hù)三甘醇的有效措施，有利于延長三甘醇的使用壽命，降低天然氣脫水操作成本。三甘醇脫水屬于溶劑吸收法脫水，在天然氣工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。這種脫水系統(tǒng)包括分離器、吸收塔和三甘醇再生系統(tǒng)。存在的主要問題是：系統(tǒng)比較復(fù)雜；三甘醇溶液再生過程的能耗比較大；三甘醇溶液會(huì)損失和被污染，因此需要補(bǔ)充和凈化；三甘醇與空氣接觸會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，生成有腐蝕性的有機(jī)酸。所以，三甘醇脫水的投資和運(yùn)行成本比較高。目前國內(nèi)的橇裝三甘醇脫水系統(tǒng)多從國外引進(jìn)。雖然性能比較好，但是也存在很多問題。如一次性投資

24、比較大；各種零配件和消耗品不易購買，而且價(jià)格昂貴； 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)與我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不同；測(cè)量系統(tǒng)不適合我國的天然氣性質(zhì)等。4.2節(jié)能措施4.1.1三甘醇的損失途徑天然氣的攜帶損失盡管三甘醇的蒸汽壓很低，但出塔的天然氣仍要帶走一定的甘醇，特別是在吸收塔背壓波動(dòng)范圍大、氣流速度過快或氣量不穩(wěn)定的情況下，甘醇的攜帶損失更大。因此要保證吸收塔壓力在設(shè)定值很小的范圍內(nèi)波動(dòng)，在加減氣量時(shí)要緩沖慢操作，升壓速度不能過快，另外吸收應(yīng)在設(shè)計(jì)處理范圍內(nèi)工作。鹽污染、高溫降解損失天然氣中攜帶的鹽類會(huì)直接污染甘醇，而且在重沸器中，當(dāng)溫度升高，鹽在甘醇中的溶解下降。當(dāng)甘醇中鹽類含量達(dá)到200300mg/l時(shí)就開始在火管上沉積，

25、達(dá)到600700mg/l時(shí)，鹽的沉積速度加快，在火管上逐漸形成鹽垢不但會(huì)加速設(shè)備的腐蝕而且會(huì)引起局部的溫度升高導(dǎo)致甘醇降解，通過精餾柱出來的蒸汽有燒焦氣味或甘醇的顏色變深很快可以判斷火管上有鹽垢產(chǎn)生。增強(qiáng)天然氣進(jìn)吸收之前過濾分離器的過濾分離效果，對(duì)分離器除塵設(shè)備及時(shí)排污、清洗，及時(shí)更換失效濾芯；甘醇機(jī)械過濾器、活性碳過濾器的壓差接近100kpa時(shí)立即對(duì)濾芯進(jìn)行清洗或更換；控制好重沸器的溫度，將甘醇的再生溫度控制在200C以內(nèi)，波動(dòng)范圍在3C內(nèi)。遇到臨時(shí)停車隊(duì)甘醇循環(huán)系統(tǒng)清洗，保持甘醇循環(huán)系統(tǒng)及重沸器火管的干凈。甘醇的氧化分解甘醇的pH值下降常伴有固體顆粒和焦質(zhì)烴類的沉積，形成一種黑色粘稠的具有

26、腐蝕作用的膠質(zhì)物質(zhì)，降低甘醇品質(zhì)?；厥?、加注過程中減少甘醇與空氣的接觸，防止氧氣進(jìn)入甘醇系統(tǒng)。停車后甘醇全部回收進(jìn)干凈的容器用天然氣或氮?dú)飧采w保護(hù)；經(jīng)常檢查泵盤根的密封性，防止氧氣隨泵柱塞進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。維持PH值在700715之間，pH值過低時(shí)加三乙醇胺調(diào)節(jié)。甘醇發(fā)泡甘醇發(fā)泡會(huì)使甘醇和天然氣接觸不充分，降低脫水效果，當(dāng)吸收塔盤上形成穩(wěn)定的泡沫后，干氣就會(huì)從吸收塔塔頂帶走一定的甘醇；閃蒸罐內(nèi)形成大量的泡沫后，甘醇會(huì)通過閃蒸管線進(jìn)入到灼燒爐燃燒掉。引起甘醇發(fā)泡的物質(zhì)有液態(tài)烴、氣田緩蝕劑、化排擠、鹽類、細(xì)粒分散固體。另外在調(diào)節(jié)甘醇PH值時(shí)加入的三乙醇胺過快或量過大也會(huì)引起甘醇的發(fā)泡。4.1.2目前所

