環(huán)境管理_凈化廠天然氣脫水工程設(shè)計(jì)

目錄目錄 工程設(shè)計(jì)任務(wù)書工程設(shè)計(jì)任務(wù)書.1 原料氣(濕基).1 產(chǎn)品.2 要求.2 第一部分第一部分 說明書說明書 .3 1.1.總論.3 1.1.1 項(xiàng)目名稱、建設(shè)單位、企業(yè)性質(zhì) .3 1.1.2 編制依據(jù).3 1.1.3 項(xiàng)目背景和項(xiàng)目建設(shè)的必要性 .3 1.1.4 設(shè)計(jì)范圍.4 1.1.5 編制原則4 1.1.6 遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)和范圍.4 1.1.7 工藝路線5 1.1.8 研究結(jié)論.5 1.2.基礎(chǔ)數(shù)據(jù).6 1.2.1 原料氣和產(chǎn)品.6 1.2.2 建設(shè)規(guī)模.7 1.2.3 三甘醇脫水工藝流程.7 1.3.脫水裝置.8 1.3.1 脫水工藝方法選擇.8 1.3.2 流程簡(jiǎn)述.9 1.3.3 主要工藝設(shè)備.10 1.3.4 消耗.12 1.3.5 三甘醇脫水的優(yōu)缺點(diǎn).13 1.4 節(jié)能.14 1.4.1 裝置能耗.14 1.4.2 節(jié)能措施.14 1.5.環(huán)境保護(hù).17 1.5.1 主要污染源和污染物.17 1.5.2 污染控制.17 第二部分第二部分 計(jì)算書計(jì)算書19 2.1 參數(shù)的確定.19 2.1.1 三甘醇循環(huán)量的確定.19 2.1.2 物料衡算.22 2.1.3 吸收塔.23 2.2.熱量衡算.29 2.2.1 重沸器.29 2.2.2 貧/富甘醇換熱器30 2.2.3 氣體/貧甘醇換熱器30 2.3.設(shè)備計(jì)算及選型.31 2.3.1 精餾柱.31 2.3.2 甘醇泵.31 2.3. 3 閃蒸分離器31 2.3.4 氣體/貧甘醇換熱器32 2.4.設(shè)備一覽表.32 第三部分第三部分 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)35 第四部分第四部分 心得體會(huì)心得體會(huì)36 儀隴凈化廠天然氣脫水項(xiàng)目?jī)x隴凈化廠天然氣脫水項(xiàng)目 工程設(shè)計(jì)任務(wù)書工程設(shè)計(jì)任務(wù)書 原料氣原料氣(濕基濕基) 本工程原料氣來自儀隴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） CH497.812 C2H60.569 C3H80.111 i-C4H100.022 n-C4H100.034 i-C5H120.015 n-C5H120.015 n-C6H140.038 N20.976 H20.006 O2+Ar0.015 CO20.087 H2S0.000 H2O0.296 合計(jì)100.00 注：1）原料氣不含有有機(jī)酸 2）原料氣處理量10.8104m3/d 3）原料氣濕度3036 C 4）原料氣壓力2.052.25 (g) a MP 產(chǎn)品產(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(guó)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)品氣產(chǎn)量10104m3/d 產(chǎn)品氣溫度40 C 產(chǎn)品氣壓力1.92.1 a MP H2S 含量 20mg/m3 總硫含量（以硫計(jì)）200mg/m3 CO2含量 3% 水露點(diǎn) -8 C(在 2.1條件下) a MP 要求要求 提交工藝流程圖提交工藝流程圖 1-31-3 張：設(shè)計(jì)報(bào)告一份（不少于張：設(shè)計(jì)報(bào)告一份（不少于 3030 頁）頁） ； 200-500200-500 字設(shè)計(jì)體會(huì)字設(shè)計(jì)體會(huì) 第一部分第一部分 說明書說明書 1.1.總論總論 1.1.1 項(xiàng)目名稱、建設(shè)單位、企業(yè)性質(zhì)項(xiàng)目名稱、建設(shè)單位、企業(yè)性質(zhì) 項(xiàng)目名稱：儀隴凈化廠天然氣脫水項(xiàng)目 建設(shè)單位：中國(guó)石油西南油氣田分公司 企業(yè)性質(zhì)：國(guó)有企業(yè) 1.1.2 編制依據(jù)編制依據(jù) 參考中華人民共和國(guó)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(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法 、 中華人民共和國(guó)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(guó)家的有關(guān)規(guī)定?