【正文】 （ 9）三甘醇循環(huán)泵 甘醇循環(huán)泵是用來泵送甘醇溶液進(jìn)入吸收塔進(jìn)行循環(huán)的，泵的選型與甘醇循環(huán)量和吸收塔設(shè)計(jì)壓力有關(guān)。液體在閃蒸分離器中的停留時(shí)間為 510min；當(dāng)進(jìn)料氣為富氣時(shí)，由于氣體所含重?zé)N較多，故應(yīng)選用三相（氣體、液烴和三甘醇溶液）分離器，此時(shí)為防止重?zé)N使三甘醇溶液乳化和起泡，應(yīng)使溶液升溫至約 65℃ ，停留時(shí)間定為 10～ 15min 左右。閃蒸分離器的作用就是在低壓下分離出富三甘醇中吸收的這些烴類氣體，以減少三甘醇損失 量，防止三甘醇溶液發(fā)泡。當(dāng)采用直火式加熱方法時(shí)，要注意將重沸器安裝在乎臺(tái)下風(fēng)向一個(gè)安全的地方；當(dāng)采用水蒸氣或熱油作熱源時(shí)，熱流密度由熱源溫度控制，熱源溫度的推薦值為 232℃ ，有時(shí)也可用 260℃ 。填料塔和板式塔的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下表 27： 由于 三甘醇溶液循環(huán)量很小，為有利于氣 液傳質(zhì)，保證塔板液封，增加操作彈性，故 本設(shè)計(jì)采用泡罩塔。 吸收塔分為板式塔和填料塔 2 種類型。干氣出口分離器的直徑按 GB 503502021《油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》中有關(guān)氣液分離器直徑計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。 表 25 為原料氣過濾器工藝參數(shù)要求。3)增加甘醇溶液的循環(huán)量 ,降低吸收塔的 吸收效率 ,增加吸收塔的維修量 。最常用的為管殼式換熱器。 貧 /富甘醇進(jìn)口與出口溫度： 貧甘醇進(jìn)口溫度 199℃ ，出口溫度 88℃ ；富甘醇進(jìn)口溫度 25℃ ，出口溫度 t 貧甘醇熱負(fù)荷 貧甘醇在平均溫度為 143℃ 的比熱容為 /( )kJ kg k? ， 貧甘醇熱負(fù)荷為： 1 26 .05 87 ( 199 88 ) 6 827 2 .49 97 ( / )Q Cm T k J h? ? ? ? ? ? ? 計(jì)算富甘醇出口溫度 假定富甘醇出口溫度為 121℃ 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： 8 2 7 2 .4 9 9 7 2 6 .5 2 4 2 .6 4 ( 2 9 ) 1 1 8 .1 4 ot t C? ? ? ? ? ? 則貧富液換熱器熱負(fù)荷為 。 閃蒸罐的尺寸可根據(jù)停留時(shí)間來確定，即： 60lqtV? 其中： V—— 閃蒸罐中要求的沉積容積， 3m 。 將泵放在地面，對(duì)單位重量流體列伯努利方程， 其中： 1u = 2u ，略去1fH? — 2，則該流量下的泵壓頭為： 621 ( 4 .0 2 .5 ) 1 0H = 4 . 5 1 4 2 . 5 21 1 2 0 9 . 8 1ppzmg?? ??? ? ? ?? 泵的有效功率為： 1 4 2 . 5 2 0 . 0 2 3 2 7 1 1 2 0 9 . 8 1N = 1 0 . 1 2 0 3 ( . )3600evH q g K w h? ? ? ??? 閃蒸罐 閃蒸罐的功能是閃蒸出溶液在 TEG 溶液中的烴類，以防止溶液發(fā)泡 。常用的循環(huán)泵有三種驅(qū)動(dòng)方式：高壓氣體驅(qū)動(dòng)、高壓液體驅(qū)動(dòng)和電驅(qū)動(dòng)。 殼體設(shè)計(jì)壓力取 ,殼體規(guī)格 500? 850mm，壁厚不小于 10mm. 火筒直徑 300mm,爐管直徑 89mm，設(shè)計(jì)壓力 。 該流程選用重沸器采用間接火管加熱，重沸器熱負(fù)荷為 3kW。富甘醇中吸收的水分由精餾柱頂排放大氣，再生后的貧甘醇由重沸器流出。