儀隴天然氣凈化廠脫水工程設計

1、目錄第一部分 說明書1總論31.1項目名稱、建設單位、企業(yè)性質.31.2編制依據31.3項目背景和項目建設的必要性41.4設計范圍41.5遵循的主要標準和范圍52基礎數據52.1原料氣和產品52.2建設規(guī)模62.3三甘醇脫水工藝流程圖73脫水裝置73.1脫水工藝方法選擇73.2流程簡述83.3主要工藝設備93.4消耗123.5三甘醇脫水的優(yōu)缺點124節(jié)能134.1裝置能耗134.2節(jié)能措施155環(huán)境保護175.1主要污染源和污染物17第二部分 計算書1參數的確定192物料衡算232.1脫水量232.2甘醇循環(huán)量232.3貧甘醇流量232.4富甘醇流量243吸收塔243.1直徑243.2泡罩塔板

2、主要結構參數及選用263.3板面布置283.4吸收塔高度304熱量衡算314.1重沸器314.2貧/富甘醇換熱器314.3氣體/貧甘醇換熱器325設備計算及選型325.1精餾柱325.2甘醇泵335.3閃蒸分離器335.4氣體/貧甘醇換熱器336總結 設備一覽表34第三部分 參考文獻參考文獻35第四部分 心得體會心得體會36第一部分 說明書1總論1.1項目名稱、建設單位、企業(yè)性質.項目名稱：儀隴凈化廠天然氣脫水項目建設單位：中國石油西南油氣田分公司企業(yè)性質：國有企業(yè)1.2編制依據參考中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準天然氣脫水設計及規(guī)范 、中華人民共和國標準化法 、中華人民共和國標準化法實施條例

3、 、化工工業(yè)產品標準化工作管理辦法 以及國家的有關規(guī)定?；すI(yè)科技發(fā)展規(guī)劃、計劃及化工生產發(fā)展規(guī)劃、計劃?；藴室?guī)劃和化工標準體系表?？缒甓鹊挠媱濏椖亢驼{整后能夠轉入到本年度計劃的項目。上級機關及生產、科研、使用、外貿等部門和單位急需制定標準的項目。天然氣是目前最具有前途的新興能源。目前龍崗氣田已經打了1#、2#、3#共三口井，其中1#井日產天然氣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開工建設，預計08年建成投產。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得到，在天然

4、氣各省分配計劃中，資源所在地的合理用氣需求將會得到滿足。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)，天然氣供應增加，處于同一天然氣管網內的赤天化、云天化的天然氣供應量也將增加，其生產裝置的開工率也將提高。1.3項目背景和項目建設的必要性1.項目背景 中石油建設的龍崗試采工程天然氣凈化廠計劃于2007年開工，2008年全部建成投產，是年脫硫600萬方的廠，在四川石油管理局屬于中型廠，該項目在國內外同行業(yè)種屬于大型工程，屬清潔能源生產，工程符合國家產業(yè)政策。該企業(yè)主要是依托南充、達州、巴中等川東北片區(qū)豐富的天然氣資源，建設一座高含硫天然氣凈化廠，計劃選址時儀隴縣陽

5、通鄉(xiāng)二郎廟村，廠址距離該縣立山鎮(zhèn)約2.5公里，距陽通鄉(xiāng)集鎮(zhèn)1公里，距儀隴縣城直線距離50公里。工廠總占地面積500畝，工程計劃投資5億元以上，目處理天然氣600萬立方米左右。2.項目建設的必要性天然氣中含有大量的水蒸氣，天然氣脫水時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中的關鍵。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析出，形成液態(tài)水。該項目為清潔能源生產，在國內外同行業(yè)種屬于大型工程，工程符合國家產業(yè)政策。工程在可行性研究中，對廠址選擇、工藝技術等問題都進行了

6、充分的考察和論證，征求了當地各級規(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，并采取了一系列減輕環(huán)境影響及環(huán)境風險、保護生態(tài)和防止水土流失的工程技術措施。有關部分指出，龍崗試采工程天然氣凈化廠的建成，還將大大促進四川南充石化工業(yè)的快速發(fā)展。有資料顯示，今年前十一個月南充市29戶石油化工企業(yè)完成營業(yè)務收入66.6億元，實現利潤9779萬元，入庫稅金1.45億元，提高一個月完成了全年目標任務。1.4設計范圍原料氣處理量為62.8×104m3/d產品氣產量為 40×104m3/d1.5遵循的主要標準和范圍石油天然氣工程設計防火規(guī)范 （GB50183-2004）爆炸

