【導(dǎo)讀】作為井流物的天然氣總是被水所飽和的，為了達(dá)到商品天然氣的管輸。水露點要求，必須將天然氣中的水分脫除到一定的程度。等，其中溶劑吸收法脫水中的三甘醇脫水工藝應(yīng)用最為普遍。。文章根據(jù)天然氣站。出了符合原料氣脫水要求及天然氣脫水工藝規(guī)范的脫水工藝流程及裝置。

　　

【正文】 三甘醇循環(huán)流量 進(jìn)料氣帶入的水量 = ?? kg 水 /h 三甘醇循環(huán)流量按脫除進(jìn)料氣帶入的全部水量計 算。此法雖保守，但卻比較安100 萬方 /天天然氣三甘醇脫水工藝 25 全。 故三甘醇循環(huán)流量 =30=。 貧甘醇濃度為 %(w)，在吸收溫度下的密度為 。故其 質(zhì)量循環(huán)流量 == kg/ h。 貧三甘醇流量 貧甘醇濃度為 %(w)，流量為 kg/ h。 故貧甘醇中的三甘醇量 == kg/ h。 貧甘醇中的水量 ==。 富三甘醇流量 富甘醇中的三甘醇量 = kg/ h 富甘醇中的水量 =+= kg/ h 故富甘醇流量 =+=1 8 9 8 . 8= 1 0 0 9 6 . 4 %1 9 6 9 . 2 3??富 甘 醇 濃 度 富甘醇的濃度＝ % %100 ?? 吸收塔 直徑 三甘醇在操作下的密度 1115kg/ m3 氣體在操作條件的密度的求取： 天然氣視分子量： iiM y M?? =Tc=， Pc=， Tr=T/Tc=304/=， Pr=P/Pc=由 Tr 、 Pr查圖 35[7]得壓縮因子 z= ? ? 2 0 0 ???? ??? Z R TPMv? kg/ m3 板 間距取 ，由式 ()計算吸收塔允許氣體速度： 1 1 50 4 8 ??????? ??????????? ??ggLKVg ? ?? m/s () 式中 vg——允許空塔氣速， m/s； 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 26 L? ——甘醇在操作條件下的密度， kg/ m3 ； g? ——氣體在操作條件下的密度， kg/ m3； K——經(jīng)驗常數(shù)，在板間距為 ， K 取 ； 圖 35 兩參數(shù)普遍化壓縮因子圖 (低壓段 ) 進(jìn)料氣在操作條件下的體積流量 qv： ? ? )( . ... 60010 ??? ??????? PT TPrqq v m3/d＝ m3/s 其中，相密度： 1 6 .3 2 0 .5 6 32 8 .9 6 2 5gr ?? 吸收塔截面積： ??? gvvqS㎡ 吸收塔直徑： 4 S 4 0 .5 9D = 0 .8 6 73 .1 4? ??? ???? ?SDm， 取內(nèi)徑為 泡罩塔板主要結(jié)構(gòu)參數(shù)及選用 本設(shè)計脫水段吸收塔采用的是板式塔，泡罩塔型 [8] （ 1） 泡罩直徑 由塔徑為 36[6]可知泡罩直徑選 80mm。 100 萬方 /天天然氣三甘醇脫水工藝 27 表 36 泡 罩直徑的選擇 塔徑 /m 泡罩直徑 /mm 以下 80 ～ 3 100 以上 150 （ 2） 泡罩齒縫的形狀和尺寸 泡罩齒縫形狀選擇矩形，齒縫寬度范圍是 3～ 15mm，這里取 5mm。齒縫高度的選擇查表 37[6]，由 泡罩直徑 80mm故齒縫高度 取 28mm。 表 37 齒縫高度與泡罩直徑的關(guān)系 泡罩直徑 /mm 齒縫高度 /mm 80 20～ 30 100 25～ 32 150 35 （ 3）升氣管直徑和高度 由泡罩與升氣管之間的環(huán)形面積與升氣管面積之比為 ～ 這里取 ，泡罩直徑 80mm 故由下式： 22244 4Ddd????? 求得 d=≈54mm 由 hb=(D2d2)D=≈21mm hb——升氣管頂端距罩內(nèi)頂之間的距離 （ 4） 所需最小泡罩?jǐn)?shù) 允許最大空塔氣速 umax=體積流速為： Vm=umaxS= 24D? =最小齒縫面積由式 ()求得： 0 . 5()gms s L gVA Ch???????????? （ ） 式中 0 .6 7 3 2 1 .6 8 2 51s rC r??? ? ??????（ r=1）； 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 28 As—— 每層塔板的最小齒縫面積，㎡； Vm—— 最大氣相負(fù)荷， m3/s； ρ L—— 液相密度， kg/ m3； ρ g—— 氣相密度， kg/ m3； h—— 泡罩齒縫高度， m； r—— 泡罩齒縫上底寬度與下底寬度的比值 (矩形為 1) 故 ? ? 