天然氣脫水工程設(shè)計(jì)說明

1、目錄1總論11.1 項(xiàng)目名稱、建設(shè)單位、企業(yè)性質(zhì)11.2 編制依據(jù)11.3 項(xiàng)目背景和項(xiàng)目建設(shè)的必要性11.4 設(shè)計(jì)范圍21.5 編制原則21.6 遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范31.7 工藝路線31.8 結(jié)論32基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及計(jì)算42.1 原料氣和產(chǎn)品42.2 建設(shè)規(guī)模62.3 物料衡算102.4 熱量衡算112.5 設(shè)備計(jì)算132.6 工藝流程213脫水裝置213.1 脫水工藝方法選擇223.2 流程簡述233.3 主要工藝設(shè)備253.4 消耗指標(biāo)254節(jié)能279.1 裝置能耗279.2 節(jié)能措施285環(huán)境保護(hù)3110.1 建設(shè)地區(qū)的環(huán)境現(xiàn)狀3110.2 主要污染源和污染物3210.3 污染控制32第一

2、部分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：珠海終端番禺凈化廠天然氣脫水項(xiàng)目建設(shè)單位：中海油有限公司企業(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?；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。1.3 項(xiàng)目背景和項(xiàng)目建設(shè)的必要性1.3.1 項(xiàng)目背景

3、中海油天然氣珠海項(xiàng)目是由中國海洋石油總公司投資開發(fā)的項(xiàng)目，該項(xiàng)目主要開發(fā)南海東部的番禺30-1和惠州21-1兩個(gè)油氣田的天然氣資源，經(jīng)過海上平臺預(yù)處理，通過海底長輸管道，輸送天然氣到珠海終端進(jìn)行再處理，最后通過陸地管網(wǎng)輸送到各用戶。該項(xiàng)目終端用地面積約33萬平方米，主要用于接受海上來氣和凝液，經(jīng)過段寒流捕集器、分子篩脫水、膨脹制冷、凝液分儲等一系列工藝處理，從而獲得天然氣干氣、丙丁烷、液化氣、輕姓:和穩(wěn)定凝析油產(chǎn)品。終端天然氣處理能力為每年16億立方米，預(yù)計(jì)2005年年底建成投產(chǎn)。它的建成，將為珠海、澳門、中山甚至整個(gè)珠江三角洲地區(qū)提供良好的工業(yè)和城市用氣。據(jù)中海油有限公司高級副總裁李寧介紹，

4、中海油天然氣珠海項(xiàng)目是中海油在南海東部地區(qū)的第一個(gè)天然氣項(xiàng)目，也是中海油實(shí)行沿海天然氣發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。珠江三角洲是我國經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，多年來，中海油一直在這一地區(qū)努力尋找天然氣，為這一地區(qū)提供清潔的能源，今天中海油天然氣珠海項(xiàng)目的簽訂，標(biāo)志著中海油向這一地區(qū)提供清潔能源的項(xiàng)目正式啟動。他表示，中海油今后將加大投資力度，與海洋石油LNG項(xiàng)目一道為這一地區(qū)提供更清潔的能源。他同時(shí)表示，該項(xiàng)目將按照國際標(biāo)準(zhǔn)，高質(zhì)量地精心管理，把它建設(shè)成一個(gè)現(xiàn)代化的、安全環(huán)保的、花園式的終端。1.3.2 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

5、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，征求了當(dāng)?shù)馗骷壱?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30.8X104m3/d產(chǎn)品氣產(chǎn)量為40x104m3/d1.5 編制原則認(rèn)真貫

6、徹執(zhí)行國家有關(guān)于環(huán)境保護(hù)的相關(guān)政策，遵守國家有關(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攝氏度。往往還要求輸送溫度不超過49oC,隊(duì)輸送壓力無嚴(yán)格要求。止匕外，還有以下要求：操作管理方便、技術(shù)要求簡單，最大程度的實(shí)現(xiàn)自動化控制，管理、維護(hù)簡單方便，易于長期使用。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)管理簡便。無二次污染，清潔及安全生產(chǎn)原則。1.6 遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)和范圍石油天然氣