7、和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范 （GB50058-92）大氣污染物綜合排放標準 （GB16297-1996）及國家環(huán)境保護局環(huán)函199948號關于天然氣凈化廠脫硫尾氣排放執(zhí)行標準有關問題的復函工業(yè)企業(yè)噪聲控制設計規(guī)范 （GBJ87-85）氣田天然氣凈化廠設計范圍 （SY/T0011-96）用標準孔板流量計測量天然氣流量 （SY/T6143-2004）石油化工企業(yè)自動化儀表選型設計規(guī)范 （SY3005-1999）石油天然氣工程初步設計內容規(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計范圍 （SY/T0048-2000）中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準天然

8、氣脫水設計規(guī)范2基礎數據2.1原料氣和產品原料氣（濕基）1） 原料氣組成組成%（mol）CH497.812C2H60.569C3H80.111i-C4H100.022n-C4H100.032i-C5H120.015n-C5H120.015n-C6H140.038N20.976H20.006O2+Ar0.015CO20.087H2S0.000H2O0.296合計100.00注：原料氣不含有有機酸2） 原料氣處理量62.8×104m3/d3） 原料氣濕度3036 ºC4） 原料氣壓力2.052.25MPa (g)5）產品擬建天然氣脫水裝置產品氣為干凈化天然氣，該產品氣質量符合國

9、家標準天然氣（GB17820-1999）中二類氣的技術指標。其有關參數如下：產品氣質量40×104m3/d產品氣溫度40 ºC產品氣壓力1.92.1mpaH2S含量20mg/m3總硫含量（以硫計）200mg/m3CO2含量 3%水露點 -8 ºC(在2.1mpa條件下)2.2建設規(guī)模根據中國石油西南油氣田分公司編制的該區(qū)域氣田開發(fā)部署情況，結合該區(qū)域內現有凈化廠處理能力及應急能力調配方案，本工程天然氣總處理規(guī)模確定為211×103m3/d,年開工時間按8000小時計。2.3三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

10、水法和固體干燥劑吸附法。溶劑吸收法具有設備投資和操作費用較低的優(yōu)點，較適合大流量高壓天然氣的脫水，脫水吸收劑應該對天然氣中的水蒸氣有很強的親和能力，熱穩(wěn)定性好，不發(fā)生化學反應，容易再生，蒸氣壓低，對天然氣和液烴的溶解度低，起泡和乳化傾向小，對設備無腐蝕，同時還應價廉易得。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降大，成本低和運行可靠，在甘醇類化合物中經濟性最好。因而廣為使用。當要求天然氣露點降至30-70 ºC時，通常應采用甘醇脫水。甘醇法脫水主要用于天然氣露點符合管道輸送要求的場合，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.

11、2流程簡述水濕天然氣從采出至消費的各個處理加工步驟中最常見的雜質組分，且其含量經常達到飽和。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力消耗；液相水與CO2或H2S接觸后會產生具有腐蝕性的酸，H2S不僅導致常見的電化學腐蝕，它溶于水生成的HS-還會促使陰極放氫加快，HS-阻止原子氫結合為分子氫，從而造成大量原子態(tài)氫積聚在鋼材表面，導致鋼材氫鼓泡、氫脆及硫化合物應力腐蝕開裂（SSC）；濕天然氣中經常遇到的另一個麻煩問題是，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 ºC的條件下，形成一種外觀類似于冰的固體水合物。因此，

12、天然氣一般都應先經脫水處理，使之達到規(guī)定的指標后才能進入輸氣干線。我國強制性國家標準規(guī)定：在天然氣交接點的溫度和壓力條件下，天然氣的水露點應該比最低環(huán)境溫度低5 ºC。在CO2或H2S存在的情況下，目前海洋工程設計過程中認為只有當水露點比最低操作溫度低10 ºC時介質不具有腐蝕性。甘醇類化合物具有很強的吸濕性，其水溶液冰點較低，故廣泛應用于天然氣脫水。最初應用于工業(yè)的是二甘醇（DEG），上世紀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，且相同質量濃度下TEG可達到更大的露點降，而且TEG得毒性很微薄，沸點較高，常溫下基本不揮發(fā)，故使用時不會引

