【正文】 C1——鋼板負偏差，（根據(jù)《常用壓力容器手冊》） C2——吸附塔腐蝕裕量，取1mm ——焊縫系數(shù)，則由計算可得：所以壁厚取13mm?！?，泡罩塔直徑為80mm，由下式得：所以 考慮到升氣管頂高出齒縫頂10～12mm，本設(shè)計取10mm，則最終升氣管的高度為:（5）所需最小泡罩數(shù) 允許最大空塔氣速： 體積流速為： 最小齒縫面積為：其中：：每層塔板的最小齒縫面積， ：最大氣相負荷，：液相密度， ：氣相密度， h：泡罩齒縫高度，m r：泡罩齒縫上底寬/下底寬（矩形為1）則： 最小泡罩數(shù)：其中：F4：單個泡罩的齒縫面積（每個泡罩有30個齒縫） 所以：（6）泡罩排列及中心距[8]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。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。我國泡罩標(biāo)準(zhǔn)中，選取泡罩底隙為10mm。表23齒縫高度與泡罩直徑的關(guān)系泡罩直徑/mm齒縫高度/mm8020～3010025～3215035（3）泡罩底隙 泡罩底隙是指泡罩底部與塔板的間隙。前者泡罩的強度較好，不易變形，后者超負荷能力較大。本設(shè)計選擇矩形齒縫，齒縫寬度范圍是3—15mm,常用取4mm，本設(shè)計取4mm。,選用泡罩的直徑為DN80。通常根據(jù)塔徑大小選擇（表22）。（1）泡罩直徑 泡罩直徑，應(yīng)用較小直徑的泡罩，能充分利用鼓泡區(qū)的面積，塔板效率高，但是造價較大。由于結(jié)構(gòu)原因，塔盤上液層較高，兩相接觸時間較長。 氣體在操作條件下的密度求?。河梢阎獥l件，根據(jù)公式求得天然氣分子量可視為：查臨界常數(shù)和偏心因子表得：，因此， 由，查圖得知壓縮因子 設(shè)塔板間距為600mm，則查表21可得C= 表21 設(shè)計吸收塔推薦的C值吸收塔類型C，m/s泡罩間距，mm500600700填料類型規(guī)整填料～亂堆填料～5cm鮑爾環(huán)～進料氣在操作條件下的體積流量： 則塔徑： [6] 泡罩塔盤所用的氣液接觸元件是泡罩，它的結(jié)構(gòu)形式有圓形及槽形兩類。 ——氣體在塔內(nèi)的實際流量。 ——吸收塔中氣相密度。 對于板式塔，計算塔徑時，可先按BrownSouder公式計算出允許最大空塔氣速，計算公式如下： 其中：——氣體的最大允許氣速，m/s。圖中縱坐標(biāo)為脫水率，其中為原料天然氣中的含水量，為干氣的含水量。 則三甘醇貧液用量為： 在25℃，%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： 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。圖21不同三甘醇質(zhì)量分數(shù)下出塔干氣平衡露點與吸收溫度的關(guān)系[1]吸收裝置單位時間所需要的三甘醇貧液用量可根據(jù)給定的工藝參數(shù)，先計算出單位時間的脫水量G（kg/d），再確定三甘醇溶液用量V式中：G——脫出的水量，kg/d V——進入吸收塔天然氣的量， y——進入吸收塔的天然氣含水量， yˊ——離開吸收塔的干氣含水量， 由已知條件可得：當(dāng)進口原料氣溫度為20℃，查天然氣含水量圖可知，y=；出口干氣溫度為10℃，查天然氣水含量圖22可知，yˊ=；則可求得： 圖22天然氣含水量圖 三甘醇貧液循環(huán)量 天然氣中吸收1kg水需要25～60升三甘醇溶液，低于該值可能造成塔板上液封不夠或不能潤濕填料，高于此值則可能會過多地增加動力消耗和冷卻水的消耗。 ：偏差值，一般為8—11℃，此處取8℃。實際上，吸收塔塔頂氣液兩相接觸時間不足以達到平衡，出塔干氣不能達到平衡水露點，而出塔干氣的真實水露點比平衡水露點略高，即： 其中：：出塔吸收干氣的平衡露點，℃。即飽和水汽量。三甘醇循環(huán)量是控制脫除天然氣中總水量，必須保證甘醇與氣體接觸較好的最小循環(huán)率，一般從天然氣中脫除1 kg水需要25 L～ 60L三甘醇。因此，降低出塔干氣露點的主要途徑是提高三甘醇貧液濃度。[1] 對于三甘醇脫水工藝，影響脫水效果的關(guān)鍵參數(shù)是三甘醇貧液濃度、三甘醇循環(huán)量、吸收塔和再生塔的塔板數(shù)、再生塔溫度、再生方式。2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算 本設(shè)計天然氣處理規(guī)模為500萬方/年。甘醇脫水的脫水深度主要取決于被重沸器蒸發(fā)掉的水量。循環(huán)量過大同樣會造成甘醇的損失量升高。 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降。3．循環(huán)量 吸收塔的塔盤數(shù)和甘醇的濃度一定，飽和天然氣的露點降就成為甘醇循環(huán)量的函數(shù)。然而在正常操作范圍內(nèi)，甘醇脫水裝置的壓力并不十分重要。 