TEG脫水裝置的設計要點

1、西南油氣田分公司天然氣研究院 設計的原始條件設計的原始條件原料氣的流量范圍原料氣的流量范圍設計壓力設計壓力設計溫度范圍設計溫度范圍操作壓力范圍操作壓力范圍操作溫度范圍操作溫度范圍原料氣相對密度（空氣為原料氣相對密度（空氣為1.0）原料氣的含水量或露點原料氣的含水量或露點脫水后氣體的含水量或露點脫水后氣體的含水量或露點天然氣的含水量及其露點天然氣的含水量及其露點圖3-1 天然氣中的水含量及其露點露點降及要求的脫水量露點降及要求的脫水量假定脫水裝置操作壓力為假定脫水裝置操作壓力為2.76MPa(表表)進料氣進料氣200C;含水含水7.34kg/104m3脫水氣脫水氣-8.890C;含水含水1.09

2、kg/104m3露點降露點降 = 20-(-8.89)=28.890C脫水量脫水量 = 7.34 1.09 =6.25kg/104m3進料天然氣的溫度進料天然氣的溫度進料天然氣溫度應在進料天然氣溫度應在160C490C溫度過高溫度過高TEG粘度過大粘度過大,塔板效率降低塔板效率降低溫度升高含水量增加溫度升高含水量增加,要求提高要求提高TEG濃度濃度溫度升高溫度升高TEG的蒸發(fā)損失量也增加的蒸發(fā)損失量也增加必要時應設置原料氣冷卻器必要時應設置原料氣冷卻器進料天然氣溫度過高也可考慮選擇其它工藝進料天然氣溫度過高也可考慮選擇其它工藝TEG脫水的工藝流程脫水的工藝流程圖3-15 TEG法脫水的原理流程

3、工藝流程概要工藝流程概要1高壓低溫下脫水（吸收塔）高壓低溫下脫水（吸收塔）2常壓高溫下再生（再生塔）常壓高溫下再生（再生塔）3降壓閃蒸釋放出溶解氣體（閃蒸罐）降壓閃蒸釋放出溶解氣體（閃蒸罐）4貧富液換熱回收能量（優(yōu)化操作）貧富液換熱回收能量（優(yōu)化操作）5氣體貧氣體貧TEG換熱控制塔頂溫度換熱控制塔頂溫度6除沬器降低溶劑損耗除沬器降低溶劑損耗7過濾器改善溶劑質(zhì)量過濾器改善溶劑質(zhì)量 優(yōu)化操作的考慮優(yōu)化操作的考慮氣體氣體/TEG換熱器調(diào)節(jié)塔頂溫度換熱器調(diào)節(jié)塔頂溫度貧貧/富液換熱器調(diào)節(jié)閃蒸罐溫度富液換熱器調(diào)節(jié)閃蒸罐溫度干氣汽提提高貧干氣汽提提高貧TEG濃度濃度設置多種過濾器保證設置多種過濾器保證TEG

4、溶液清潔溶液清潔設置能量回收泵以降低能耗（高壓裝置）設置能量回收泵以降低能耗（高壓裝置） TEG脫水的簡化流程脫水的簡化流程簡化流程的特點及適用條件簡化流程的特點及適用條件不需要外界供給冷卻水及蒸汽不需要外界供給冷卻水及蒸汽涉及設備少，投資低，容易維護涉及設備少，投資低，容易維護裝置的熱效率低裝置的熱效率低TEG的損失量較大的損失量較大適合邊遠井站處理量較小的裝置適合邊遠井站處理量較小的裝置原料氣分離器原料氣分離器1 應盡可能除去機雜與液滴應盡可能除去機雜與液滴 控制：腐蝕降解發(fā)泡控制：腐蝕降解發(fā)泡2重力式分離器應加除沬器重力式分離器應加除沬器3水洗式旋風分離器水洗式旋風分離器4必要時采用過濾