13、起呼吸中毒，與皮膚接觸也不會造成傷害。因此，TEG脫水方法是天然氣工業(yè)中應用最普遍的方法。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換熱器調節(jié)吸收塔頂溫度，以分流（或全部）富液換熱的方式控制進入閃蒸罐的富液溫度，以干氣汽提提高貧TEG的濃度，以及設置多種過濾器等。TEG富液由吸收塔底部流出，經減壓后進入重沸器上部的富液精餾柱中的換熱盤管加熱后，進入閃蒸罐閃蒸，閃蒸氣進入燃料系統。閃蒸后的富液經緩沖罐后與熱的貧TEG換熱，然后進入富液精餾柱，與來自重沸器的蒸汽逆流接觸而得到部分提濃。在重

14、沸器內，富液被加熱至約200 ºC，除去其中絕大部分水分。隨后，TEG溶液經貧液精餾柱進入緩沖罐，與自下而上的氣提氣逆流接觸而進一步提濃。高溫TEG貧液在緩沖罐中與TEG富液換熱后。經冷卻器冷卻，再經TEG循環(huán)泵升壓后返回吸收塔上部。3.3主要工藝設備（1）原料氣分離器進入吸收塔的原料氣一般都含有固體和液體雜質。實踐證明，即使吸收塔與原料氣分離器位置非常近，也應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、化學劑或水合物抑制劑以及其他雜質等大量和偶然進入吸收塔中。即使這些雜質數量很少，也會給吸收和再生系統帶來很多問題：溶于甘醇溶液中的液烴可降低溶液的脫水能力，并使吸收

15、塔中甘醇溶液起泡。不溶于甘醇溶液的液烴也會堵塞塔板，并使重沸器表面結焦；游離水增加了甘醇液循環(huán)流率、重沸器熱負荷和燃料用量；攜帶的鹽水（隨天然氣一起來自地層水）中所含鹽類，可使設備和管線產生腐蝕，沉積在重沸器火管表面上還可使火管表面局部過熱產生熱斑甚至燒穿；化學劑（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（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。推薦使用碳鋼內襯316L，不銹鋼，依據工藝提供的計算模型依據，確定內襯的最高位置，一般到1/2

16、位置，接觸塔頂不需要內襯，那里的干氣腐蝕性較弱。（3）天然氣/甘醇換熱器該換熱器一面是貧甘醇，另一側是脫水氣，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，因此腐蝕嚴重。除水蒸氣外，塔頂的氣流中還含有CO2，以及被蒸出的甘醇輕度降解產物。這些物質溶解于冷凝水中，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。雖然馬氏體材質同樣具有良好的抗CO2腐蝕的性能，但由于馬氏體材質的焊接性能較弱，不推薦采用馬氏體不銹鋼。（5）TEG精餾柱

17、考慮到精餾柱中的溫度高于100 ºC，此時有少量的水蒸氣和溶解的氣體，有一定的腐蝕性，推薦使用不銹鋼316L。（6）TEG再生塔重沸器內通常只有輕微的腐蝕性，因為大部分水和溶解的氣體在閃蒸罐中北蒸發(fā)。但是，如果有固體沉積，在重沸器底部和火管上會產生腐蝕，可采用增加過濾設備的方法解決。推薦使用碳鋼材質3mm腐蝕裕量。（7）閃蒸罐預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腐蝕就會發(fā)生，因此，推薦使用碳鋼內襯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的摩爾分數較大及高含水量，腐蝕較嚴重。推薦使用碳鋼加

18、不銹鋼316L襯里或者全部316L。（9）貧/富甘醇換熱器在設計壽命年限較長時，為降低維護頻率，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。（10）緩沖罐在該容器中不含有任何濕的腐蝕性介質，甘醇緩沖罐內為貧甘醇，因此可以認為是無腐蝕性的。因此，推薦使用碳鋼材質加3mm腐蝕裕量。但考慮到建造調試階段存在著大氣腐蝕，因此在投產前應采取有效的措施來保證內壁不受腐蝕，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，由于其降解產物如有機酸，會降低甘醇PH值，產生較強腐蝕環(huán)境，但對于從吸收塔到富液精餾柱換熱盤管的富甘醇管線，其溫度相對較低，還沒達到降解溫度，所以