本設(shè)計(jì)HB=1000mm。對(duì)于本設(shè)計(jì)，考慮到人孔設(shè)置，本塔有人孔板間距為 600mm，其余為 300mm,板上下可拆卸，所以人孔開在第一塊板上方。一般來說，取較大的板間距對(duì)提高操作彈性有利，安裝檢修方便，但會(huì)增加塔的造價(jià)，因此， HT可根據(jù)表 24 進(jìn)行適當(dāng)選擇。塔頂空間高度 HD 一般取 ～ ， 塔徑大時(shí)可適當(dāng)增大。 適宜的泡罩中心距 t 為其外徑的 — 倍，本設(shè)計(jì)取 倍。以此泡罩直徑?jīng)Q定升氣管的直徑，并且確定升氣管頂至泡罩內(nèi)頂垂直距離。 500萬方 /年天然氣脫水裝置的工藝設(shè)計(jì) 15 表 23 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）泡罩底隙 泡罩底隙是指泡罩底部與塔板的間隙。本設(shè)計(jì)選擇矩形齒縫，齒縫寬度范圍是 3— 15mm,常用取 4mm，本設(shè)計(jì)取 4mm。通常根據(jù)塔徑大小選擇（表 22）。由于結(jié)構(gòu)原因，塔盤上液層較高，兩相接觸時(shí)間較長(zhǎng)。 acG —— 氣體在塔內(nèi)的實(shí)際流量， 3/ms。 吸收塔直徑的計(jì)算 對(duì)于板式塔，計(jì)算塔徑時(shí)，可先 按 BrownSouder 公式計(jì)算出允許最大空塔氣速，計(jì)算公式如下： 500萬方 /年天然氣脫水裝置的工藝設(shè)計(jì) 13 m a xm a x[ ( ) / ]4l g gacuCGDu? ? ????? 其中： maxu —— 氣體的最大允許氣速， m/s。 則三甘醇貧液用量為： 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 11. 168 9 0. 558 4( m / d )Vn ? ? ? 在 25℃ ，三甘 醇濃度為 %的情況下，查得三甘醇溶液密度為 1120kg/m3，則三甘醇貧液用量為： 11 20 0 .5 58 4 62 5 .4 08 0( / ) 26 .0 58 7 ( / )k g d k g h? ? ? 三甘醇富液循環(huán)量 三甘醇富液循環(huán)量為貧液甘醇量加上吸收的水量。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 8 1 0 1 8et ? ? ? ? ?℃ 因?yàn)樵蠚膺M(jìn)料溫度為 20℃ ，設(shè)原料氣進(jìn)口溫度為 20℃ ，而吸收溫度比原料氣溫度高 3～ 8℃ ，此處取 5℃ ，因此設(shè)吸收溫度為 25℃ ，則由不同三甘醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)下出塔干氣平衡露點(diǎn)與吸收溫度的關(guān)系圖 21 可得：進(jìn)塔貧甘醇濃度為 %。此時(shí)，進(jìn)塔貧三甘醇溶液的濃度即為達(dá)到最低干氣露點(diǎn)所必須的最低濃度。根據(jù)溶液吸收原理，循環(huán)量、濃度與塔板數(shù)的相互關(guān)系如下： ?循環(huán)量和塔板數(shù)固定時(shí)，三甘醇濃度愈高則露點(diǎn)降愈大； ?循環(huán)量和三甘醇濃度固定時(shí)，塔板數(shù)愈多則露點(diǎn)降愈大 ； ?塔板數(shù)和三甘醇濃度固定時(shí)，循環(huán)量愈大則露點(diǎn)降愈大，但循環(huán)量升到一定程度后，露點(diǎn)降的增加值明顯減少，而且循環(huán)量過大會(huì)導(dǎo)致重沸器超負(fù)荷，動(dòng)力消耗過大。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)停車估算，年開工時(shí)間按300 天計(jì)，天然氣天處理量為 16667 方 /天。 4．濃度 提高甘醇的濃度比增加甘醇的循環(huán)量更容易獲得大的露點(diǎn)降。