5、式分離器必要時采用過濾式分離器5 與吸收塔組合（小型裝置）與吸收塔組合（小型裝置）分離器截面積與允許流量的關系分離器截面積與允許流量的關系原料氣相對密度原料氣相對密度 0.6操作壓力操作壓力 6.90MPa(表表)操作溫度操作溫度 21.110C查表查表D.1 最大流量最大流量=2.44x106m3/dm2原料氣分離器截面積的確定原料氣分離器截面積的確定截面積截面積 Ac=Gs(實際流量實際流量)/Ga(允許允許)在在0.6; 6.90MPa(表表);21.110C下下 實際流量為實際流量為2x106m3/d 允許流量為允許流量為2.44xm3/(dm2)Ac = 2/2.44 = 0.82m

6、2查表查表D.3 分離器外徑大致為分離器外徑大致為1219mm(8.28MPa) 分離器設計的優(yōu)化分離器設計的優(yōu)化分離器可以與吸收塔組合一體分離器可以與吸收塔組合一體組合式分離器直徑一般與吸收塔相同組合式分離器直徑一般與吸收塔相同(此時此時)最小直徑應按吸收塔允許流速定最小直徑應按吸收塔允許流速定以捕霧器除去直徑大于以捕霧器除去直徑大于10m的液滴的液滴推薦使用過濾式分離器推薦使用過濾式分離器(除掉潤滑油除掉潤滑油)必要時儲液部位設置加熱盤管必要時儲液部位設置加熱盤管必要時在分離器前設置水冷器必要時在分離器前設置水冷器 吸收塔設計要點吸收塔設計要點塔型的選擇塔型的選擇塔的直徑塔的直徑塔板間距塔

7、板間距塔板數(shù)或填料高度塔板數(shù)或填料高度進出口管線尺寸進出口管線尺寸捕霧器與頂板間的分離空間捕霧器與頂板間的分離空間吸收塔塔型選擇與塔徑的確定吸收塔塔型選擇與塔徑的確定板式塔與填料塔均可采用板式塔與填料塔均可采用用泡罩塔比浮閥塔有利用泡罩塔比浮閥塔有利TEG較粘稠氣液比很高較粘稠氣液比很高塔徑較小時可采用填料塔塔徑較小時可采用填料塔瓷質(zhì)填料和不銹鋼填料均相可使用瓷質(zhì)填料和不銹鋼填料均相可使用不銹鋼填料不易破碎且氣體流率較高不銹鋼填料不易破碎且氣體流率較高近年來近年來(小型裝置小型裝置)大多使用整裝填料大多使用整裝填料塔徑用塔徑用Brown-Sounder公式確定公式確定吸收塔的推薦最大天然氣流量

8、吸收塔的推薦最大天然氣流量(表表D.2)原料氣相對密度原料氣相對密度 0.6操作壓力操作壓力 6.90MPa(表表)操作溫度操作溫度 21.110C查表查表D.2和和D.3 最大流量最大流量=1.43x106m3/dm2 吸收塔外徑大致為吸收塔外徑大致為1524mm 露點降與吸收塔實際板數(shù)露點降與吸收塔實際板數(shù)(表表D.5)假定塔板效率為假定塔板效率為0.33%假定假定1塊理論板等于塊理論板等于0.91m填料高度填料高度假定脫水氣體含水量假定脫水氣體含水量1.13kg/104m3假定貧假定貧TEG濃度濃度99.1%假定重沸器假定重沸器204.40C假定海拔高度假定海拔高度365.76m2.76

9、MPa(表表) 16.8L/kg 38.890C 6塊塊2.76 25.0 38.890C 5塊塊2.76 25.0 47.220C 8塊塊（1）循環(huán)量和塔板數(shù)固定時，TEG濃度愈高則露點降愈大，通常這是提高露點降最有效的途徑。（2）循環(huán)量和TEG濃度固定時，塔板數(shù)愈多則露點降愈大，但一般情況下實際塔板數(shù)不超過10塊。塔板效率大致在25%40%之間。（3）塔板數(shù)和TEG濃度固定時，循環(huán)量愈大則露點降愈大，但循環(huán)量升高至一定值后，露點降的增加值明顯減少，且循環(huán)量過大會導致重沸超負荷，動力消耗過大。因此，通常最高不超過33L/kg（水）。 循環(huán)量循環(huán)量塔板數(shù)塔板數(shù)TEG濃度的關系濃度的關系 原料氣