19、其PH值在安全的范圍-這與實際檢測結果相吻合，腐蝕性不強，推薦使用碳鋼材質加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消耗相關設備能耗圖標1水消耗脫水裝置水消耗量表使用地點給水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電壓設備臺數電機容量KW年工作時間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飽和蒸汽用量t/h產凝結水量t/h備注蒸汽壓力0.04MPa凝結水壓力0.04MPa設備及管線伴熱、

20、加熱0.050.05連續(xù)合計0.050.053.5三甘醇脫水的優(yōu)缺點甘醇法脫水與固體吸附法脫水時目前采用的兩種天然氣脫水方法。對于甘醇脫水來講，由于三甘醇水露點降大、成本低和運行可靠，在各種甘醇化合物中其經濟效益最好，因而在國內外廣為采用。三甘醇脫水的有點為：1） 投資較低2） 壓降較小，甘醇脫水的壓降為3570kpa3） 為連續(xù)操作，補充甘醇較容易4） 甘醇富液再生時，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0.008g/m3，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：1）天然氣的露點要求低于-32 ºC時，需要采用氣提

21、法進行再生 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過程中采取有效措施保護好三甘醇，可以保證脫水裝置的長期穩(wěn)定運行，降低裝置故障機率，節(jié)約天然氣脫水的操作成本，通過現場的生產情況提出了一些保護三甘醇的有效措施，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)中得到了廣泛的應用。這種脫水系統包括分離器、吸收塔和三甘醇再生系統。存在的主要問題是：系統比較復雜；三甘醇溶液再生過程的能耗比較大；三甘醇溶液會損失和被污染，因此需要補充和凈化；三甘醇與空氣接觸會發(fā)生氧化反應，生成有腐蝕性的有機酸。所以，三甘醇脫水的投資和運行成本比較

22、高。目前國內的橇裝三甘醇脫水系統多從國外引進。雖然性能比較好，但是也存在很多問題。如一次性投資比較大；各種零配件和消耗品不易購買，而且價格昂貴； 計量標準與我國現行標準不同；測量系統不適合我國的天然氣性質等。4.2節(jié)能措施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定值很小的范圍內波動，在加減氣量時要緩沖慢操作，升壓速度不能過快，另外吸收應在設計處理范圍內工作。鹽污染、高溫降解損失天然氣中攜帶的鹽類會直接污染甘醇，而且在重沸器中，當溫度升

23、高，鹽在甘醇中的溶解下降。當甘醇中鹽類含量達到200300mg/l時就開始在火管上沉積，達到600700mg/l時，鹽的沉積速度加快，在火管上逐漸形成鹽垢不但會加速設備的腐蝕而且會引起局部的溫度升高導致甘醇降解，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生。增強天然氣進吸收之前過濾分離器的過濾分離效果，對分離器除塵設備及時排污、清洗，及時更換失效濾芯；甘醇機械過濾器、活性碳過濾器的壓差接近100kpa時立即對濾芯進行清洗或更換；控制好重沸器的溫度，將甘醇的再生溫度控制在200ºC以內，波動范圍在±3ºC內。遇到臨時停車隊甘醇循環(huán)系統清

24、洗，保持甘醇循環(huán)系統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烴類的沉積，形成一種黑色粘稠的具有腐蝕作用的膠質物質，降低甘醇品質。回收、加注過程中減少甘醇與空氣的接觸，防止氧氣進入甘醇系統。停車后甘醇全部回收進干凈的容器用天然氣或氮氣覆蓋保護；經常檢查泵盤根的密封性，防止氧氣隨泵柱塞進入循環(huán)系統。維持PH值在700715之間，pH值過低時加三乙醇胺調節(jié)。甘醇發(fā)泡甘醇發(fā)泡會使甘醇和天然氣接觸不充分，降低脫水效果，當吸收塔盤上形成穩(wěn)定的泡沫后，干氣就會從吸收塔塔頂帶走一定的甘醇；閃蒸罐內形成大量的泡沫后，甘醇會通過閃蒸管線進入到灼燒爐燃燒掉。引起甘醇發(fā)泡的物質有液態(tài)烴、