；すI(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?；?biāo)準(zhǔn)規(guī)劃和化工標(biāo)準(zhǔn)體系表?？缒甓鹊挠?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，其生產(chǎn)裝置的 開工率也將提高。 1.1.3 項(xiàng)目背景和項(xiàng)目建設(shè)的必要性項(xiàng)目背景和項(xiàng)目建設(shè)的必要性 1.1.3.1.項(xiàng)目背景項(xiàng)目背景 中石油建設(shè)的龍崗試采工程天然氣凈化廠計(jì)劃于 2007 年開工，2008 年全部建 成投產(chǎn)，是年脫硫 600 萬方的廠，在四川石油管理局屬于中型廠，該項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)外 同行業(yè)種屬于大型工程，屬清潔能源生產(chǎn)，工程符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策。該企業(yè)主要是 依托南充、達(dá)州、巴中等川東北片區(qū)豐富的天然氣資源，建設(shè)一座高含硫天然氣凈 化廠，計(jì)劃選址時(shí)儀隴縣陽通鄉(xiāng)二郎廟村，廠址距離該縣的立山鎮(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(jì) 劃投資 5 億元以上，每天處理天然氣 600 萬立方米左右。 1.1.3.2.項(xiàng)目建設(shè)的必要性項(xiàng)目建設(shè)的必要性 天然氣中含有大量的水蒸氣，天然氣脫水是防止水合物形成的根本措施。天然 氣脫水尤其是脫除天然氣集輸過程中的水蒸氣是天然氣集輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵。 該項(xiàng)目為清潔能源生產(chǎn)，在國(guó)內(nèi)外同行業(yè)種屬于大型工程，工程符合國(guó)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)等問題都進(jìn)行了充分的考察和 論證，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。有關(guān)部門指出，龍崗試采工程天然氣凈化廠的 建成，還將大大促進(jìn)四川南充石化工業(yè)的快速發(fā)展。 1.1.4 設(shè)計(jì)范圍設(shè)計(jì)范圍 原料氣處理量10.8104m3/d產(chǎn)品氣產(chǎn)量 10104m3/d 1.1.5 編制原則編制原則 認(rèn)真貫徹執(zhí)行國(guó)家關(guān)于環(huán)境保護(hù)的方針政策，遵守國(guó)家有關(guān)法規(guī)，規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)。天 然氣的含水量以單位體積天然氣中所含的水汽量來表示的，有時(shí)也用天然氣的水露 點(diǎn)來表示。天然氣的水露點(diǎn)是指在一定的壓力條件下，天然氣與液態(tài)水平衡時(shí)的溫 度。一般要求天然氣水露點(diǎn)比輸氣管線可能達(dá)到的最低溫度還低 5-6。往往還要 求輸送溫度不超過 49，對(duì)輸送壓力無嚴(yán)格要求。此外，還有以下要求：操作管理 方便、技術(shù)要求簡(jiǎn)單，最大程度地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，管理、維護(hù)簡(jiǎn)單方便，宜于長(zhǎng) 期使用。設(shè)備選型要綜合考慮性能，價(jià)格因素，設(shè)備要求高效節(jié)能，噪音低，運(yùn)行 可靠，維護(hù)管理簡(jiǎn)便。無二次污染，清潔及安全生產(chǎn)原則。 1.1.6 遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)和范圍遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)和范圍 (1)石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范 （GB50183-2004） (2)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） (3)大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn) （GB16297-1996）及國(guó)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 (5)氣田天然氣凈化廠設(shè)計(jì)范圍 （SY/T0011-96） (6)用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量 （SY/T6143-2004） (7)石油化工企業(yè)自動(dòng)化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范 （SY3005-1999） (8)石油天然氣工程總圖設(shè)計(jì)范圍 （SY/T0048-2000） (9)中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范 1.1.7 工藝路線工藝路線 經(jīng)脫硫后的天然氣仍含有大量的水分需脫除，以滿足天然氣水露點(diǎn)的技術(shù)指標(biāo)。 天然氣脫水的方法溶劑法、固體吸附法等。從以下幾方面對(duì)比吸收法與吸附法脫水。 吸收法的建設(shè)費(fèi)用低。 吸收法操作費(fèi)用低。吸收塔的壓降小，而且吸收法脫除單位質(zhì)量水的再生熱 小。 吸收法甘醇再生在常壓下進(jìn)行，補(bǔ)充甘醇容易。吸附法更換吸附劑時(shí)需中斷 生產(chǎn)，有時(shí)影響向下游連續(xù)供氣。 吸收裝置脫水深度低。只能將天然氣脫水至露點(diǎn)-40左右；吸附法，特別是 分子篩能將氣體含水脫至滿足天然氣深冷加工的要求。 氣流中重?zé)N、H2S、CO2 等易使吸附劑中毒，喪失活性 在本次工程設(shè)計(jì)選擇溶劑吸收法脫水。工藝路線為：原料天然氣經(jīng)過入口分離 器去除其中的大部分液固雜質(zhì)，然后經(jīng)過吸收塔脫除其中的水蒸氣，得到干氣；溶 劑經(jīng)過吸收塔后由貧液變?yōu)楦灰?，需要到再生塔進(jìn)行高溫低壓脫除溶解在其中的水 分，從而得到貧液，并繼續(xù)用作吸收劑，從而完成一個(gè)工藝循環(huán)。 1.1.8 研究結(jié)論研究結(jié)論 由上可知，能達(dá)到干氣露點(diǎn)要求的前提下，溶劑吸收脫水比吸附脫水好，常用 于管輸天然氣的處理。但要求天然氣深度脫水的情況采用分子篩法脫水。本次設(shè)計(jì) 采用溶劑吸收脫水法。 1.2.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 1.2.1 原料氣和產(chǎn)品原料氣和產(chǎn)品 1.1.2.1 原料氣（濕基）組成及相關(guān)物性常數(shù)原料氣（濕基）組成及相關(guān)物性常數(shù) 組分 Mol%Tc,KPc,Mpa 相對(duì)分子量 H2S0.000373.28.93634 CO20.087304.27.37744 H2O0.296647.121.8318 CH497.812190.64.616 C2H60.569305.44.88430 iC4H100.022408.13.79958 nC4H100.034425.23.64758 N20.976126.23.39428 H20.00633.21.2802 O2+Ar0.015154.65.04632 注：1）原料氣不含有機(jī)硫 2）原料氣處理量10.8104m3/d 3）原料氣溫度3036 C 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(guó)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 10104m3/d 產(chǎn)品氣溫度 40 C 產(chǎn)品氣壓力 1.92.1MPa H2S 含量 20mg/m3 總硫含量（以硫計(jì)）200mg/m3 CO2含量 3% 水露點(diǎn) -8 C(在 2.1MPa 條件下) 1.2.2 建設(shè)規(guī)模建設(shè)規(guī)模 根據(jù)中國(guó)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(jié)合該區(qū)域 內(nèi)現(xiàn)有凈化廠處理能力及應(yīng)急能力調(diào)配方案，本工程天然氣總處理規(guī)模確定為 150103m3/d,年開工時(shí)間按 8000 小時(shí)計(jì)。 1.2.3 三甘醇脫水工藝流程三甘醇脫水工藝流程 甘醇脫水裝置主要由吸收系統(tǒng)和再生系統(tǒng)兩部分組成。工藝過程的核心設(shè)備是 吸收塔。天然氣脫水過程在吸收塔內(nèi)完成，在再生塔內(nèi)完成甘醇富液的再生。 原料天然氣從吸收塔的底部進(jìn)入，與從塔頂進(jìn)入的甘醇貧液在塔內(nèi)逆流接觸， 脫水后的天然氣從吸收塔頂部離開，甘醇富液從吸收塔底部離開，富液經(jīng)過再生塔 頂部冷凝器的盤管升溫后進(jìn)入閃蒸罐，離開閃蒸罐的兒液相經(jīng)過過濾器過濾后流入 貧/富液換熱器、緩沖罐，進(jìn)一步升溫后進(jìn)入再生塔。在再生塔內(nèi)經(jīng)過加熱時(shí)甘醇富 液中的水分在低壓、高溫下脫除，再生后的貧液經(jīng)貧/富液換熱器冷卻后，經(jīng)甘醇泵 泵入吸收塔頂部循環(huán)使用。