7、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)及國家環(huán)境保護(hù)局環(huán)函199948號關(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4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)范圍(SY/T0011-96)6用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測量天然氣流量(SY/T6143-2004)7石油化工企業(yè)自動化儀表選型設(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)9石油天然氣工程總圖設(shè)計(jì)范圍(SY/T0048-2

8、000)10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1.7 工藝路線貧甘醇換熱過濾原料吸收富廿精低壓再生緩沖排污補(bǔ)充甘醇干氣1.8 結(jié)論在昨天然氣項(xiàng)目的時(shí)候，需要考慮到很多因素，也必須滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)原則同時(shí)這個(gè)項(xiàng)目也必須是可行的，有建設(shè)的必要性，并給出此項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)2 .基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及計(jì)算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-C6H140.038N20.976H20.006O2+Ar0.015CO20.087

9、H2S0.000H2O0.296合計(jì)100.00注：原料氣不含有有機(jī)酸2）原料氣處理量30.8X104m3/d3）原料氣濕度30-36oC4）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40X104m3/d產(chǎn)品氣溫度0400c產(chǎn)品氣壓力1.92.1mpaH2s含量<20mg/m3總硫含量（以硫計(jì)）<200mg/m3CO2含量<3%水露點(diǎn)<-8oC（在2.1mpa條件下）2.2 建設(shè)規(guī)模結(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)

10、配方案，本工程天然氣總處理規(guī)模確定為308X103m3/d,年開工時(shí)間按8000小時(shí)計(jì)。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。tetrt（1-1）te:出塔吸收干氣的平衡露點(diǎn)，Ctr:出塔吸收干氣的實(shí)際露點(diǎn)，Ct:偏差值，一般為811C,此處取9Cote8917C取吸收塔操作溫度為31C由此查得進(jìn)塔的貧三甘醇濃度為98.9%三甘醇循環(huán)量的確定：這里選用30L/kg水，因?yàn)樗梢詽M足吸收塔對甘醇循環(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）=39C在4.14MPa（絕）下按1.

11、5塊理論板（板效率為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38C時(shí)的露點(diǎn)降為41C,圖12,吸收溫度為27C時(shí)露點(diǎn)降為38C,用內(nèi)插法近似求得吸收溫度為31C時(shí)的露點(diǎn)降為39.1C。吸收塔壓力每增加0.698MPa,露點(diǎn)降增加0.5C,圖13和圖14吸收塔壓力為4.14MPa（絕），該工程要求實(shí)際壓降為2.1MPa（絕），所以可以求得在2.1MPa（絕），吸收塔操作溫度為31C時(shí)的露點(diǎn)降:_i（4.14-2.1）露點(diǎn)降39.10.5*-37.6C（小于40C）0.689同理在4.14MPa（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

12、圖13,吸收溫度為38C時(shí)的露點(diǎn)降為40C,圖12,吸收溫度為27C時(shí)露點(diǎn)降為42.7C,用內(nèi)插法近似求得吸收溫度為31C時(shí)的露點(diǎn)降為39.7C。一一（414-21）,一露點(diǎn)降43.20.5*J.一-41.7C（大于40C）0.689所以實(shí)際塔板數(shù)選用7塊，可滿足干氣露點(diǎn)一8C的要求。aj70686664也酊5S5651立父然心豺心腑J4丸fcTV里7EGttX»,L/kgX,沃奈EC藩路量L'kgH:0TEG幫壞量a/Lb】M)匕二4WX，送砥；鼾弦,UK用)由外9035對萬列656055W9祖赤黃lEG#Jff.gal/LbHA)(a)TEG看環(huán)就gal/L附0(b)TE