25、氣田緩蝕劑、化排擠、鹽類、細粒分散固體。另外在調節(jié)甘醇PH值時加入的三乙醇胺過快或量過大也會引起甘醇的發(fā)泡。2.目前所采取的改進措施改進設備改進天然氣進脫水裝置前過濾-分離設備，提高其濾芯的過濾級別和捕霧網的搜集能力。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、烴類物質，目前過濾-分離器使用的濾芯（5µm級）為經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結果來看，除塵效果一般。需要注意的是裝芯時要保證濾芯兩端的絕對密封，不能形成短路，在生產過程中要加強排污，而且生產過程中要監(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要對其除塵效果進行檢測，濾芯失

26、效后要及時清洗或更換。提高甘醇過濾系統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、緩沖罐內沉積著較多的油泥物質及碳黑等焦質物質，由于活性碳濾芯從出廠到使用經過多次搬運、中轉，活性碳由于劇烈振動引起碳粒破碎、填充不好從而影響過濾效果或細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物、甘醇降解產物及烴類物質。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入閃蒸罐的富液有適合的工作溫度。國家裝置及引進PROPK裝置的甘醇富液從吸收塔出來直接進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

27、度稍高于100ºC，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荷，尤其在冬季，而且富液得到的升溫幅度也很小，使得后端的閃蒸效果不理想，因此除富液可先進入閃蒸罐進行第一次換熱，進過閃蒸、過濾后進入精餾塔頂部換熱，最后再進入緩沖罐進行最后一次換熱，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，這些污物在生產中試無法排出的，而且沉積物主要是變質甘醇、為被過濾掉的雜質及高溫下甘醇攜帶成分通甘醇反應的產物等極易對新加甘醇產生污染的贓物，在重沸器底部開口加一閥門，可以在生產過程中對沉積物進行取樣分析，以便

28、取相應的應對措施，而且在遇到臨時停車時，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，降低甘醇的如泵，入塔的溫度如果甘醇進泵溫度太高，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已改成水冷式），既有助于調節(jié)甘醇的入塔溫度，又能對泵起到保護作用（泵的最佳工作溫度是65ºC左右）。貧甘醇的入塔溫度對天然氣的露點降有很大的影響，應保持最佳溫度以達到最佳脫水效果，但應高于天然氣的露點降有很大的影響，應保持最佳溫度以達到最佳脫水效果，但應高于天然氣的入口溫度5ºC，以防烴類在塔內冷凝引起

29、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，甘醇的脫水負荷較重，更應控制好甘醇入塔溫度。定期對循環(huán)系統各部位甘醇進行取樣全面調查5環(huán)境保護5.1主要污染源和污染物造成三甘醇污染的主要物質為凝析油類,鹽類部分分解產物及其它固體雜質,且這些雜質沸點都高于三甘醇.因此,可根據污染三甘醇溶液個成分的沸點不同,采用蒸餾的方法將各組分分離.同時由于三甘醇的沸點比其理論分解溫度高,如果采用直接蒸餾的方法,會使三甘醇在沸點之前就全部分解。5.2污染控制可采用減壓蒸餾的方法，降低三甘醇的沸點，在低于三甘醇的分解溫度時將其蒸餾。通過大量室內試驗得出采用減壓蒸餾的方法，能夠將三

30、甘醇液完全回收，有效地解決三甘醇的沸點比其理論分解溫度高的矛盾；且回收三甘醇所得產品與新鮮工業(yè)三甘醇指標基本相近。確定的廢三甘醇溶液有效回收利用條件為：真空壓力：-360mmhg（-0·048mpa）；廢品產出溫度范圍：60180ºC；三甘醇成品產出溫度范圍：185200ºC。對不同時期現場回收的三甘醇進行質量抽檢，結果得出：回收三甘醇的質量技術指標完全符合工業(yè)三甘醇的質量標準，而且在用于北2站脫水橇滿負荷的工作條件下進行天然氣脫水效果評價時，露點合格。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；測試、防噴的天然氣經點燃后排放，將