10、原料氣/貧貧TEG換熱器換熱器其作用是控制貧其作用是控制貧TEG溫度比天然氣流溫度高溫度比天然氣流溫度高5.5616.670C，一般高，一般高50C。貧貧TEG溫度過高，有較多水殘留于脫水氣體中溫度過高，有較多水殘留于脫水氣體中貧貧TEG溫度過低，雖有利于降低溫度過低，雖有利于降低TEG損耗，但損耗，但易使烴類在吸收塔中冷凝易使烴類在吸收塔中冷凝采用簡化流程的小型裝置，可在頂部塔板與除采用簡化流程的小型裝置，可在頂部塔板與除霧器之間設置一組換熱盤管來取代換熱器霧器之間設置一組換熱盤管來取代換熱器富液閃蒸罐富液閃蒸罐1功能是釋放出TEG中的溶解氣體烴類氣體硫化氫二氧化碳2操作壓力0.300.50

11、MPa3停留時間520min貧天然氣通常取5min4需要破乳時應升溫至約650C，并在罐內(nèi)停留20min 閃蒸罐尺寸的計算閃蒸罐尺寸的計算(表表D.6和表和表D.7)根據(jù)液體停留時間根據(jù)液體停留時間(t)計算計算 V = L t/60 V= 閃蒸罐所需沉降容積閃蒸罐所需沉降容積(m3) L= TEG循環(huán)量循環(huán)量(m3/h)兩相時兩相時t取取5min;三相時三相時t取取1030min典型尺寸與沉降容積的關系可查表典型尺寸與沉降容積的關系可查表 D.6(立式立式) D.7(臥式臥式) TEG循環(huán)量的計算循環(huán)量的計算WR=(Win-Wout)/GsWR=脫除水量脫除水量; kg/hWin=進料氣含水

12、量進料氣含水量; kg/hWout=脫水氣含水量脫水氣含水量; kg/hGs=裝置處理量裝置處理量; m3/h TEG循環(huán)泵循環(huán)泵按按TEG循環(huán)量及吸收塔壓力選泵循環(huán)量及吸收塔壓力選泵天然氣驅(qū)動與電驅(qū)動天然氣驅(qū)動與電驅(qū)動能量回收泵的應用能量回收泵的應用(節(jié)能考慮節(jié)能考慮)是否需要備用泵是否需要備用泵電機型式電機型式 功率功率 電壓電壓 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速脈動緩沖器脈動緩沖器流量指示流量指示(流量計流量計)TEG過濾器過濾器功能是除去固體及溶解性雜質(zhì)功能是除去固體及溶解性雜質(zhì)機械過濾器除去機械過濾器除去5 左右的固體雜質(zhì)左右的固體雜質(zhì) 濾料：纖維制品紙張玻璃纖維濾料：纖維制品紙張玻璃纖維活性炭過濾器除去溶

13、解性雜質(zhì)活性炭過濾器除去溶解性雜質(zhì)重烴表面活性劑潤滑油等等重烴表面活性劑潤滑油等等可采用部分過濾或全流過濾可采用部分過濾或全流過濾停留時間為停留時間為1520min 貧富液換熱器貧富液換熱器1 回收貧液熱量，使富液升溫至回收貧液熱量，使富液升溫至1480C2調(diào)節(jié)貧液入塔的富液閃蒸溫度調(diào)節(jié)貧液入塔的富液閃蒸溫度3最常用的形式為罐殼式最常用的形式為罐殼式4小型裝置可用換熱罐替代小型裝置可用換熱罐替代5換熱罐效率較低，一般換熱后富換熱罐效率較低，一般換熱后富液溫度溫度不超過液溫度溫度不超過930C再生塔和重沸器再生塔和重沸器再生系統(tǒng)的功能是提濃再生系統(tǒng)的功能是提濃TEG溶劑溶劑再生塔約需再生塔約需3