1 1 ????????? ??SA ㎡ 故所需最小泡罩?jǐn)?shù)40 .1 1 6 5 310 .0 0 3 8sAn F? ? ?個 其中 F4——單個泡罩的齒縫面積 (每個泡罩有 30 個齒縫 ) F4=30= ㎡ （ 5） 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，以利于液相分布均勻。適宜的泡罩中心距 t 為其外徑的 ～ 倍，這里取 倍即t=80=104mm。相鄰泡罩外緣間的距離為 tD=10480=24mm。 板面布置 （ 1） 塔板溢流形式的選擇 [9] 因塔徑 D=，選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤。 （ 2） 安定區(qū) 通常取出口安定區(qū)寬度 39。ssWW? =50mm （ 3） 邊緣區(qū) 對直徑在 ，邊緣區(qū)寬度 Wc可取 50mm （ 4） 溢流裝置計算 堰 長 lw取 lw=== 溢流沿高度 hw， 由 hw=hLhow 選 用平直堰，堰上層高度 how由式 ()計算，即 2 / 32 .8 41000 how wLhEl??? ???? () 式中 Lh——塔內(nèi)液體流量， m3/h； E——液流收縮系數(shù)，由圖 (38)查得 [7]。 100 萬方 /天天然氣三甘醇脫水工藝 29 圖 38 液流收縮系數(shù)汁算圖 近似取 E=1，則 2 / 32 . 8 4 1 . 61 0 . 0 0 61 0 0 0 0 . 5 4owh ??? ? ? ????? 33/2 ????????????owh mm＝ 取板上清液層高度 hL=60mm 故 hw== 弓形降液管寬度 Wd 和截面積 Af 由 ? 查圖 39[4]，得 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 30 圖 39 弓形降液管的參數(shù) ? ?DWd 2 ??? DA f ? 故 fA = TA == ㎡ dW = == 依式 驗算液體在降液管中停留時間，即 ss 9 2 6 0 0 ?????? 故降 液管設(shè)計合理 降液管底隙高度 h0 0 39。03600h wLh lu? 取 39。0u =則 mho 0 0 7 6 0 0 ???? hWh0== 故降液管底細(xì)高度設(shè)計合理。選用凹形受液盤，深度 39。wh =50mm。 100 萬方 /天天然氣三甘醇脫水工藝 31 吸收塔高度 吸收塔直徑 D= 吸收塔內(nèi)塔板間距為 ，共 9 層塔板，高度 = 進(jìn)口 氣滌器高度 (1D)= 貧甘醇進(jìn)口至塔頂捕霧器高度 (1D)= 裙底取 吸收塔總高度 H=+++= 熱量衡算 重沸器 重沸器的熱負(fù)荷按經(jīng)驗法確定： 根據(jù)脫水量由式 ()估算，即 2 1 7 1 2 7 4 .8 8RGQL?? () 式中 QR——脫除 1kg 水所需的重沸器熱負(fù)荷， kJ/kg 水 ； LG——甘醇循環(huán)量， L/kg 水 ； 2 1 7 1 2 7 4 .8 8 3 0 1 0 4 1 7 .4RQ ? ? ? ? kJ/kg 水 。 重沸器熱負(fù)荷 QRT==考慮 15%的設(shè)計裕量，故重沸器熱負(fù)荷取 重沸器火管傳熱表面的熱流密度取 ㎡ ,故 重沸器火管傳熱面積 =㎡ 貧 /富甘醇換熱器 （ 1） 貧、富甘醇進(jìn)口與出口溫度 貧甘醇進(jìn)口溫度為 199℃ ，出口溫度為 88℃ ；富甘醇進(jìn)口溫度為 30℃ ，出口溫度為 t。 （ 2） 貧甘醇熱負(fù)荷 貧甘醇在平均溫度 143℃ 的比熱容為 (kg? K)，故 貧甘醇熱負(fù)荷 =(19988)=。 （ 3） 富甘醇出口溫度 假定富甘醇出口溫度為 141℃，富甘醇在平均溫度 85℃時的比熱容為 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 32 kJ/(kg? K)，由熱量平衡確定富甘醇的出口溫度，經(jīng)迭代計算得： = (t30) t=℃ 氣體 /貧甘醇換熱器 （ 1） 貧甘醇熱負(fù)荷 貧甘醇進(jìn)口溫度為 88℃，出 口溫度為 38℃。