31、H2S轉化成SO2，降低了毒害性；鉆井廢雜采用固化后無害化填埋；盡量選用低噪聲設備，采用相應的隔聲、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高煙囪排放；污水采用SBR處理后進行達標排放；廢催化劑送油處理資質的單位處理或送催化劑生產廠家回收利用；盡量選用低噪聲設備，采用相應的隔聲、減噪和減振措施。集輸工擬采用的措施為：施工期生態(tài)補償和跡地恢復措施；項目營運過程中清管作業(yè)、場站檢修或事故性放空時，放空的天然氣通過放空火炬燃燒后排放，為了保證及時點火燃燒，放空火炬配備了靈敏的自動點火裝置；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

32、后用作農業(yè)灌溉，洗滌污水用于站內綠化灌溉；輸氣管道采用埋地敷設，在正常生產過程中不會有噪聲污染；盡量選用低噪聲設備，采用相應的隔聲、減噪和減振措施。固體廢棄物主要為清管作業(yè)的廢渣，檢修時的廢渣，值班人員的生活垃圾。清管廢渣、檢修廢渣選擇合適的地點無害化填埋；生活垃圾定點收集，定期運至城市垃圾處理場處理。第二部分 計算書1參數的確定進塔的貧三甘醇濃度的確定:按式（1-1）求其平衡露點，再按平衡露點由圖1-1確定貧三甘醇進塔時的濃度。te=tr-t （1-1）te：出塔吸收干氣的平衡露點， tr: 出塔吸收干氣的實際露點，t： 偏差值，一般為6 11 ，此處取9。te=-8-9=-17取吸收塔操作

33、溫度為31由此查得進塔的貧三甘醇濃度為99.0%三甘醇循環(huán)量的確定：這里選用30L/kg水水，因為它可以滿足吸收塔對甘醇循環(huán)量的要求。吸收塔塔板數的確定：選用泡罩塔，板效率為25%。要求的露點降為：31（8）= 39在4.14MPa（絕）下按1.5塊理論板（板效率為25%。實際塔板數為6塊）估計可獲得露點降為：由圖13，吸收溫度為38時的露點降為41，圖12，吸收溫度為27時露點降為38，用內插法近似求得吸收溫度為31時的露點降為39.1。吸收塔壓力每增加0.698 MPa，露點降增加0.5，圖13和圖14吸收塔壓力為4.14 MPa（絕），該工程要求實際壓降為2.1 MPa（絕），所以可以求

34、得在2.1 MPa（絕），吸收塔操作溫度為31時的露點降：露點降=39.1-0.5×4.14-2.10.698=37.6（小于40）同理在4.14 MPa（絕）下按2塊理論板（板效率為25%。實際塔板數為8塊）估計可獲得露點降為：由圖13，吸收溫度為38時的露點降為40，圖12，吸收溫度為27時露點降為42.7，用內插法近似求得吸收溫度為31時的露點降為39.7。露點降=43.2-0.5×4.14-2.10.689=41.7（大于40）所以實際塔板數選用7塊，可滿足干氣露點8的要求。圖1-2估計4.14mpa下的露點降（a）1塊理論板（b）1.5塊理論板（c）2塊理論板（d

35、）2.5塊理論板2物料衡算2.1脫水量在原料氣溫度為31，原料氣壓力取2.1 MPa，干氣水露點在-8查圖天然氣含水量圖查得可知：Wi=1.6kg/103m3 Wo=0.12kg/103m3進料氣含水量為1600kg水/106m3干氣含水量為120kg水/106m3吸收塔的脫水量qw由式（12）求得：qw=(Wi-Wo)×q24=(1.6-0.12)×62824=38.73kg/h （12）qw：吸收塔脫水量， kg/hWi：進料氣含水量，kg/103m3 Wo：干氣含水量，kg/103m3 q：進料氣流量106m3/d2.2甘醇循環(huán)量實際塔板7塊 三甘醇最小循環(huán)量為 循環(huán)