13、G狒外就口精H#:理葡環(huán)IH/Ui由0Tt：G2.3 物料衡算2.3.1 脫水量在原料氣溫度為31C,原料氣壓力取2.1MPa,干氣水露點(diǎn)在-8查圖天然氣含水量圖查得可知：W=1.6kg/103m3Wi=0.12kg/103m3進(jìn)料氣含水量為1600g水/103m31600kg水/106m3干氣含水量為120g水/103m3120kg/106m3qw(WiWo)q24吸收塔的脫水量qw由式（12）求得:(1.60.12)30824也99kg/h(12)qw：吸收塔脫水量，kg/h3 3Wi：進(jìn)料氣含水量，kg/10m33Wo：干氣含水量，kg/10m33q:進(jìn)料氣流量，10m/d2.3.2 甘

14、醇循環(huán)量進(jìn)料氣帶入的水量為：0.30824160020.53kg7K/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：3020.53615.91/h0.62m3/h貧甘醇濃度為98.9%(w),在吸收操作溫度31C下的密度為1.2kg/1因此其質(zhì)量循環(huán)流量為：615.91.2739.08kg/h2.3.3 貧甘醇流量貧甘醇濃度為98.9%(w),流量為739.08kg/h因此貧甘醇中的三甘醇量為：739.080.989730.95kg/h貧甘醇中的水量為：739.080.0118.13kg/h2.3.4 富甘醇流量富甘醇中的三甘醇量為：730.9

15、5kg/h富甘醇中的水量為：8.13kg/h20.53kg/h28.66kg/h因此富甘醇流量為：730.95kg/h28.66kg/h759.61kg/h富甘醇濃度為：100730.95kg/h96.23%759.61kg/h2.4 熱量衡算2.4.1 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/m225kw/m2,最高不超過3lkw/m2,由于甘醇在高溫會分解變質(zhì)，因此，重沸器溫度最高不能超過204C。根據(jù)脫水量由下式(21)估算：Qr2171274.88LG(21)式中Qr：脫除1kg水

16、所需的重沸器熱負(fù)荷，kJ/kg水：Lg:甘醇循環(huán)量，L/kg水Qr2171274.883010417.4kJ/kg水重沸器熱負(fù)為：QrtQR*qw10417.418.99197826.426kJ/h54.95KW考慮10%的設(shè)計(jì)裕量，故重沸器的熱負(fù)荷取60KW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：60/20.52.927m22.4.2 貧/富甘醇換熱器貧/富甘醇進(jìn)口與出口溫度：貧甘醇進(jìn)口溫度199C,出口溫度為88C；富甘醇進(jìn)口溫度為29C,出口溫度為t貧甘醇熱負(fù)荷貧甘醇在平均溫度為143.5C的比熱容為2.86kJ/(kgk),貧甘醇熱負(fù)荷為：739.08

17、(19988)2.86234628.34kJ/h計(jì)算富甘醇出口溫度假定富甘醇持股口溫度為142C富甘醇(96.23%)在85.5C時(shí)的比熱容為2.62kJ/(kgk)由熱量平衡確定富甘醇的出口溫度，經(jīng)迭代計(jì)算得:234628.34759.612.62(t29)t146.890C2.4.3 氣體/貧甘醇換熱器貧甘醇負(fù)荷貧甘醇進(jìn)口溫度為88°C,出口溫度為380C貧甘醇在平均溫度為63°C時(shí)的比熱容為2.34kJ/(kg*k),貧甘醇負(fù)荷為：739.082.32(8838)85733.28kJ/h氣體溫降由于出吸收塔的干氣質(zhì)量流量遠(yuǎn)大于貧甘醇質(zhì)量循環(huán)流量故干氣經(jīng)過氣體/貧甘醇換

18、熱器后的降溫較小，其值可由熱量平衡來確定一-4一一干氣摩爾流量為541.96kmol/h30.810273.15(273.1515.6)22.424干氣的摩爾熱容為35kJ/(kmol*k),由熱量平衡確定干氣溫降t為:85733.28541.9635tt4.520C2.5 設(shè)備計(jì)算2.5.1 吸收塔2.5.1.1 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取:由已知條件，根據(jù)公式求得天然氣分子量可視為:yiMi16.32g/mol查臨界常數(shù)和偏心因子表得：Tc190.06k,F>4.6MPaP/FC2.1/4.60.46因此TrT/Tc(273.15k31