27、采取的改進(jìn)措施改進(jìn)設(shè)備改進(jìn)天然氣進(jìn)脫水裝置前過濾-分離設(shè)備，提高其濾芯的過濾級(jí)別和捕霧網(wǎng)的搜集能力。吸收塔前端使用的過濾-分離器能夠有效的除去天然氣中鹽類物質(zhì)、烴類物質(zhì)，目前過濾-分離器使用的濾芯（5m級(jí)）為經(jīng)過特殊處理不被水分濕潤的纖維，從講治站過濾分離器的檢測(cè)結(jié)果來看，除塵效果一般。需要注意的是裝芯時(shí)要保證濾芯兩端的絕對(duì)密封，不能形成短路，在生產(chǎn)過程中要加強(qiáng)排污，而且生產(chǎn)過程中要監(jiān)控過濾和分離段兩端的壓差，壓差超過允許值或變化很快時(shí)要對(duì)其除塵效果進(jìn)行檢測(cè)，濾芯失效后要及時(shí)清洗或更換。提高甘醇過濾系統(tǒng)的過濾效果從巴營站2002年的檢修中看出活性碳的過濾效果不好，重沸器、緩沖罐內(nèi)沉積著較多的油

28、泥物質(zhì)及碳黑等焦質(zhì)物質(zhì)，由于活性碳濾芯從出廠到使用經(jīng)過多次搬運(yùn)、中轉(zhuǎn)，活性碳由于劇烈振動(dòng)引起碳粒破碎、填充不好從而影響過濾效果或細(xì)粒碳粉被帶入甘醇反而污染甘醇。因此要用更好的活性碳濾芯有效地過濾腐蝕產(chǎn)物、甘醇降解產(chǎn)物及烴類物質(zhì)。改變富液的換熱次序改變出塔富液的換熱次序，保證重沸器蒸出的水蒸汽有效的排入灼燒爐及進(jìn)入閃蒸罐的富液有適合的工作溫度。國家裝置及引進(jìn)PROPK裝置的甘醇富液從吸收塔出來直接進(jìn)入精餾塔頂部盤管換熱，由于富液溫度較低且重沸器蒸發(fā)出來的水汽為常壓，溫度稍高于100C，因此換熱后水蒸氣溫度降低，部分冷凝后落入重沸器加重其工作負(fù)荷，尤其在冬季，而且富液得到的升溫幅度也很小，使得后端

29、的閃蒸效果不理想，因此除富液可先進(jìn)入閃蒸罐進(jìn)行第一次換熱，進(jìn)過閃蒸、過濾后進(jìn)入精餾塔頂部換熱，最后再進(jìn)入緩沖罐進(jìn)行最后一次換熱，可有效解決換熱不足的問題。重沸器、緩沖罐底部加開取樣排污口，并加控制閥檢修中看到重沸器的底部均有一層濃稠、顏色很深的物質(zhì)，這些污物在生產(chǎn)中試無法排出的，而且沉積物主要是變質(zhì)甘醇、為被過濾掉的雜質(zhì)及高溫下甘醇攜帶成分通甘醇反應(yīng)的產(chǎn)物等極易對(duì)新加甘醇產(chǎn)生污染的贓物，在重沸器底部開口加一閥門，可以在生產(chǎn)過程中對(duì)沉積物進(jìn)行取樣分析，以便取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，而且在遇到臨時(shí)停車時(shí)，可通過該口排除沉積污物；在清洗過程中還可通過此處排除的水檢查清洗的效果。整改甘醇冷卻系統(tǒng)，降低甘醇的如