36、量=628×103m3×(1600-120)kg×30×10-324h×106×1kg=1.162m3/h貧甘醇濃度為99%（w），在吸收操作溫度31下的密度為1.2kg/l因此其質量循環(huán)流量為：1162×1.2=1394.4kg/h 2.3貧甘醇流量貧甘醇濃度為99%（w），流量為1394.4kg/h因此貧甘醇中的三甘醇量為：1394.4×0.99=1380.46kg/h 貧甘醇中的水量為：1394.4-1380.46=13.94kg/h 2.4富甘醇流量富甘醇中的三甘醇量為：1380.46kg/h 富甘醇中的水

37、量為：13.9kg/h+1600-120kg×628×103m324h×106m3=52.63kg/h 因此富甘醇流量為：1380.46kg/h+52.63kg/h=1433.09kg/h 富甘醇濃度為：100×1380.461433.09=96.33% 3吸收塔3.1直徑三甘醇在操作條件下的密度為1200kg/m3氣體在操作條件下的密度求?。河梢阎獥l件，根據公式求得天然氣分子量可視為：M=yiMi=16.32g/mol查臨界常數和偏心因子表得：Tc=190.06k，Pc=4.6MPa 因此 Tr=TTc=273.15+31190.06=1.600，Pr

38、=PPc=2.14.6=0.46由Tr，Pr查圖得知壓縮因子Z=0.96v=PMZRT=2100×16.320.96×8.314×304.15=14.12kg/m3板間距取0.45m，由式（13）計算吸收塔允許氣體流速：Vc=K(l-gg)0.5=0.0366×(1200-14.1214.12)0.5=0.335m/s （13）Vc：允許空塔氣速，m/sl：甘醇在操作條件下的密度，g：氣體在操作條件下的密度，K：經驗常數，有板間距為450mm，故取K為0.0366兩參數普遍化壓縮因子圖（低壓段）表1-1 板間距與K值的關系板間距，mmK值4500.036

39、65600.04576000.0488進料氣在操作條件下的體積流量qv： 相密度rg=16.32g/mol22.4l/mol=0.729kg/m3 qv=q×rg×p0×T1T0×p1=628×103×0.729×0.1013×(273.15+31)(273.15+15.6)×2.1=0.2692m3/s 吸收塔截面積：S=qvVg=0.26920.335=0.8036m2 吸收塔直徑：D=4S=4×0.80363.14=1.012m，因此取內徑為1.1m3.2泡罩塔板主要結構參數及選用a泡罩直

40、徑由塔內徑為1.1m，查表11可知泡罩塔的直徑為100mm。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100mm，因此齒縫高度取30mm。表12齒縫高度與泡罩直徑的關系泡罩直徑/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100mm，由下式得：4D2-4d24d2=1.25d73.33mm由hb=0.325×

41、D2-d2d29.79mmd所需最小泡罩數允許最大空塔氣速：Umax=0.335m/s 體積流速為：Vm=Umax×S=0.335×4D2=0.318m3/s 最小齒縫面積由式（14）求得：As=VmCs×gh(l-g)0.5 （14）式子中Cs=0.673×2+r1+r=1.6825As：每層塔板的最小齒縫面積，m2Vm：最大氣相負荷，m3/s l：液相密度，kg/m3g：氣相密度，kg/m3 h：泡罩齒縫高度，m r：泡罩齒縫上底寬/下底寬（矩形為1）As=0.3181.6825×14.120.03(1200-14.12)0.5=0.119

42、0m2F4：單個泡罩的齒縫面積（每個泡罩有30個齒縫） F4=0.03×0.004×30=0.0036最小泡罩數：n=AsF4=0.11900.003633個 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為其外徑的1.251.5倍，本文取1.4倍。中心距：t=1.4×100=140mm相鄰泡罩邊緣間的距離為：t-D=140-110=30mm 3.3板面布置溢流裝置計算塔徑D=1.1m，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤安定區(qū)邊Ws 取Ws=Ws=50mm 緣區(qū)寬度Wc 取Wc=65mm堰長lw取l

43、w=0.6D=0.66m溢流堰高度 hw 由hw= hL- how選用平直堰，堰上液層高度how，由弗蘭西斯公式計算 how=2.841000E(Lhlw)23根據經驗，取E=1 則how=2.841000×1×(0.680.24)23=0.00569m取板上清液高度hl=60mm， hw=0.06-0.00569=0.054m弓形降液管寬度Wd和截面積Af由lwD=0.6查弓形降液管的參數圖得 AfAT=0.058 WdD=0.124 Af=0.058×4D2=0.058×3.1441.12=0.055m2 Wd=0.124×1.1=0.13