19、)/190.61.596,Pr由Tr,Pr查圖得知壓縮因子Z0.96PM210016.32vZRT0.96*8.314304.1514.12kg/m3板間距取0.45m,由式（13）計(jì)算吸收塔允許氣體流速:VcK(-g)0.5g12001412n.0.0366()00.335m/s(1-3)14.12Vc：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(jīng)驗(yàn)常數(shù)，有板間距為450mm,故取K為0.0366兩參數(shù)普遍化壓縮因子圖（低壓段）qvq%PoTiToPi30.81040.5630.1013(273.1531)33,8810.79m3/d0.1020m3/$

20、(273.1515.6)2.1其中，相密度：rgy16.3222.40.563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qv:吸收塔截面積：S曳010200.304m2Vq0.335g吸收塔直徑：DJ絲¥3。：040.623m,因此取內(nèi)徑為0.7m2.5.1.2 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,

21、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開氣管之間的環(huán)形面積與開氣管面積之比為1.1-1.4,本工程取1.25,泡罩塔直徑為80mm,由下式得:D2d2441.2d24d54mmShb0.325*(D2d2)/d21mmd所需最小泡罩?jǐn)?shù)允許最大空塔氣速：Umax0.355m/s體積流速為：VmUmaxS0.355D20.129m/s4最小齒縫面積由式（14）求得:0.5AsVmgCsh(lg)(14)式子中rCs0.673（2）1r

22、As：每層塔板的最小齒縫面積，m2Vm:最大氣相負(fù)荷，m3/si：液相密度，kg/m3g：氣相密度，kg/m3h:泡罩齒縫高度，mr：泡罩齒縫上底寬/下底寬（矩形為1）0.5As0.0561.682514.1220.053m20.025(120014.12)最小泡罩?jǐn)?shù)：nA/5318個(gè)F40.003F4：單個(gè)泡罩的齒縫面積（每個(gè)泡罩有30個(gè)齒縫）F40.0250.004300.003e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:t1.480112mm相鄰泡罩邊緣間的距離為：tD11

23、28032mm2.5.1.3 板面布置溢流裝置計(jì)算塔彳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)Ws邊取WsWs50mm緣區(qū)寬度Wc取Wc65mm堰長lw取lw=0.6D=0.6X0.4=0.42m溢流堰高度hw由hw=7how選用平直堰，土!上液層高度how,由弗蘭西斯公式計(jì)算巴良31000lw皿5根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取E=1則how1()30.0039m取板上精液高度hL60mm,10000.24hw=0.06-0.0039=0.0561m弓形降液管寬度Wd和截面積Af由lw0.6查弓形降液管的參數(shù)圖得DAf0.058Af0.058Wd0.124WdD0.1240.3850.022m

24、20.70.00868m液體在降液管中停留時(shí)間即:3600AfHTLh36000.0220.4552.41s5s0.68故降液管設(shè)計(jì)合理降液管底隙的高度h0heLh36001wUo取Uo0.08m/s0.680.0039m36000.60.08hwh00.05610.00390.0522m0.006m故降液管底隙高度設(shè)計(jì)合理選用凹形受7盤，深度h'w50mm2.5.1.4 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=4.05+

25、0.7+0.7+1.5=6.95m2.5.2 精微柱直徑直徑按式（31）來確定，即D247.76（31）式中D:精微柱直徑，mmD247.70.616194.72mm填料高度精微柱高取1.8m,內(nèi)填充25mm的陶瓷的InLalox填料2.5.3 甘醇泵三甘醇在操作條件下的密度為1200kg/m3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Hf2，則該流量下的泵壓頭為:112(2.10.1013)106176.7m177m12009.81泵的有效功率為:177Ne=Hqvg=-739.0812009.81358.49w0.358kw120036002.5.4 閃蒸分離器尺寸可根