30、泵，入塔的溫度如果甘醇進(jìn)泵溫度太高，則甘醇的入塔溫度無法保證，因此不能有效散熱裝置全部改為水冷式散熱裝置（目前大部分脫水裝置的散熱系統(tǒng)已改成水冷式），既有助于調(diào)節(jié)甘醇的入塔溫度，又能對(duì)泵起到保護(hù)作用（泵的最佳工作溫度是65C左右）。貧甘醇的入塔溫度對(duì)天然氣的露點(diǎn)降有很大的影響，應(yīng)保持最佳溫度以達(dá)到最佳脫水效果，但應(yīng)高于天然氣的露點(diǎn)降有很大的影響，應(yīng)保持最佳溫度以達(dá)到最佳脫水效果，但應(yīng)高于天然氣的入口溫度5C，以防烴類在塔內(nèi)冷凝引起甘醇發(fā)泡，貧甘醇溫度太高造成甘醇損失增大和脫水不深。在夏季由于天然氣入塔溫度較高，甘醇的脫水負(fù)荷較重，更應(yīng)控制好甘醇入塔溫度。定期對(duì)循環(huán)系統(tǒng)各部位甘醇進(jìn)行取樣全面調(diào)查

31、5.環(huán)境保護(hù)5.1主要污染源和污染物造成三甘醇污染的主要物質(zhì)為凝析油類,鹽類部分分解產(chǎn)物及其它固體雜質(zhì),且這些雜質(zhì)沸點(diǎn)都高于三甘醇.因此,可根據(jù)污染三甘醇溶液個(gè)成分的沸點(diǎn)不同,采用蒸餾的方法將各組分分離.同時(shí)由于三甘醇的沸點(diǎn)比其理論分解溫度高,如果采用直接蒸餾的方法,會(huì)使三甘醇在沸點(diǎn)之前就全部分解。5.2污染控制可采用減壓蒸餾的方法，降低三甘醇的沸點(diǎn)，在低于三甘醇的分解溫度時(shí)將其蒸餾。通過大量室內(nèi)試驗(yàn)得出采用減壓蒸餾的方法，能夠?qū)⑷蚀家和耆厥眨行У亟鉀Q三甘醇的沸點(diǎn)比其理論分解溫度高的矛盾；且回收三甘醇所得產(chǎn)品與新鮮工業(yè)三甘醇指標(biāo)基本相近。確定的廢三甘醇溶液有效回收利用條件為：真空壓力：-

32、360mmhg（-0048mpa）；廢品產(chǎn)出溫度范圍：60180C；三甘醇成品產(chǎn)出溫度范圍：185200C。對(duì)不同時(shí)期現(xiàn)場(chǎng)回收的三甘醇進(jìn)行質(zhì)量抽檢，結(jié)果得出：回收三甘醇的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)完全符合工業(yè)三甘醇的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而且在用于北2站脫水橇滿負(fù)荷的工作條件下進(jìn)行天然氣脫水效果評(píng)價(jià)時(shí)，露點(diǎn)合格。氣田開發(fā)擬采取的措施為：鉆井脫水和氣田采出水全部采用回地層的方式處理，不排外；測(cè)試、防噴的天然氣經(jīng)點(diǎn)燃后排放，將H2S轉(zhuǎn)化成SO2，降低了毒害性；鉆井廢雜采用固化后無害化填埋；盡量選用低噪聲設(shè)備，采用相應(yīng)的隔聲、減噪和減振措施。凈化廠擬采用的措施為：采用SCOT尾氣處理裝置，尾氣焚燒排放的尾氣由120m高煙囪排

33、放；污水采用SBR處理后進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放；廢催化劑送油處理資質(zhì)的單位處理或送催化劑生產(chǎn)廠家回收利用；盡量選用低噪聲設(shè)備，采用相應(yīng)的隔聲、減噪和減振措施。集輸工擬采用的措施為：施工期生態(tài)補(bǔ)償和跡地恢復(fù)措施；項(xiàng)目營運(yùn)過程中清管作業(yè)、場(chǎng)站檢修或事故性放空時(shí)，放空的天然氣通過放空火炬燃燒后排放，為了保證及時(shí)點(diǎn)火燃燒，放空火炬配備了靈敏的自動(dòng)點(diǎn)火裝置；廢水為站值班人員生活污水，生活污水清污分流，糞便采用旱廁收集后用作農(nóng)業(yè)灌溉，洗滌污水用于站內(nèi)綠化灌溉；輸氣管道采用埋地敷設(shè)，在正常生產(chǎn)過程中不會(huì)有噪聲污染；盡量選用低噪聲設(shè)備，采用相應(yīng)的隔聲、減噪和減振措施。固體廢棄物主要為清管作業(yè)的廢渣，檢修時(shí)的廢渣，值班人

