【正文】 e gasliquid separation can separate it with natural gas, but gas water using this method cannot be removal. The methods removals of water vapor in nature gas have absorption, adhesion, condensation and supersonic, this article is the application absorption method of TEG dehydration. Article based on the principle of TEG dehydration, and the classic TEG dehydration process, then bined daily processing capacity with other relevant Physical Chemistry parameters of the known natural gas, after a rigorous theoretical calculation and strict implementation of the current industryrelated standards, designed the absorption tower, rebuilder, according to process requirements Selected the TEG circulation pump.Keywords: TEG dehydration。油氣儲運工程研究方向眾多，本課題要研究的只是天然氣凈化中的脫水環(huán)節(jié)。為了對天然氣三甘醇脫水有一個更加系統(tǒng)、全面的了解，綜合利用所學(xué)知識進行2022104 m3/d 天然氣三甘醇脫水裝置工藝設(shè)計。三甘醇脫水系統(tǒng)在天然氣工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。雖然性能很好，但是也存在很多問題。 吸收塔吸收塔是三甘醇脫水裝置最主要的設(shè)備，通常由底部的進口氣滌器（洗滌器） 、中部的吸收段和頂部的捕露器 3 部分組成。實踐證明，任何泡罩式甘醇吸收塔至少要有 4 塊實際塔板數(shù)才能有良好的脫水效果，一般采用4～12 塊。目前，我國常用的板式塔型仍為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔和舌形塔等，填料種類除拉西環(huán)、鮑爾環(huán)外，階梯環(huán)以及波紋填料、金屬絲網(wǎng)填料等規(guī)整填料也常采用。 重沸器 重沸器的作用是用來提供熱量將富三甘醇加熱至一定溫度，使富三甘醇中所吸收的水分汽化并從精餾柱頂排放，同時提供回流熱負荷及補充散熱損失。不論采用何種熱源，重沸器內(nèi)三甘醇溶液液位應(yīng)比頂部傳熱管高 150mm。泵的結(jié)構(gòu)要點以靜密封取代動密封，使泵的過流部件完全處于密封狀態(tài)，從而保證介質(zhì)與外界的隔絕，徹底解決了機械密封不能解決的跑、冒、滴、漏等弊端。③泵殼體上沒有動密封，有效防止了三甘醇泄漏。表 21 各種塔盤比較塔盤形式 蒸氣量 液量 效率 操作彈性 壓力降 價格 可靠性泡罩 良 優(yōu) 良 超 差 良 優(yōu)篩板塔 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 良 優(yōu) 超 良浮閥 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 良 優(yōu) 優(yōu)穿流式 優(yōu) 超 差 差 優(yōu) 超 可表 22 各種板式塔的優(yōu)缺點及用途塔盤形式 結(jié)構(gòu) 優(yōu)點 缺點 用途圓形泡罩 復(fù)雜1 彈性好；2無泄漏1 費用高；2板間距大；3壓力降比較多適用于特定要求的場合泡罩型S 型泡罩 稍簡單簡化了泡罩的形式，因此性能相似1 費用高；2板間距大；3壓力降比較多適用于特定要求的場合多條浮閥 簡單浮閥型重盤式浮閥有簡單和稍復(fù)雜的1 操作彈性好；2 塔板效率高；3 處理能力較沒有特別的缺點適用于加壓及常壓下的氣液傳質(zhì)過程重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 吸收塔設(shè)計6續(xù)表T 形浮閥 簡單 大篩板（溢流式） 簡單1 正常負荷下的效率好；2 費用最低；3 壓力降小波紋篩板 簡單1 比篩板塔壓力降稍高，但是具有同樣的優(yōu)點；2 氣液分不好1 穩(wěn)定操作范圍窄；2 要么擴大孔徑，否則易堵物料；3 容易發(fā)生液體泄漏適用于處理量變動較少且不析出固體物的系統(tǒng)柵板 簡單1 處理能力大；2 壓力降小；3 費用便宜1 塔板效率地；2 彈性較?。? 