脫去 1kg水需要 2560L 三甘醇。 2．壓力 在常溫下，壓力降低，入口天然氣中水的含量增加。 貧甘醇進(jìn)入吸收塔的溫度至少應(yīng)高于天然氣入口溫度 10℃ ，以防烴類在吸收塔內(nèi)冷凝而引起發(fā)泡。 確定脫水裝置運(yùn)行主要參數(shù) 1．溫度 脫水裝置的脫水效率對(duì)來氣的溫度特別敏感。 2． 閃蒸罐 3． 過濾分離器 4．甘醇再生器： 重沸器：提供熱量，通過簡(jiǎn)單的分離（利用水與甘醇沸點(diǎn)差）使甘醇與水分離的設(shè)備。 種類：吸收塔分為板式塔（逐級(jí)接觸式）和填料塔（微分接觸式）。上升蒸氣夾帶的甘醇在柱頂回流段冷凝后重新流回重沸器，而未冷凝的蒸氣則從精餾柱頂部出來，被送入灼燒爐。最后脫水后的干氣離開吸收塔，經(jīng)過貧甘醇冷卻器 ( 甘醇─干氣熱交換器 )后進(jìn)入銷售輸氣管網(wǎng)。 其優(yōu)點(diǎn)為： 1）投資較低 2）壓降較小，甘醇脫水的壓降為 35~70kpa 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 ，如有貧液氣提柱，利用氣提再生，天然氣的水含量至少降到 三甘醇性質(zhì) : 顏色：無色或稍帶淡黃色的粘稠液體； 分子量： ，沸點(diǎn)： ℃ 比重： （一物理大氣壓 ， 20℃ ） 理論熱分解溫度 ： ℃ 冰點(diǎn)： ℃； 蒸氣壓（ 25℃ ）：≤ 可燃極限： % 500萬方 /年天然氣脫水裝置的工藝設(shè)計(jì) 5 表 13 脫水方法比較 方法名稱 分離原理 脫水溶劑 特點(diǎn) 應(yīng)用情況 低溫法 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) 適宜于高壓天然氣 溶劑吸收法 天然氣與水在脫水溶劑中溶解度的差異 氯化鈣水溶液 費(fèi)用低，需更換，腐蝕嚴(yán)重，露點(diǎn)降較低（ 10～ 25℃ ） 適宜于高壓天然氣 氯化鋰水溶液 對(duì)水有高的容量，露點(diǎn)降為 22～36℃ 適宜于邊遠(yuǎn)、寒冷、氣井等不宜建脫硫廠的情況 甘醇 胺水溶液 同時(shí)脫除水、 H2S、 CO2，攜帶損失大，再生溫度要求高，露點(diǎn)降低于三甘醇水溶液 僅限于酸性天然氣脫水 二甘醇水溶液（ DEG） 對(duì)水有高的容量，溶液再生容易，再生質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過 95%；露點(diǎn)降低于三甘醇水溶液，攜帶損 失大 應(yīng)用較多 三甘醇水溶液（ TEG） 對(duì)水有高的容量，再生容易，質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá) %，蒸汽壓低，攜帶損失小，露點(diǎn)降較高（ 28～ 58℃） 應(yīng)用最普遍 固體吸附法 利用多孔介質(zhì)對(duì)不同組分吸附作用的差異 活性氧化鋁 濕容量較活性鋁土礦高，干氣露點(diǎn)可達(dá) 73℃，能耗高 不易處理含硫天然氣 分子篩 高濕容量，高選擇性，露點(diǎn)降大于120℃ ，投資及操作費(fèi)用高于二甘醇及三甘醇 適用于深度脫水 化學(xué)反應(yīng)法 利用與 H2O的化學(xué)反應(yīng) 可使氣體完全脫水但再生困難 用于水分測(cè)定 膜分離法 利用 H2O與烴類滲透通過薄膜性能的差異 高分子薄膜 工藝簡(jiǎn)單，能耗低，露點(diǎn)降較低（ 20℃ ），存在烴的損失問題 國(guó)外已有工業(yè)裝置運(yùn)行 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 粘度（ 60℃）： 103Pa 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，在傳統(tǒng)的天然氣脫水方法得到改進(jìn)和完善的同時(shí)，更具有工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的脫水技術(shù)，如膜分離脫水和超音速脫水技術(shù)，將成為天然氣脫水技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。