44、64m 液體在降液管中停留時間即： =3600AfHTLh=3600×0.055×0.451.162=76.68s>5s 故降液管設計合理其中HT為板間距降液管底隙的高度h0 h0=Lh3600lwu0 取u0=0.08m/s 則 h0=1.1623600×0.66×0.08=0.006m hw-h0=0.054-0.006=0.048m 故降液管底隙高度設計合理 選用凹形受液盤，深度hw=50mm 3.4吸收塔高度吸收塔直徑：D=1.1m吸收塔內塔板間距為：0.45m共7層塔板，高度為：3.15m進口氣洗滌器高度（1D）為：1.1m貧甘醇進口至捕

45、霧器高度（1D）為：1.1m裙座取1.5m吸收塔總高度為：H=3.15+1.1+1.1+1.5=6.85m4熱量衡算4.1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18kw/m2 25kw/m2，最高不超過32kw/m2 ，由于甘醇在高溫會分解變質，因此，重沸器溫度最高不能超過204。根據脫水量由下式（21）估算：QR=2171+274.88LG (21)式中 QR：脫除1kg水所需的重沸器熱負荷，kJ/kg水： LG：甘醇循環(huán)量，L/kg水QR=2171+274.88×30=10417.4k

46、J/kg水重沸器熱負荷為：QRT=QR*qw=10417.4×38.73=403465.90kJ/h =112.08KW考慮10%的設計裕量，故重沸器的熱負荷取125KW重沸器火管傳熱表面的熱流密度取20.5kw/m2，故重沸器火管傳熱面積為：125/20.5=6.10m24.2貧/富甘醇換熱器貧/富甘醇進口與出口溫度：貧甘醇進口溫度199，出口溫度為88；富甘醇進口溫度為29，出口溫度為t貧甘醇熱負荷貧甘醇在平均溫度為143的比熱容為2.86kJ/(kgk)，貧甘醇熱負荷為：1394.4×199-88×2.86=442666.22kJ/h 計算富甘醇出口溫度假定

47、富甘醇出口溫度為t富甘醇（99%）在t時的比熱容為C=2.0573+5.7840×10-3t-1.355×10-7t2由熱量平衡確定富甘醇的出口溫度，經迭代計算得：442666.22=1433.09×C×(t-29)t=137.4tm=60.29A=QK×tm=442666.22×1033600×200×60.29=10.20m24.3氣體/貧甘醇換熱器貧甘醇負荷貧甘醇進口溫度為88，出口溫度為38貧甘醇在平均溫度為63時的比熱容為2.34 kJ/(kgk)，貧甘醇負荷為：1394.4×2.32×

48、;88-38=161750.4kJ/h 氣體溫降由于出吸收塔的干氣質量流量遠大于貧甘醇質量循環(huán)流量故干氣經過氣體/貧甘醇換熱器后的降溫較小，其值可由熱量平衡來確定。干氣摩爾流量為：62.8×104×273.15(273.15+15.6)×22.4×24=1105.04kmol/h 干氣的摩爾熱容為35 kJ/(molk)，由熱量平衡確定干氣溫降t為：161750.4=1105.04×35×tt=4.1825設備計算及選型5.1精餾柱直徑直徑按式（31）來確定，即D=247.7ql （31）式中 D：精餾柱直徑，mmD=247.71.0

49、12=249.18mm填料高度精餾柱高取1.8m，內填充25mm的陶瓷的InLalox填料5.2甘醇泵將泵放在地面，對單位重量流體列伯努利方程，其中u1= u2，略去Hf12，則該流量下的泵壓頭為：H=z+p2-p1g=6.85+(2.1-0.1013)×1061200×9.81=176.64m177m泵的有效功率為：Ne=Hqvg=177×1.162×1200×9.813600=672.55W0.68KW 5.3閃蒸分離器尺寸可根據液體停留時間來確定，即V=qlt60 （32） V：閃蒸分離器中要求的沉積容積，m3 ql：甘醇溶液循環(huán)流量，m3/h t：停留