26、據(jù)液體停留時(shí)間來確定，即(32)V60V:閃蒸分離器中要求的沉積容積，m3qi:甘醇溶液循環(huán)流量，m3/ht:停留時(shí)間，mino對兩相分離器停留時(shí)間為510min故閃蒸分離器中要求的沉積容積為：V9600.6161030.103m602.5.5 氣體/貧甘醇換熱器天然氣與有機(jī)溶劑間的傳熱系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值為200wm2k1,熱負(fù)荷考慮10%即氣體/貧甘換熱器熱負(fù)荷為：85733.281.194306.61kJ/h26.20kwtmtilnt252.417丁,52.41int2722.560C其中,tit252.410Ct2T2t1383170C26200Ktm20022.5625.81m22.6 三甘

27、醇脫水工藝流程圖舄E吸收洋侏粹43集雇管一一港收塔原八包道門3星口氣體才算觸利器再寸塔貼燈麟»«»日辦¥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，對天然氣和液爛的溶解度低，起泡和乳化傾向小，對設(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。

28、當(dāng)要求天然氣露點(diǎn)降至30-70oC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和-1天件氣呢水方法觸票理_示便特點(diǎn)應(yīng)用中風(fēng)曜工藝節(jié)就搬來泉盤能同悌制槁點(diǎn)理防適宜于高壬天第氣劑股收法1天播者水分在醺米用劑中籍麒的羞鼻1摘水棘便宜，落點(diǎn)低耗俯刖但適宜于小L寒冷，齊水槌燃概融量球勒冷疏出河情一般襁用*-二甘/fg同時(shí)嘛，思版公螂缺無蟹雷恩彘司哪營?三甘,與木對水甯高的容壹第波再生喜熟再生彼院本配95以需點(diǎn)再擇于三甘評眼才瓶失火僅限于盥住天能氣晟水蝌1金不翱三甘沖g沖水看晨的容量，得生眷號

29、，沌度為翡7%,鬃魄蹄激小,量需苗(2S-SK)哪*醐同體1吸法，可用多為介質(zhì)表因更不同型林躺柞用話在隹if便宜濯耦低，融隆飄右性氧碌最容其滎話但足土r前不鈕立可貯：7a能襁不宜處理藺天SS氣楹留容髓，易融T不鞠酬分子造高屋冬量，克選擇也算西座大于物E蜉于毅酬電學(xué)反魏利骷即的僧反應(yīng)可使蹲贄就水但靶腳月于矽殿3.2 流程簡述水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力消耗；液相水與CO2或H2s接觸后會產(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

30、的HS-還會促使陰極放氫加快，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0oC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5oC。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10oC時(shí)介質(zhì)不具有腐蝕性。甘醇類化合物具有很強(qiáng)

31、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)不會引起呼吸中毒，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(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)化操彳方面的考慮，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，

32、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儲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)入富液精儲柱，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200oC,除去其中絕大部分水分。隨后，TEG溶液經(jīng)貧液精儲柱進(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

33、，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、液燒、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，也會給吸收和再生系統(tǒng)帶來很多問題：溶于甘醇溶液中的液姓: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爛也會堵塞塔板，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；。3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；。4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。

34、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/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

35、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316L0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精微柱考慮到精微柱中的溫度高于100oC,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316L0(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。(

36、7) 閃蒸罐預(yù)熱后的富甘醇將被閃蒸以去除溶解于TEG溶液中爛類氣體、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(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316L0(9)貧/富甘醇換熱器在設(shè)計(jì)壽命年限較長時(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

37、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，會降低甘醇PH值，產(chǎn)生較強(qiáng)腐蝕環(huán)境，但對于從吸收塔到富液精儲柱換熱盤管的富甘醇管線，其溫度相對較低，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。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(H)/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)備臺數(shù)電機(jī)容量KW年工