所有的研究都取得了滿意的結(jié)果。但是，對(duì)于大裝置，設(shè)備投資和操作費(fèi)用都比較高，如果脫水要求的露點(diǎn)相同，建設(shè) 1座處理量為 28萬 m3/d的處理站 , 分子篩脫水的投資比三甘醇多 53%。例如四川大天池天然氣輸送干線引進(jìn)的橇裝三甘醇脫水系統(tǒng)， 1999年 3月 25日至 7月 27日試運(yùn)行過程中，日平均三甘醇消耗量為 1119 kg，而且隨著裝置運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，三甘醇消耗逐漸增加。所以，三甘醇脫水的投資和運(yùn)行成本比較高。這些方法的缺點(diǎn)是 : 脫水循環(huán)的一部分處于水合物生成范圍內(nèi) , 容易生成水合物 , 因此需要采取添加抑制劑等防止水合物生成的措施，以及相應(yīng)配套的抑制劑回收系統(tǒng)；需要深度脫水時(shí)需配備制冷設(shè)備，會(huì)引起工程投資和使用成本的提高；透平膨脹機(jī)有高速運(yùn)動(dòng)部件，制造難度大、可靠性差。長(zhǎng)慶采氣二廠、塔里木克拉 2等均采用該方法 , 它具有工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備較少等優(yōu)點(diǎn) , 但也有耗能高、水露點(diǎn)高等缺點(diǎn)。 [1] 天然氣工業(yè)常用的脫水方法有膨脹冷卻法、加壓冷卻法、固體吸附劑吸附法、溶劑吸收法等。當(dāng)管輸壓力和環(huán)境溫度變化時(shí)，可能引起水汽從天然氣中析出形成液態(tài)水，在一定條件下還會(huì)與烷烴分子等形成固態(tài)水合物，這些物質(zhì)的存在會(huì)增加輸壓，減少管線的輸氣能力；嚴(yán)重時(shí)還會(huì)堵塞閥門、管線等，影響平穩(wěn)輸氣。預(yù)計(jì) 2020年前后，天然氣在全球能源結(jié)構(gòu)中的份額將超過煤炭、石油成為能源組成中的第一。有關(guān)專家預(yù)測(cè)，未來 10年內(nèi)，全世界天然氣消費(fèi)年均增長(zhǎng)率將保持%，發(fā)展速度超過石油、煤炭和其他任何一種能源，特別是亞洲發(fā)展中國(guó)家的增長(zhǎng)速度會(huì)更快。天然氣燃燒后產(chǎn)生的溫室氣體只有煤炭的 1/石油的 2/3，對(duì)環(huán)境造成的污染遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于石油和煤炭。s largest natural gas dehydration applications in the solvent absorption method glycol method, the design uses a TEG dehydration. Moisture through the inlet separator to remove liquid hydrocarbons and solid impurities into the absorber at the bottom of. Glycol filler segment or a series of bubble cap or valve plate and glycol in the absorber within the full access to, glycol take off the water after capture gel work of the absorber to the top of the entrained liquid to stay the next. Finally after dehydration, the dry gas leaving absorber, after cooler of the poor glycol