處理量少時，效率劇烈下降適用于粗蒸餾 通過以上表 21 和表 22 個表的比較，結(jié)合課題要求，根據(jù) SY/T0076—2022 中的 要求，綜合考慮各方面的因素后，筆者決定本課題中選擇吸收塔的塔板為圓形泡罩型塔板。根據(jù)三甘醇脫水系統(tǒng)操作溫度推薦值為 27～38℃ [1]，由于原料氣的溫度為 40℃，在進入吸收塔之前要進行了節(jié)流降壓，選取進入吸收塔的原料氣溫度為 27℃，27℃對應(yīng)的壓力為 ，經(jīng)計算 、 ，查圖 21 ??Z ?式中 ρ——天然氣在任意壓力、溫度下的密度，kg/m 3；p——天然氣的絕對壓力，kPa；Z——天然氣壓縮因子T——天然氣的絕對溫度，K。查圖 22 后可知要達到此要求需要的進塔貧 TEG 的濃度至少應(yīng)為 98%。式中 a——吸收天然氣中 1kg 水量所需的貧 TEG 的量，一般 a 取 ～ 3；V＇ ——進入吸收塔天 TEG 的量，m 3/h；根據(jù)課題給出的條件經(jīng)查圖 23 后可知在 27℃、 濕天然氣中的飽和含水量，在14℃、（忽略塔內(nèi)壓降）產(chǎn)品氣中的飽和含水量為 。 211VKLA?式中 L——TEG 溶液循環(huán)量， mol/h；V——天然氣流量，mol/h；K——氣相中水汽與 TEG 溶液中液相水之間的平衡常數(shù)。 TEG水天然氣系統(tǒng)中的液相系為非理想液態(tài)體統(tǒng)。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 吸收塔設(shè)計11 ??式中 GW——TEG 溶液中水的質(zhì)量百分數(shù)；x——TEG 溶液中水的摩爾分數(shù)。根據(jù)公式 210，由圖 23 查出在操作條件下入塔濕天然氣與出塔干天然氣的含水量分別為；WN+1=W1=。 222nQMG017.?式中 Q——基準(zhǔn)狀態(tài)下被處理天然氣的體積流量， m3/d。因此，應(yīng)根據(jù)氣液流量及塔盤特點，選擇液流形式。根據(jù) SY/T06022022 中規(guī)定，吸收塔內(nèi)的捕霧器應(yīng)能除去直徑大于5μm 的甘醇液滴，因此，筆者決定選用絲網(wǎng)除沫器。1）塔壁厚度塔壁厚度按下列公式計算： 2272][2CPDStic?????式中 P——設(shè)計壓力，Mpa；Di——塔內(nèi)徑，mm；[σ]t——設(shè)計溫度下塔壁材料的許用應(yīng)力， Mpa；φ——焊接接頭系數(shù)，本題中取 φ=1；重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 吸收塔設(shè)計16C2——腐蝕余量，本課題中塔壁腐蝕余量取 C2=3mm。塔的主體高度 Hz可根據(jù)塔板數(shù)及塔板間距算出，前面求得塔板數(shù)為 8，塔板間距為 700mm,塔的主體高度計算如下： mZ4907??塔的頂部空間高度 Ha 由于要安裝除霧器，根據(jù) SY/T00762022 中 . d)捕霧器到氣體出口的間距不宜小于塔內(nèi)徑的 倍，頂層塔板到捕霧器的間距不應(yīng)小于塔板間距的 倍。裙座的高度是由塔底封頭切線至出料管中心線的高度 L1 和出料管中心線至基礎(chǔ)環(huán)的高度 L2 兩部分組成。將前面計算出來的塔設(shè)備的總質(zhì)量 m 及塔體高度帶入公式 229 后計算得到，塔器的基本自振周期為： sT 351 ????? ?3）地震載荷和地震彎矩計算將吸收塔沿高度分成 5 段，視每段高度之間的質(zhì)量為作用在該段高度 1/2 處得集中質(zhì)量，各段集中質(zhì)量對該截面引起的地震力地震彎矩列于下表 25 中：表 25塔段號 1 2 3 4 5mi，kg 2447 1426 6057 6057 6057hi，mm 600 1550 3100 5500 7900 106 106 106 106 106 109 109 109 109 109 109重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 吸收塔設(shè)計20mihi3 1012 1012 1012 1012 1012 1015A/B ),10847.