貧甘醇在平均溫度 63℃時的比熱容為 kJ/(kg? K)，故 貧甘醇熱負(fù)荷 = (8838)=129857kJ/h （ 2） 氣體降溫 由于出吸收塔干氣質(zhì)量流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于貧甘醇質(zhì)量循環(huán)流量，故干氣經(jīng)過氣體 /貧甘醇換熱器后的降溫較小，其值可由熱量平衡確定。 干氣摩爾流量 ? ? . .60 ????????? tVT TGtmIV t? kmol/h 干氣的摩爾熱容為 kJ/(kmol? K)，由熱量平衡確定干氣溫降 t? 為 129857= t? t? =℃ 設(shè)備計算 及選型 精餾柱 （ 1） 直徑 直徑按式 ()來確定，即 LDq? () 式中 D—— 精餾 柱直徑， mm 4 79 9 4 7 ??D mm (可取 250mm) （ 2） 填料高度 精餾柱高取 ，內(nèi)填充 25mm的陶瓷 Intalox 填料。 甘醇泵 將泵放在地面，對單位重量流體列伯努力方程 其中 u1=u2，略去12fH??，則該流量下泵的壓頭為： 100 萬方 /天天然氣三甘醇脫水工藝 33 mg PPZZH 15 1032 361212 ?? ????????? ? 兩臺泵串聯(lián)工作，則串聯(lián)泵的揚(yáng)程為單臺的兩倍 H=泵的有效功率為： kwwgHqNe v 8 42 8 4 7 2 1 1 51 3 9 0 ??????? ? 故選兩臺泵串聯(lián)， IS10065315 型單級單吸離心泵參數(shù) [8]如表 310： 表 310 IS10065315型單級單吸離心泵參數(shù)表 轉(zhuǎn)速 r/min 流量 m3/h 揚(yáng)程 m 效率 /% 軸功率 kw 電機(jī)功率 kw 必須汽蝕余量 m 質(zhì)量 (泵 /底座 )kg 2900 120 118 67 75 180/295 脫水段數(shù)據(jù)匯總 表 311 脫水段數(shù)匯總表 序號 項目 數(shù)值 1 出塔氣平衡露點， ℃ 19 2 要求的露點降， ℃ 40 3 三甘醇循環(huán)量 ， L/kg 30 4 進(jìn)料氣脫水量， kg/h 5 貧甘醇質(zhì)量循環(huán)流量， kg/h 6 富甘醇質(zhì)量循環(huán)流量， kg/h 7 吸收塔實際塔板數(shù)， 塊 9 8 吸收塔直徑， m 9 吸收塔板間距， m 10 允許空塔氣速， m/s 11 溢流形式 單溢流 12 降液管形式 弓形 13 安定區(qū)寬度， mm 50 14 邊緣區(qū)寬度， mm 50 15 堰長， mm 16 溢流堰高度， mm 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 34 續(xù)表 311 序號 項目 數(shù)值 17 板上清液層高度， mm 60 18 降液管底隙高度， mm 19 泡罩直徑， mm 80 20 泡罩齒縫形狀 /高度， mm /寬度， mm /個數(shù) 矩形 /25/531 21 升氣管直徑， mm 54 22 所需最小泡罩?jǐn)?shù) 31 23 泡罩排列形式 三角形排列 24 泡罩中心距， mm 104 25 精餾柱直徑， mm 250 26 精餾柱高度， m 27 填料 /高度， mm 陶瓷 Intalox 填料 /25 28 閃蒸分離器沉降容積為， m3 100 萬方 /天天然氣三甘醇脫水工藝 35 4 三甘醇 脫水影響因素分析 重沸器的再生溫度直接影響再生三甘醇的濃度 , 進(jìn)而影響天然氣脫水效果。一般常壓再生 , T EG濃度隨再生溫度的升高而增大 , 然而當(dāng)溫度達(dá)到 206℃ 時 , TEG 溶液會降解變質(zhì) ,所以再生溫度一般 都控制在 204℃ 以下。若要將 T EG 濃度提高到%( w t ) 以上 , 則需要引入汽提氣 。再生溫度對脫水效果的影響實際上是通過改變甘醇的濃度來實現(xiàn) 。在一個大氣壓下甘醇濃度到達(dá) 96. 5%、 97. 5%、 9 8. 5% 所需要的再生溫度分別為 180℃ 、 190℃ 、 2 00℃ 。分別在三種 溫度下逐步改變 T EG 循環(huán)量 , 計算露點降 , 從而得出不同再生溫度與天然氣露點降的關(guān)系 , 如圖 42所示。 圖 42溫度對脫水的