其工藝流程圖如下： 1.3.脫水裝置脫水裝置 1.3.1 脫水工藝方法選擇脫水工藝方法選擇 通常采用的脫水工藝方法有溶劑脫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。 表表 3-13-1 天然氣脫水方法天然氣脫水方法 方法名稱分離原理示例特點(diǎn)應(yīng)用情況 低溫工藝 （冷凍分離） 高壓天然氣 節(jié)流膨脹降溫 能同時(shí)控制水露點(diǎn)、烴露點(diǎn)適用于高壓 天然氣 氯化鈣水 溶液 便宜，露點(diǎn)降較低 （1025） 適用于邊遠(yuǎn)、 寒冷氣井 氯化鉬水 溶液 對(duì)水有很高的容量，露點(diǎn)降為 2236 由于價(jià)高， 一般不使用 甘醇-胺 溶液 同時(shí)脫水、，攜帶 2 H S 2 CO 損失大、再生溫度要求高、露點(diǎn) 降低于三甘醇脫水 僅限于酸性天 然氣脫水 二甘醇水 溶液 （DEG） 對(duì)水有較高的容量、溶液再生容 易、再生度不超過 95%。露點(diǎn)降 低于三甘醇脫水，攜帶損失大。 新裝置多不 采用 溶 劑 吸 收 法 天然氣與水 分在脫水溶劑 中溶解度的差 異 三甘醇水 溶液 （TEG） 對(duì)水有高的濕容量、再生容易、 濃度可達(dá) 98.7%，蒸汽壓低、攜 帶損失小、露點(diǎn)降高（2858） 應(yīng)用最普遍 活性鋁土 礦 便宜、濕容量低、露點(diǎn)降低 活性氧 化鋁 濕容量較活性鋁土礦高、干氣露 點(diǎn)可達(dá)-73，但能耗高 不宜處理含 硫天然氣 硅膠濕容量高，易破碎一般不單獨(dú) 使用 固 體 吸 附 法 利用多孔介質(zhì) 表面對(duì)不同組 分的吸附作用 分子篩高濕容量、高選擇性、露點(diǎn)降大 于 120 應(yīng)用于深度 脫水 化學(xué)反應(yīng)法利用與 的化學(xué) 2 H O 反應(yīng) 可使氣體完全脫水，但再生困難用于水分測(cè)定 1.3.2 流程簡(jiǎn)述流程簡(jiǎn)述 水是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(guó)強(qiáng)制性國(guó)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，故其被廣泛應(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，TEG 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） 。三甘醇脫水 工藝流程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，除去其中絕大部分水分。隨后，TEG 溶液經(jīng)貧液精餾柱后進(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。 1.3.3 主要工藝設(shè)備主要工藝設(shè)備 （1 1）原料氣分離器）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)該在二者之間安裝入口分離器。此分離器可以防止新 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 2）吸收塔）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 3）天然氣）天然氣/ /甘醇換熱器甘醇換熱器 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 4）回流冷凝器和塔頂管線）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 5）TEGTEG 精餾柱精餾柱 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的氣體，有一 定的腐蝕性，推薦不使用不銹鋼 316L。 （6 6）TEGTEG 再生塔再生塔 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 7）閃蒸罐）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 8）過濾器）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 9）貧）貧/ /富甘醇換熱器富甘醇換熱器 在設(shè)計(jì)壽命年限較長(zhǎng)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)。 （1010）緩沖罐）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。 （1111）輸送管線）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。 