34、員的生活垃圾。清管廢渣、檢修廢渣選擇合適的地點(diǎn)無害化填埋；生活垃圾定點(diǎn)收集，定期運(yùn)至城市垃圾處理場(chǎng)處理。第二部分計(jì)算書1.1參數(shù)的確定進(jìn)塔的貧三甘醇濃度的確定:按式（1-1）求其平衡露點(diǎn)，再按平衡露點(diǎn)由圖1-1確定貧三甘醇進(jìn)塔時(shí)的濃度。 （1-1）：出塔吸收干氣的平衡露點(diǎn)，: 出塔吸收干氣的實(shí)際露點(diǎn)，： 偏差值，一般為8 11 ，此處取9。取吸收塔操作溫度為31由此查得進(jìn)塔的貧三甘醇濃度為98.5%三甘醇循環(huán)量的確定：這里選用水，因?yàn)樗梢詽M足吸收塔對(duì)甘醇循環(huán)量的要求。吸收塔塔板數(shù)的確定：選用泡罩塔，板效率為25%。要求的露點(diǎn)降為：31（8）= 39在4.14（絕）下按1.5塊理論板（板效率為

35、25%。實(shí)際塔板數(shù)為6塊）估計(jì)可獲得露點(diǎn)降為：由圖13，吸收溫度為38時(shí)的露點(diǎn)降為41，圖12，吸收溫度為27時(shí)露點(diǎn)降為38，用內(nèi)插法近似求得吸收溫度為31時(shí)的露點(diǎn)降為39.1。吸收塔壓力每增加0.698，露點(diǎn)降增加0.5，圖13和圖14吸收塔壓力為4.14（絕），該工程要求實(shí)際壓降為2.1（絕），所以可以求得在2.1（絕），吸收塔操作溫度為31時(shí)的露點(diǎn)降：露點(diǎn)降（小于40）同理在4.14（絕）下按2塊理論板（板效率為25%。實(shí)際塔板數(shù)為8塊）估計(jì)可獲得露點(diǎn)降為：由圖13，吸收溫度為38時(shí)的露點(diǎn)降為40，圖12，吸收溫度為27時(shí)露點(diǎn)降為42.7，用內(nèi)插法近似求得吸收溫度為31時(shí)的露點(diǎn)降為39.

36、7。露點(diǎn)降（大于40）所以實(shí)際塔板數(shù)選用7塊，可滿足干氣露點(diǎn)8的要求。圖1-2估計(jì)4.14mpa下的露點(diǎn)降 （a）1塊理論板（b）1.5塊理論板（c）2塊理論板（d）2.5塊理論板1.2物料衡算1.2.1脫水量在原料氣溫度為31，原料氣壓力取2.1，干氣水露點(diǎn)在-8查圖天然氣含水量圖查得可知：=1.6 =0.12 進(jìn)料氣含水量為干氣含水量為吸收塔的脫水量由式（12）求得： （12）：吸收塔脫水量，：進(jìn)料氣含水量，：干氣含水量，：進(jìn)料氣流量，1.2.2甘醇循環(huán)量進(jìn)料氣帶入的水量為：三甘醇循環(huán)量按脫除進(jìn)料氣帶入的全部水量計(jì)算，此法雖然保守，但卻比較安全。因此三甘醇循環(huán)流量為：貧甘醇濃度為98.9%

