【正文】 中： wq：吸收塔脫水量， /kgh inW ：進(jìn)料氣含水量， 33/ 10kg m outW ：干氣含水量， 33/ 10kg m q ：進(jìn)料氣流量， 3310 /md 甘醇循環(huán)量 進(jìn)料氣帶入的水量為： 0 .1 2 8 1 5 2 0 8 .1 124 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。 塔板數(shù)的確定 由于再生塔的塔板數(shù)以及填料高度可用二 元精餾的方法先計(jì)算出所需的理論塔板數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取 3（包括頂部回流冷凝器和底部重沸器）塊理論塔板，再由總板效率或等板高度來(lái)計(jì)算。 貧甘醇熱負(fù)荷 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 30 貧甘醇在平均溫度為 144℃的比熱容為 / ( )kJ kg K? ， 貧甘醇熱負(fù)荷為： pmQ C T q? ?? ? ?3 3 1 . 9 9 8 ( 2 0 0 8 8 ) 2 . 8 6 1 0 6 3 3 9 . 8 3 4 /k J h? ? ? ? 計(jì)算富甘醇出口溫度 假定富甘醇出口溫度為 148℃ 富甘醇（ %）在 ℃時(shí)的比熱容為 / ( )kJ kg K? 由熱量平衡確定富甘醇的出口溫度，經(jīng)迭代計(jì)算得： 1 0 6 3 3 9 . 8 3 4 3 3 9 . 4 2 2 . 6 1 5 7 ( 2 9 )t? ? ? ? ? 149oC 由于假設(shè)溫度為 148oC ，通過(guò)理論計(jì)算得到的 富三甘醇的出口溫度 不高于 149oC ，故不會(huì)導(dǎo)致部分三甘醇汽化，假設(shè)成立，故富甘醇的出口溫度為 148oC 。實(shí)際塔板數(shù)為 8塊） 估計(jì)可獲得露點(diǎn)降為： 由圖 21，吸收溫度為 38C? 時(shí)的露點(diǎn)降為 ? ，圖 22，吸收溫度為 27C?時(shí)露點(diǎn)降為 ? ，用內(nèi)插法近似求得吸收溫度為 29 C? 時(shí)的露點(diǎn)降為 ? 。 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 19 第二部分 計(jì)算書(shū) 由原料氣的組成和平均摩爾質(zhì)量計(jì)算公式 51可計(jì)算出進(jìn)塔原料氣的平均摩爾質(zhì)量： 1niiiM X M??? () 式中： M —— 平均摩爾質(zhì)量， KgKmol iX —— 組分的摩爾組成 iM —— 組分的摩爾質(zhì)量， KgKmol 表 組分 組分 iX 組分摩爾質(zhì)量 iM 100iiXM? 2HO 2CO 2N 2 rOA? 32 2H 2 10?? 1C 2C 3C 4C 5C 6C 0． 0304 總計(jì) 100 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 20 故塔底原料氣平均摩爾質(zhì)量： Kg Kmol? 則將處理量轉(zhuǎn)化為小時(shí)處理量為： 10 md? 24hd????? 10 mh?? Kmol??????? 22. 36 10 kmol h?? 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下（ 0℃ 1atm ） 1Kmol 氣體的體積為 ，則一般在壓力，溫度下的體積由一下公式得： 2 7 3 . 1 5 0 . 1 0 3 72 2 . 4 2 3 7 . 1 5 tVN P?? ? ? ? () 2 7 3 . 1 5 0 . 1 0 1 32 2 . 4 2 7 3 . 1 5 tQF P?? ? ? ? () 式中： T—— 溫度 0℃ P—— 壓強(qiáng) Mpa N—— 氣體的物質(zhì)的量 Kmol V—— 氣體的體積 3m Q—— 氣體的 體積流量 3ms F—— 氣體的摩爾流量 Kmol s 參數(shù)的確定 進(jìn)塔的貧三甘醇濃度的確定 : 按式（ 11）求其平衡露點(diǎn)， ert t t? ? ? （ 11） 式中： et ：出塔干氣的平衡露點(diǎn)， C? rt : 出塔干氣的實(shí)際露點(diǎn)， C? 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 21 t? ： 偏差值，一般為 6~11C? ，此處取 10C? 。C；三甘醇成品產(chǎn)出溫度范圍： 185～ 200186。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 5186。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(guò)程中要加強(qiáng)排污，而且生產(chǎn)過(guò)程中要監(jiān)控過(guò)濾和分離段兩端的壓差，壓差超過(guò)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。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(pán)根的密封性，防止氧氣隨泵柱塞進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)甘醇中鹽類含量達(dá)到 200～ 300mg/L 時(shí)就開(kāi)始在火管上沉積，達(dá)到600～ 700mg/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(guò)精餾柱出來(lái)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。存在的主要問(wèn)題是： ○1 系統(tǒng)比較復(fù)雜； ○2 三甘醇溶液再生過(guò)程的能耗比較大； ○3 三甘醇溶液會(huì)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(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，生成有腐蝕性的有機(jī)酸。其中三甘醇再生塔頂排出的氣體水蒸氣和少量烴類氣體。 （ 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(wú)腐蝕性的。 （ 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)。 （ 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。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。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(lái)自重沸器的蒸汽逆流接觸而得到部分提濃。