1.3.4 消耗消耗 相關(guān)設(shè)備能耗指標(biāo) 1.3.4.1 水消耗 表表 1-2 脫水裝置水消耗量表脫水裝置水消耗量表 給水 t/h使用地點(diǎn) 循環(huán)水新鮮水 備注 P-1201()/A、B 1連續(xù) 1.3.4.2 電消耗 表表 1-3 脫水裝置電消耗量表脫水裝置電消耗量表 電 壓 設(shè)備臺(tái)數(shù)電機(jī)容量 KW 年工作時(shí) 間 h 使用地點(diǎn) 操作備 用 操作備 用 年用電量 104KW.h 備 注 P-1201/AB380114.04.0 8000 3.20連 續(xù) 注：未計(jì)裝置照明用電及儀表用電 1.3.4.3 蒸汽消耗 表 1-4 脫水裝置蒸汽消耗量表 飽和蒸汽用量 t/h產(chǎn)凝結(jié)水量 t/h使用地點(diǎn) 蒸汽壓力 0.04MPa 凝結(jié)水壓力 0.04MPa 備注 設(shè)備及管線伴熱、加 熱 0.050.05連續(xù) 合計(jì)0.050.05 1.3.5 三甘醇脫水的優(yōu)缺點(diǎn)三甘醇脫水的優(yōu)缺點(diǎn) 甘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(guó)內(nèi)外廣為采用。 三甘醇脫水的優(yōu)點(diǎn)三甘醇脫水的優(yōu)點(diǎn)： 1）投資較低； 2）壓降較小，甘醇脫水的壓降為 3570kpa； 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 0.008g/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.； 三甘醇脫水的缺點(diǎn)三甘醇脫水的缺點(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。 1.4 節(jié)能節(jié)能 1.4.1 裝置能耗裝置能耗 在天然氣脫水生產(chǎn)過程中采取有效措施保護(hù)好三甘醇，可以保證脫水裝置的長(zhǎng) 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(zhǎng)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。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； 1 三甘醇溶液再生過程的能耗比較大； 2 三甘醇溶液會(huì)損失和被污染，因此需要補(bǔ)充和凈化； 3 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。 4 所以，三甘醇脫水的投資和運(yùn)行成本比較高。目前國(guó)內(nèi)的橇裝三甘醇脫水系統(tǒng) 多從國(guó)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(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不同；測(cè)量 系統(tǒng)不適合我國(guó)的天然氣性質(zhì)等。 1.4.2 節(jié)能措施節(jié)能措施 1.4.2.1.1.4.2.1.三甘醇的損失途徑三甘醇的損失途徑 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量的甘醇，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，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 腐蝕作用的膠質(zhì)物質(zhì)，降低甘醇品質(zhì)?；厥铡⒓幼⑦^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。 1.4.2.2.1.4.2.2.目前所采取的改進(jìn)措施目前所采取的改進(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(rùn)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(yíng)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(guó)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。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 1.5.環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù) 1.5.1 主要污染源和污染物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)污染三甘醇溶液各成分的沸點(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。 