38、作時(shí)問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3570kpa3）

39、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.缺點(diǎn)：1）天然氣的露點(diǎn)要求低于-32oC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。表3-2常用甘葬脫水劑的物理性質(zhì)1一甘醇二甘呼一1-

40、三甘醇1ffW分子式CCH;(0H)3CH+CH#H八/0,、四30120HOVXH3cHiOHCHaOCHiCHiOHQ&OC河OHi01QHOQzHOH_分子量62.1106.1150.21MNCF-13一7-5J-_塞氣壓（25V）Pa16<1.33<1,33<133_沸點(diǎn)（UH.期5匹）V1?73244£285.53141密發(fā)妣）棺的loss108810921092_密度(25V)kgrTir1110111311191圖律解度（Mt）全海全帑全瘠一i金澹_隨號解溫度r165164.4既.71237.8實(shí)后使用再生溫度C里1楣.9162.8176.7-

41、396.1204.473”閃點(diǎn)C1L61241772MnrPrs應(yīng)525.237J44.6拈凌即）JT再飛4.685.為8,77'10.2比葛容（25C）K)2.432.3(12,2228表直張力i25C）N/hi4.7_;4.J4.54.5_酬指效必心）1.4301.4461.4541.457表3-3工業(yè)甘靜胡格項(xiàng)目_2;霹二甘爵三88?相觸度端】方、12劉13-210濟(jì)江”沈觥戰(zhàn)（爵峻現(xiàn)嫡0J0(102最大含水就怕破）期030量尢K余叫dmQ050.(0;。最大色僮（R-CJ每度1515兜臭味中等'申等1W無元_無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

42、。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；2三甘醇溶液再生過程的能耗比較大；3三甘醇溶液會損失和被污染，因此需要補(bǔ)充和凈化；4三甘醇與空氣接觸會發(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4.2.1 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

43、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(shè)定值很小的范圍內(nèi)波動，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/I時(shí)就開始在火管上沉積，達(dá)到600700mg/I時(shí)，鹽的沉積速度加快，在火管上逐漸形成鹽垢不但會加速設(shè)備的腐蝕而且會引起局部的溫度升高導(dǎo)致甘醇降解，通過精儲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

44、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200oC以內(nèi)，波動范圍在土3oC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)爛類的沉積，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)。回收、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

45、時(shí)加三乙醇胺調(diào)節(jié)。4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(dāng)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(nèi)形成大量的泡沫后，甘醇會通過閃蒸管線進(jìn)入到灼燒爐燃燒掉。引起甘醇發(fā)泡的物質(zhì)有液態(tài)姓:、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引起甘醇的發(fā)泡。4.1.2.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)、爛類物質(zhì)，目前過濾-分離器使用的濾芯（5皴）為經(jīng)過特殊處理不被水分濕潤的纖維

46、，從講治站過濾分離器的檢測結(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)要對其除塵效果進(jìn)行檢測，濾芯失效后要及時(shí)清洗或更換。2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)物及姓:類物質(zhì)。3改變

47、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)入精儲塔頂部盤管換熱，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(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)入精儲塔頂部換熱，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。4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

48、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)過程中對沉積物進(jìn)行取樣分析，以便取相應(yīng)的應(yīng)對措施，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5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，又能對泵起到保護(hù)作用(泵的最佳工作溫度是65oC左

49、右)。貧甘醇的入塔溫度對天然氣的露點(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5oC,以防爛類在塔內(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。6定期對循環(huán)系統(tǒng)各部位甘醇進(jìn)行取樣全面調(diào)查5.環(huán)境保護(hù)5.1 環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀(1)水環(huán)境現(xiàn)狀根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，納污水體珠江廣州河段后航道各水質(zhì)指標(biāo)污染指數(shù)均小于1,未出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測評價(jià)表明，珠江廣州河段后航道的水質(zhì)已經(jīng)符合地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)IV類標(biāo)準(zhǔn)，說明