14、塊理論板，重沸器算塊理論板，重沸器算1塊塊重沸器可選用蒸汽、火管、熱油等形式重沸器可選用蒸汽、火管、熱油等形式回流比一般取回流比一般取1左右左右富液在塔中部進料，塔頂設置除沬器富液在塔中部進料，塔頂設置除沬器塔徑也用塔徑也用Brown-Sounder公式計算公式計算 (貧貧)TEG的緩沖罐的緩沖罐緩沖罐是否與重沸器組合緩沖罐是否與重沸器組合?緩沖罐必須有足夠的容積緩沖罐必須有足夠的容積緩沖罐應配有足夠大的緩沖罐應配有足夠大的TEG儲罐儲罐安裝高度應保證入泵的壓頭安裝高度應保證入泵的壓頭 重沸器溫度與重沸器溫度與TEG濃度的關系濃度的關系 TEG重沸器傳熱強度重沸器傳熱強度/溫度溫度 火管傳熱強

15、度不應大于火管傳熱強度不應大于31.5kW/m2平均范圍平均范圍18.931.5kW/m2注意燃燒器火焰形狀及長度注意燃燒器火焰形狀及長度避免在火管中形成過熱點避免在火管中形成過熱點TEG平均溫度不大于平均溫度不大于2040C最高壁溫不應大于最高壁溫不應大于2210C進一步提高熱效率可以增加火管表面積進一步提高熱效率可以增加火管表面積 重沸器熱負荷的估算重沸器熱負荷的估算(D.9)QR = L QcQR=所需熱負荷所需熱負荷; kWL=TEG循環(huán)量循環(huán)量; m3/hQc=1m3TEG所需熱量所需熱量; kJ/m3 重沸器熱負荷的經(jīng)驗系數(shù)重沸器熱負荷的經(jīng)驗系數(shù)(表表D.8)基礎條件基礎條件貧貧T

16、EG濃度濃度 99.1%重沸器溫度重沸器溫度 204.40C大氣熱損失大氣熱損失 10%出貧出貧TEG換熱的換熱的TEG溫度溫度 93.30C吸收塔溫度吸收塔溫度 TEG/水比率水比率 系數(shù)系數(shù)(kJ/m3) 26.7 16.8 373.5 37.8 16.8 340.0 37.8 25.2 298.2 典型的重沸器尺寸典型的重沸器尺寸(表表D.9)根據(jù)表根據(jù)表D.8確定重沸器熱負荷確定重沸器熱負荷根據(jù)傳熱強度確定傳熱面積根據(jù)傳熱強度確定傳熱面積傳熱強度傳熱強度=火管熱負荷火管熱負荷/火管表面積火管表面積 熱負荷熱負荷 傳熱強度傳熱強度 火管表面積火管表面積 103kJ/h 103kJ/hm2

17、 m2 79.1 68.1 1.16 79.1 113.6 0.70 263.8 68.1 3.88 263.8 113.6 2.32TEG脫水的操作要點脫水的操作要點保證保證TEG的提濃效果的提濃效果惰氣氣提共沸蒸餾惰氣氣提共沸蒸餾合理確定循環(huán)量合理確定循環(huán)量2030L/kg(H2O)合理確定再生溫度和再生熱量合理確定再生溫度和再生熱量 重沸器加熱溫度不宜超過重沸器加熱溫度不宜超過2040C合理確定貧液入塔溫度和富液閃蒸溫度合理確定貧液入塔溫度和富液閃蒸溫度必要時使用消泡劑、中和劑和緩蝕劑必要時使用消泡劑、中和劑和緩蝕劑 氣提氣量對氣提氣量對TEG濃度的影響濃度的影響TEG濃度循環(huán)量塔板數(shù)的關系濃度循環(huán)量塔板數(shù)的關系TEG濃度是最關鍵的控制條件濃度是最關鍵的控制條件。當貧。當貧TEG濃度濃度不符合要求時，塔頂氣液平衡決定產(chǎn)品氣的不符合要求時，塔頂氣液平衡決定產(chǎn)品氣的含水量，即使提高循環(huán)量不能改善脫水效果。含水量，即使提高循環(huán)量不能改善脫水效果。TEG濃度和循環(huán)量不變時，塔板數(shù)愈多露點降濃度和循環(huán)量不變時，塔板數(shù)愈多露點降愈大。愈大。但一般不應超過但一般不應超過10塊理論板塊理論板。塔板效率。