1.5.2 污染控制污染控制 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?效地解決三甘醇的沸點(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：-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。 1）氣田開發(fā)擬采取的措施為： a) 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； b) 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； c) 鉆井廢雜采用固化后無害化填埋； d) 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。 2）凈化廠擬采用的措施為： a) 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； b) 污水采用 SBR 處理后進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放； c) 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； d) 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。 3）集輸工擬采用的措施為： a) 施工期生態(tài)補(bǔ)償和跡地恢復(fù)措施； b) 項(xiàng)目營(yíng)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； c) 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； d) 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。 e) 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。 第二部分第二部分 計(jì)算書計(jì)算書 2.1 參數(shù)的確定參數(shù)的確定 2.1.1 三甘醇循環(huán)量的確定三甘醇循環(huán)量的確定 2.1.1.1 進(jìn)塔的貧三甘醇濃度的確定: 按式（1-1）求其平衡露點(diǎn)， （1-1） erttt 式中：出塔干氣的平衡露點(diǎn)， et C : 出塔干氣的實(shí)際露點(diǎn)， rtC ： 偏差值，一般為 6 -11 ，此處取 9。 tCC 取為-9 rt 9918etC 再按平衡露點(diǎn)確定貧三甘醇溶液進(jìn)塔時(shí)的濃度。 取吸收塔操作溫度為 32 C 由此查得：進(jìn)塔的貧三甘醇濃度為 99%。 2.1.1.2 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。40 /L kg 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：32-（-9）=41 C 在 4.14（絕）下按 1.5 塊理論板（板效率為 25%。實(shí)際塔板數(shù)為 6 塊）MPa 估計(jì)可獲得露點(diǎn)降為： 由圖 2-1，吸收溫度為 38時(shí)的露點(diǎn)降為 38.3，圖 2-2，吸收溫度為 27CC 時(shí)露點(diǎn)降為 39.5， ，用內(nèi)插法近似求得吸收溫度為 32時(shí)的露點(diǎn)降為CCC 39.0。C 吸收塔壓力每增加 0.698，露點(diǎn)降增加 0.5，圖 1-1 和圖 2-2 吸收塔MPaC 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MPaMPa 在 2.1（絕） ，吸收塔操作溫度為 32時(shí)的露點(diǎn)降：MPaC 露點(diǎn)降（小于 40）39.00.537.52 0.689 C （4. 14-2. 1） C 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 8MPa 塊） 估計(jì)可獲得露點(diǎn)降為： 由圖 2-1，吸收溫度為 38時(shí)的露點(diǎn)降為 42.8，圖 2-2，吸收溫度為 27CC 時(shí)露點(diǎn)降為 43.9，用內(nèi)插法近似求得吸收溫度為 32時(shí)的露點(diǎn)降為 43.4CCC 。C 露點(diǎn)降（大于 40）43.40.541.9 0.689 C （4. 14-2. 1） C 所以實(shí)際塔板數(shù)選用 7 塊，可滿足干氣露點(diǎn)-9的要求。