在 CO2 或 H2S存在的情況下，目前海洋工程設(shè)計(jì)過(guò)程中認(rèn)為只有當(dāng)水露點(diǎn)比最低操作溫度低 10 186。 西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 9 表 31 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 溶 劑 吸 收 法 天然氣與水分在脫水溶劑中溶解度的差異 氯化鈣水溶液 便宜，露 點(diǎn)降較低 （ 10～ 25℃） 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22～ 36℃ 由于價(jià)高，一般不使用 甘醇 胺溶液 同時(shí)脫水、 2HS、 2CO ，攜帶損失大、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(guò) 95%。 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(kāi)，甘醇富液從吸收塔底部離開(kāi)，富液經(jīng)過(guò)再生塔頂部冷凝器的盤(pán)管升溫后進(jìn)入閃蒸罐，離開(kāi)閃蒸罐的兒液相經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)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。 原料氣（濕基）組成及相關(guān)物性常數(shù) 組分 Mol% Tc,K Pc,Mpa 相對(duì)分子量 H2S 34 CO2 44 H2O 18 CH4 16 C2H6 30 iC4H10 58 nC4H10 58 N2 28 H2 2 O2+Ar 32 注： 1）原料氣不含有機(jī)硫 2）原料氣處理量 13 104m3/d 3）原料氣溫度 30~36 186。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。無(wú)二次污染，清潔及安全生產(chǎn)原則。有關(guān)部門(mén)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。同樣隨著龍崗氣田的開(kāi)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(kāi)工率也將提高?；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。其有關(guān)參數(shù)如下： 產(chǎn)品氣產(chǎn)量 40 104m3/d 產(chǎn)品氣溫度 ≤ 40 186。目前龍崗氣田已經(jīng)打了 3共三口井，其中 1井日產(chǎn)天然氣 120 萬(wàn)立方米，日處理天然氣量 600 萬(wàn)立方米的龍崗試采工程天然氣凈化廠也已經(jīng)開(kāi)工建設(shè)，預(yù)計(jì) 08 年建成投產(chǎn)。天然氣脫水尤其是脫除天然氣集輸過(guò)程中的水蒸氣是天然氣集輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵。往往還要求輸送溫度不超過(guò) 49℃，對(duì)輸送壓力無(wú)嚴(yán)格要求。 ②吸收法操作費(fèi)用低。 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，常用于西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 6 管輸天然 氣的處理。 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。 當(dāng)要求天然氣露點(diǎn)降至 3070 186。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。 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）。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。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。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。 （ 8）過(guò)濾器 固體過(guò)濾器和活性炭過(guò)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。脫水后的天然氣從吸收塔的頂部出來(lái)，經(jīng)貧液干氣換熱器換熱調(diào)壓后出裝置。 節(jié)能 在天然氣脫水生產(chǎn)過(guò)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)期西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 15 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(guò)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。 ①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(guò)快或氣量不穩(wěn)定的情況下，甘醇的攜帶 損失更大。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。 采取的改進(jìn)措施 ① 改進(jìn)設(shè)備 改進(jìn)天然氣進(jìn)脫水裝置前過(guò)濾 分離設(shè)備，提高其濾芯的過(guò)濾級(jí)別和捕霧網(wǎng)的搜集能力。C，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(guò)閃蒸、過(guò)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(wèn)題。通過(guò)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?，有效地西南石油大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院 工程設(shè)計(jì)報(bào)告 18 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。 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(guò)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(guò)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；