精餾柱頂部的溫度也很重要，它關(guān)系到水的蒸發(fā)和甘醇的回流，不應(yīng)太高和太低，建議柱頂溫度為107度，低于105度水蒸氣就會開始冷凝而流回精餾柱，高于120度，甘醇的損失就會增大。貧甘醇溫度太高常造成甘醇損失增大和脫水不深。10℃被認為是甘醇脫水的最低操作溫度。在常壓下，來氣溫度升高，氣中的水含量亦升高。 汽提柱：通常也是一個填料塔，裝在重沸器與緩沖罐之間，是利用汽提氣對甘醇進行提濃的場所。 精餾柱：通常是一個填料塔，裝在重沸器的頂部，利用甘醇沸點通過分餾將甘醇和水分離。主要有泡罩塔板和浮閥塔板。塔板結(jié)有浮閥、泡罩和篩孔。 脫水主要單體設(shè)備設(shè)計[4]1．吸收塔： 作用：氣液傳質(zhì)的場所，也就是使氣相中的水蒸氣被甘醇吸收的場所。再生出的甘醇溢過重沸器中的擋板流入甘醇緩沖罐，然后通過甘醇泵將甘醇壓力提高到吸收塔的壓力，經(jīng)過甘醇冷卻器后進入吸收塔頂部開始新一輪循環(huán)。重沸器中產(chǎn)生的蒸氣，將通過精餾柱中的填料層向下流動的富甘醇中的水蒸汽提走。天然氣脫水系統(tǒng)： 原料氣→過濾分離器（除去液固雜質(zhì)）→吸收塔（與甘醇逆流接觸脫水）→干氣/貧甘醇換熱器→計量調(diào)壓→輸氣管線甘醇流程： 貧甘醇不斷地被泵入吸收塔頂部，在塔內(nèi)經(jīng)溢流管向下依次流過每一個塔盤，將在塔內(nèi)向上流動的天然氣中的水蒸汽吸收。 在吸收塔內(nèi)向上通過充滿甘醇的填料段或一系列泡帽或閥盤和甘醇充分接觸，被甘醇脫去水后，再經(jīng)過吸收塔內(nèi)頂部的捕霧器將夾帶的液體留下。S甘醇有兩個羥基（OH），與水分子形成氫鍵，對水有較強的親和力。此設(shè)計采用三甘醇脫水法,表13為脫水方法比較。（1） 設(shè)計規(guī)模天然氣處理量：500104m3/年（2） 原料氣組成如表11: 表11 原料氣代表性組成（mol%）組分CO2H2OC1C2C3N2組成（3）設(shè)計邊界條件原料氣的壓力：（表），原料氣的溫度： 20℃ （4） 產(chǎn)品氣要求如表12： 表12 產(chǎn)品氣要求外輸量m3/年溫度℃壓力MPa(g)H2S含量mg/m3總硫含量（以硫計）mg/m3CO2含量（mol）水露點(g)條件下烴露點(g)條件下200104≤42～≤20≤200≤3%≤10℃＜10℃[2]甘醇法脫水與固體吸附法脫水是目前采用的兩種天然氣脫水方法。國內(nèi)中石油股份公司內(nèi)天然氣集輸系統(tǒng)采用的脫水設(shè)備主要有長慶油田的三甘醇脫水凈化系統(tǒng)；西南油氣田分公司的JT閥低溫分離系統(tǒng)；大慶油田的透平膨脹脫水系統(tǒng)；塔里木氣田的分子篩脫水及低溫分離脫水系統(tǒng)。目前，這項技術(shù)已經(jīng)進入商業(yè)應(yīng)用狀態(tài)。基礎(chǔ)的實驗研究和數(shù)值模擬研究主要在荷蘭的埃因霍恩科技大學(xué)等幾所大學(xué)中進行；現(xiàn)場的試驗研究正在荷蘭( 1998年)、尼日利亞( 2000年)和挪威( 2002年) 的天然氣氣田和海上平臺進行，主要驗證系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作的能力, 并在實際應(yīng)用中進行不斷的改進。另外,分子篩脫水的再生過程能耗比較大，干燥器下層的吸附劑需要經(jīng)常更換。分子篩脫水法更適合于深度脫水，露點可以降低到73℃以下。由于使用的三甘醇需要進口，價格為36元/kg，因此三甘醇消耗量成為影響生產(chǎn)成本的重要因素。如一次性投資比較大；各種零配件和消耗品不易購買，而且價格昂貴；計量標(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。目前國內(nèi)的橇裝三甘醇脫水系統(tǒng)多從國外引進。存在的主要問題是：系統(tǒng)比較復(fù)雜；三甘醇溶液再生過程的能耗比較大；三甘醇溶液會損失和被污染, 因此需要補充和凈化；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酸。 ( 3) 三甘醇脫水 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。例如大慶油田目前采用很多透平膨脹機脫水, 四川的臥龍河和中壩氣田則使用了JT 閥脫水。 ( 2) JT閥和透平膨脹機 JT 閥和透平膨脹機脫水屬于低溫冷凝方法脫水。這種方法是國內(nèi)氣田中除三甘醇法外應(yīng)用較多的天然氣脫水工藝。目前世界上天然氣脫水應(yīng)用最多的方法是溶劑吸收法中的甘醇法, 而國內(nèi)普遍采用的是三甘醇法。天然氣脫水工程就是采用一定的方法使天然氣中飽和的水蒸氣脫除出來的工藝。在輸送含有酸性組分的天然氣時，液態(tài)水的存在還會加速酸性組分（H2S，CO2等）對管壁、閥件的腐蝕，減少管線的使用壽命；嚴重時還會引起管道破裂等突發(fā)事件，造成天然氣的大量泄漏和安全事故。天然氣中有水汽存在時，會減少輸氣管道對天然氣的輸送能力，降低天然氣的熱值。 剛從井里采出來的天然氣里充滿了飽和水蒸氣。 天然氣將是21世紀消費量增長最快的能源，占一次性能源消費的比重將越來越大。 全世界天然氣儲