C 圖 2-1 估計(jì) 4.14MPa，38下的露點(diǎn)降 圖 2-2 估計(jì) 4.14MPa，27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 2.1.2 物料衡算物料衡算 2.1.2.1 脫水量脫水量 在原料氣溫度為 32，原料氣壓力取 2.1MPa，干氣水露點(diǎn)在-9查圖天然氣C 含水量圖查得可知： =1.72 =0.103 in W 33 /10kgm out W 33 /10kgm 進(jìn)料氣含水量為： 33 1720/10gm水 63 1720/10kgm水 干氣含水量為： 3363 103/10103/10gmkgm水 吸收塔的脫水量由式（12）求得： w q （12） ()(1.72 0.103) 108 7.28/ 2424 inout w WWq qkgh 式中：qw ：吸收塔脫水量， w q /kgh ：進(jìn)料氣含水量， in W 33 / 10kgm ：干氣含水量， out W 33 / 10kgm ：進(jìn)料氣流量，q 33 10/md 2.1.2.2 甘醇循環(huán)量甘醇循環(huán)量 進(jìn)料氣帶入的水量為： 0.108 1720 7.74 24 kg 水/ h 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： 3 40 7.74309.6 /0.31/L hmh 貧甘醇濃度為 99.0%（） ，在吸收操作溫度 32下的密度為 1.125wC/kg L 因此其質(zhì)量循環(huán)流量為：309.6 1.125348.3/kg h 2.1.2.3 貧甘醇流量貧甘醇流量 貧甘醇濃度為 99.0%（） ，流量為 348.3w/kg h 因此貧甘醇中的三甘醇量為：348.3 0.99344.8/kg h 貧甘醇中的水量為：348.3 (1 0.99) 3.5/kg h 2.1.2.4 富甘醇流量富甘醇流量 富甘醇中的三甘醇量為：344.8kg/h 富甘醇中的水量為：3.5/7.28/10.78/kg hkg hkg h 因此富甘醇流量為：344.8/10.78/355.58/hkg hkg h 富甘醇濃度為： 344.8/ 10096.97% 355.58/ kg h kg h 2.1.3 吸收塔吸收塔 2.1.3.1 直徑直徑 三甘醇在操作條件下的密度為 3 1125/kg m 氣體在操作條件下的密度求?。?由已知條件，根據(jù)公式求得天然氣分子量可視為：查16.22/ ii My Mg mol 臨界常數(shù)和偏心因子表得：，191.84 c TK4.63 c PMPa 因此，/(273.1532)/191.841.59 rc TT Tk/2.1/ 4.630.45 rc PP P 由，查圖得知壓縮因子 r T r P0.98Z 3 2100 16.22 13.70/ 0.98 8.314 (273.1532) g PM kg m ZRT 由于三甘醇易發(fā)泡板間距取 0.600m，由式（1-3）計(jì)算吸收塔允許氣體 流速： （1-3） 0.50.5 1125 13.70 ()0.0488 ()0.44/ 13.70 lg g g uKm s 式中： ：允許空塔氣速，m/s g u ：甘醇在操作條件下的密度， l ：氣體在操作條件下的密度， g K：經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，有板間距為 600mm，故取 K 為 0.0488 圖 2-3 兩參數(shù)普遍化壓縮因子圖（低壓段） 表表 2-1 板間距與板間距與 K 值的關(guān)系值的關(guān)系 板間距，mmK 值 4500.0366 5600.0457 6000.0488 進(jìn)料氣在操作條件下的體積流量： v q 4 133 1 108 100.56 0.1013 (273.1532) 3083.1/0.031/ (273.15 15.6)2.1 go v o qrpT qmdms Tp 其中，相密度： 16.22 0.56 28.962 g r 吸收塔直徑：，因此取內(nèi)徑為 0.3m 44 0.031 0.300 3.14 0.44 v g q D u 2.1.3.2 泡罩塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)及選用泡罩塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)及選用 a 泡罩直徑泡罩直徑 由塔內(nèi)徑為 0.3m，查表 2-2 可知泡罩塔的直徑為 80mm。 表 2-2 泡罩塔直徑的選擇 塔徑/m泡罩直徑/mm 1.0 以下80 1.03100 3.0 以上150 b b 泡罩齒縫的形狀和尺寸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 3-15mm，這里取 5mm。齒縫高度的選擇 查表 2-3，由泡罩直徑 80mm，因此齒縫高度取 25mm。 