(1084./ 5 ???????? iiii hmBhmABAη1k=γ ?????η2 19.. ??????α1 . ??????????????TgF1K，N mkhk 106 106 106 106 106 106續(xù)表αVmax 104.. ????meq，kg FV00,N .?gFVFvi， N FVII 因為 H/D=15 且 H20，故不考慮高振型影響，三個截面如圖 26 所示。7）裙座殼軸向應(yīng)力校核 00裙座殼為圓柱形， ，查 GB1501998 圖 65 得到 B=??A故 ，MpaKBts 212.][8.?????? MpaRBel ..17?????又 2378906mAZs所以 ???? ????????? MpaAgZMFssWsVs . 90ax經(jīng)驗算，00 截面的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力均小于操作溫度和壓力下材料的許應(yīng)力，截面強度符合要求。10)裙座與塔殼連接焊縫驗算（對接焊縫）；mN109.℃maxax ????MJ ℃????VJF；?itDes3?重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 吸收塔設(shè)計25twesitJVJesitJ KMpaDFgmM ][ ?????? ???????? 且 ，驗算合格。如果在這方面考慮不周，選材不妥，不僅會影響重沸器的使用壽命，而且也大大提高重沸器的設(shè)計成本。法蘭和螺栓的材料選擇主要考慮到其要承受的載荷，根據(jù)GB150《鋼制壓力容器》的要求，選用 16MnII 和 35GrMoA。將 t1，t 2 帶入公式 31 可以得到三甘醇的定性溫度為： ℃168)2022()(210 ????tt 負荷熱及傳熱面積根據(jù)三甘醇的定性溫度 168℃查出定性溫度下質(zhì)量分數(shù)為 %的三甘醇的的密度ρ0=1005kg/m3，比熱 C0=?℃。所以，換熱面積計算如下： ? 火管、殼體尺寸確定每個重沸器里面設(shè)置一根 U 型火管，則火管的外徑可按照下式進行計算： 34LnD??式中 n——火管管程數(shù)； D——火管直徑，mm；L——火罐長度， m。火管規(guī)格 Φ4508，火管選型DN4503000mm。b）圓筒水壓實驗①圓筒試驗壓力值：重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 重沸器設(shè)計29MpaPt .][????②試驗壓力下火管的的應(yīng)力： DiT .)(3.)(?????T? =, 水壓試驗合格。流量是選泵的重要性能數(shù)據(jù)之一，它直接關(guān)系到整個裝置的的生產(chǎn)能力和輸送能力。裝置系統(tǒng)所需的揚程是選泵的又一重要性能數(shù)據(jù)，一般要用放大 5%—10%余量后揚程來選型。本設(shè)計中由于甘醇在循環(huán)過程中避免不了的會進入一定的各種雜質(zhì)，鑒于是這些雜質(zhì)以及水對泵會造成一定的腐蝕，因此在選泵的是時候必須考慮泵的耐蝕性能。泵的結(jié)構(gòu)要點以靜密封取代動密封，使泵的過流部件完全處于密封狀態(tài)，從而保證介質(zhì)與外界的隔絕，徹底解決了機械密封不能解決的跑、冒、滴、漏等弊端。（4）重沸器的通熱量采用是是經(jīng)驗值，不是計算所得，存在較大誤差。 同時，在論文寫作過程中，我還參考了有關(guān)的書籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意。附件 2．平面布置圖。附件：原料氣條件：溫度：40 ℃壓力：流量：202210 4 m3/d（正常）2200104 m3/d（最大）原料氣組成（mol%） （干基）： 原料天然氣組分表組分 mol%N2 CO2 HeMethaneEthane Propane iButane nButane iPentanenPentanenHexane nHeptane nOctane nNonane nDecane nC11 nC12 nC13 nC14 Total 重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目 天然氣三甘醇脫水工藝設(shè)計—— 吸收塔及重沸器設(shè)計、泵選的型 學(xué) 院 石油與天然氣工程學(xué)院 專業(yè)班級 油氣儲運工程 2022 級