37、（w），在吸收操作溫度31下的密度為1.2因此其質(zhì)量循環(huán)流量為：1.2.3貧甘醇流量貧甘醇濃度為98.9%（w），流量為因此貧甘醇中的三甘醇量為：貧甘醇中的水量為：1.2.4富甘醇流量富甘醇中的三甘醇量為：富甘醇中的水量為：因此富甘醇流量為：富甘醇濃度為：1.3吸收塔1.3.1直徑三甘醇在操作條件下的密度為氣體在操作條件下的密度求取：由已知條件，根據(jù)公式求得天然氣分子量可視為：查臨界常數(shù)和偏心因子表得：，因此，由，查圖得知壓縮因子板間距取0.45m，由式（13）計(jì)算吸收塔允許氣體流速： （13）：允許空塔氣速，m/s：甘醇在操作條件下的密度，：氣體在操作條件下的密度，K：經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，有板間距為4

38、50mm，故取K為0.0366兩參數(shù)普遍化壓縮因子圖（低壓段）表1-1 板間距與K值的關(guān)系板間距，mmK值4500.03665600.04576000.0488進(jìn)料氣在操作條件下的體積流量：其中，相密度：吸收塔截面積：吸收塔直徑：，因此取內(nèi)徑為0.7m泡罩塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)及選用a泡罩直徑由塔內(nèi)徑為0.7m，查表11可知泡罩塔的直徑為80mm。表11泡罩塔直徑的選擇塔徑/m泡罩直徑/mm1.0以下801.031003.0以上150b泡罩齒縫的形狀和尺寸泡罩齒縫選擇矩形，齒縫寬度范圍是315mm，這里取4mm。齒縫高度的選擇查表12，由泡罩直徑80mm，因此齒縫高度取25mm。表12齒縫高度與泡罩

39、直徑的關(guān)系泡罩直徑/mm齒縫高度/mm802030100253215035c升氣管直徑和高度由泡罩塔與升氣管之間的環(huán)形面積與升氣管面積之比為1.11.4，本工程取1.25，泡罩塔直徑為80mm，由下式得：由d所需最小泡罩?jǐn)?shù)允許最大空塔氣速：體積流速為：最小齒縫面積由式（14）求得： （14）式子中：每層塔板的最小齒縫面積，：最大氣相負(fù)荷，：液相密度，：氣相密度， h：泡罩齒縫高度，m r：泡罩齒縫上底寬/下底寬（矩形為1）最小泡罩?jǐn)?shù)： ：單個(gè)泡罩的齒縫面積（每個(gè)泡罩有30個(gè)齒縫）e泡罩排列及中心距塔板上的泡罩采用三角形排列，液流方向與各排泡罩相垂直，以利于液相均勻分布適宜的泡罩中心距t為其外徑

40、的1.251.5倍，本文取1.4倍。中心距：相鄰泡罩邊緣間的距離為：1.3.3板面布置溢流裝置計(jì)算塔徑D=0.7m，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤安定區(qū)邊 取 緣區(qū)寬度 取堰長取=0.6D=0.60.7=0.42m溢流堰高度 由=選用平直堰，堰上液層高度，由弗蘭西斯公式計(jì)算 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取E=1 則取板上清液高度， =0.06-0.0039=0.0561m弓形降液管寬度和截面積由 查弓形降液管的參數(shù)圖得 液體在降液管中停留時(shí)間即： 故降液管設(shè)計(jì)合理降液管底隙的高度 取 則 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理 選用凹形受液盤，深度 1.3.4吸收塔高度吸收塔直徑：D=0.7m吸收塔內(nèi)塔板間距為：0.45m共7層塔板，高度為：4.05m進(jìn)口氣洗滌器高度（1D）為：0.7m貧甘醇進(jìn)口至捕霧器高度（1D）為：0.7m裙座取1.5m吸收塔總高度為：H=4.2+0.7+0.7+1.5=7.1m2.1熱量衡算2.1.1重沸器重沸器通常為臥式容器，既可采用火管直接加熱也可以采用水蒸氣或熱油間接加熱。采用三甘醇脫水，重沸器火管傳熱表面熱流密度的正常范圍是18一25，最高不超過3l ，由于甘醇在高溫會(huì)分解變質(zhì)，因此，重沸器溫度最高不能超過204。根據(jù)脫水量由下式（21）估算： (21)式中 ：脫除1kg水所需的重沸器熱負(fù)荷，： ：甘醇循環(huán)量，水重