表 2-3 齒縫高度與泡罩直徑的關(guān)系 泡罩直徑/mm齒縫高度/mm 802030 1002532 15035 c c 升氣管直徑和高度升氣管直徑和高度 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： 22 2 44 1.254 4 Dd dmm d 由 22 0.325*()/21 b hDddmm d 所需最小泡罩?jǐn)?shù)所需最小泡罩?jǐn)?shù) 允許最大空塔氣速： max 0.44/um s 最大體積流速為： 23 max 0.440.30.031/ 4 m VuSms 最小齒縫面積由式（1-4）求得： （1-4） 0.5 () g m s slg V A Ch 式子中 0.673 (2) 1 s r C r ：每層塔板的最小齒縫面積， s A 2 m ：最大氣相負(fù)荷， m V 3 /ms ：液相密度， l 3 /kg m ：氣相密度， g 3 /kg m h：泡罩齒縫高度，m r：泡罩齒縫上底寬/下底寬（矩形為 1） 0.5 2 0.03113.7 0.013 1.68250.025(1125 13.7) s Am 最小泡罩?jǐn)?shù)： 4 0.013 4 0.0038 s A n F 個(gè) ：?jiǎn)蝹€(gè)泡罩的齒縫面積（每個(gè)泡罩有 30 個(gè)齒縫） 4 F 2 4 0.025 0.005 300.0038Fm e、泡罩排列及中心距、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，取 1.4 倍。 中心距：1.4 80112tmm 相鄰泡罩邊緣間的距離為：1128032tDmm 2.1.3.3 板面布置板面布置 溢流裝置計(jì)算 塔徑塔徑 D=0.3mD=0.3m，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤 安定區(qū)邊 S W 取 50 SS WWmm 緣區(qū)寬度 C W 取65 C Wmm 堰長(zhǎng)堰長(zhǎng) w l 取=0.6D=0.60.3=0.18m0.18m w l 溢流堰高度 w h 由= w h Low hh 選用平直堰，堰上液層高度，查圖得 ow h 圖 2-4 弗蘭西斯關(guān)聯(lián)圖 23 2.84 () 1000 h ow w L hE l 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取 E=1 則 23 2.840.31 1 ()0.0041 10000.18 ow hm 取板上清液高度， =0.06-0.0041=0.0559m60 L hmm w h 弓形降液管寬度和截面積 d W f A 由 查弓形降液管的參數(shù)圖得0.6 w l D 2-5 弓形降液管的參數(shù)圖 0.058 f T A A 0.124 d W D 2 0.071 T Am 0.058 0.0710.0041 f Am 0.124 0.30.0372 d Wm 液體在降液管中停留時(shí)間即： 3600 3600 0.0071 0.6 49.475 0.31 fT h A H ss L 故降液管設(shè)計(jì)合理 降液管底隙的高度 0 h 0 0 3600 h w L h l u 取 0 0.08/um s 則 0 0.31 0.0060 3600 0.18 0.08 hm 0 0.05590.00600.04990.006 w hhmm 故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理 選用凹形受液盤，深度 50 W hmm 2.1.3.4 吸收塔高度吸收塔高度 吸收塔直徑：D=0.3m 吸收塔內(nèi)塔板間距為：0.6m 共 7 層塔板，高度為：4.8m 進(jìn)口氣洗滌器高度（1D）為：0.4m 貧甘醇進(jìn)口至捕霧器高度（1D）為：0.4m 裙座高度取 1.5m 吸收塔總高度為：H=4.8+0.4+0.4+1.5=7.1m 2.2.熱量衡算熱量衡算 2.2.1 重沸器重沸器 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 1825，最高不超過 3l ，由于甘醇在高溫會(huì)分解變質(zhì)，因此， 2 /kw m 2 /kw m 2 /kw m 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)2171274.88 RG QL 式中 ：脫除 1kg 水所需的重沸器熱負(fù)荷，： R Q/kJ kg水 ：甘醇循環(huán)量，水 G L/L kg 2171274.88 4013166.2/ R QkJ kg水 重沸器熱負(fù)荷為：*13166.2 7.2895849.936/26.63 RTRw QQqkJ hKW 考慮 10%的設(shè)計(jì)裕量，故重沸器的熱負(fù)荷取 30KW 重沸器火管傳熱表面的熱流密度取 20.5，故 2 /kw m 重沸器火管傳熱面積為： 2 30