【正文】 壓力，KPa4500450045004500448044504450摩爾流量,kmol/h 質(zhì)量流量，kg/h 液體體積流量,m3/h 熱流量，kJ/h+08+08+07+07+07+07+05質(zhì)量密度,kg/m3 分子量 壓縮因子 — 粘度,cp — 組成（mol%）氫氣 0. 0969 0. 0000 氦氣 0. 0519 0. 0000 氮氣 0. 5397 0. 5494 0. 0003 二氧化碳 0. 0260 0. 0004 甲烷 0. 0000 乙烷 0. 0000 丙烷 0. 7164 0. 7292 異丁烷 0. 1187 0. 1209 0. 0000 正丁烷 0. 1531 0. 1558 0. 0000 異戊烷 0. 0550 0. 0559 0. 0000 正戊烷 0. 0510 0. 0519 0. 0000 正己烷 0. 2552 0. 2597 0. 0000 水 0. 1114 分子篩脫水屬于吸附法脫水，一般用于水露點要求控制較低的場合，其露點深度可達到90℃，保證含水量在1ppm以下。m3/d加熱爐進口溫度為30℃，加熱爐出口溫度為275℃?！妫┐汕虮葻幔海╧g其主要設備由分子篩吸附器、再生氣加熱爐、再生氣冷卻器、再生氣分離器。另外，可使床層底部干燥劑得到完全再生，因為床層底部是濕原料氣吸附干燥過程最后接觸的部位，直接影響流出床層的干燥天然氣質(zhì)量。吸附操作時塔內(nèi)氣體流速最大，氣體從上向下流動，這樣可使吸附劑床層穩(wěn)定，不致動蕩。當床層溫度冷卻到要求溫度時又可開始下一循環(huán)的吸附。當床層出口氣體溫度升至預定溫度后，則再生完畢。分子篩干燥器采用兩塔操作流程，8小時自動切換1次，原料氣切換到已再生完畢的分子篩吸附塔進行吸附脫水，水飽和的吸附塔經(jīng)再生、冷吹完成再生過程。附圖1為吸附法脫水流程。則可對分子篩脫水工藝流程進行改造，在原兩塔的基礎上增加一臺同規(guī)格的分子篩干燥塔，將“兩塔流程”改為“三塔流程”，同時增加配套的自控系統(tǒng)，以完成擴建。 且選用兩塔流程仍有擴建空間。濕原料氣一般經(jīng)原料氣過濾分離器,除去攜帶的液滴后自上而下地進入分子篩脫水塔(塔2),進行脫水吸附過程。兩塔流程由裝填有分子篩的兩個塔組成,假設塔2在進行干燥,塔1在進行再生。同時，由于減少了設備、工藝管線的數(shù)量，實際上也相應削減了管線、設備穿孔泄露的風險，提高了安全可靠性。兩塔流程較三塔流程減少1座吸附塔，大大節(jié)約了設備采購費用。因此，加熱爐操作不連續(xù)，點火、停爐頻繁，不利于裝置的長周期正常、平穩(wěn)運行，且會造成一定的熱損失。表12 三塔方案（常規(guī)）時間分配表吸附器0～8h8～16h16～24h分子篩脫水塔A吸附加熱冷卻分子篩脫水塔B冷卻吸附加熱分子篩脫水塔C加熱冷卻吸附由表11可以看出，在三塔方案中，加熱爐連續(xù)工作，并且冷吹再生時間長，期間的加熱、冷卻功率相對較小，三塔流程靈活性較高。在兩塔流程中，一塔進行脫水操作，另一塔進行吸附劑的再生和冷卻，然后切換操作。對于這樣規(guī)模較大的分子篩脫水裝置，可以采用2個吸附塔或3個吸附塔兩種方案（分別簡稱兩塔方案、三塔方案）。 氣質(zhì)工況及處理規(guī)模氣體處理規(guī)模：100104 m3/d原料氣壓力： MPa原料氣溫度：30 ℃脫水后含水量：≤1 ppm天然氣氣質(zhì)組成見表11。3) 根據(jù)高效節(jié)能、安全生產(chǎn)的原則，采用先進實用的技術(shù)和自控手段，實行現(xiàn)代化的管理模式，實現(xiàn)工藝、技術(shù)成熟可靠、節(jié)省投資、方便生產(chǎn)。 設計范圍分子篩吸附塔裝置導熱油換熱單元過濾器再生氣分離器連接管道排污放空系統(tǒng)安全閥，調(diào)壓閥 設計原則1) 貫徹國家建設基本方針政策，遵循國家和行業(yè)的各項技術(shù)標準、規(guī)范。4. 確定流程中主要管線的規(guī)格（材質(zhì)、壁厚、直徑）。1 概述 設計要求，溫度30℃，工藝流程要求脫水后含水量在1ppm以下（質(zhì)），采用球形4A分子篩吸附脫水，堆密度為660kg/m3，吸附周期采用8小時。其具體內(nèi)容如下：1. 繪制天然氣脫水工藝流程圖；2. 確定工藝流程的主要工藝參數(shù)；3. 對脫水系統(tǒng)中主要設備進行工藝計算，并確定主要設備的結(jié)構(gòu)尺寸和型號。5. 編寫工程設計書。2) 貫徹“安全、可靠”的指導思想，緊密結(jié)合上、下游工程，以保證中央處理廠安全、穩(wěn)定地運行。4) 充分考慮環(huán)境保護，節(jié)約能源。 表11 天然氣組成表（干基）組分H2HeN2CO2C1C2mol%組分C3iC4nC4iC5nC5C6+mol% 分子篩脫水工藝流程 流程選擇本裝置所處理的濕凈化氣流量為100104m3/d（20℃、）。而相同工藝不同方案的操作情況與投資數(shù)據(jù)卻完全不同，現(xiàn)將兩塔方案、三塔方案的操作情況與投資情況進行比較，從而選擇出最佳方案。在三塔或多塔流程中，切換的程序有所不同，通常三塔流程采用一塔吸附、一塔再生、一塔冷吹同時進行。表13 兩塔方案（常規(guī)）時間分配表吸附器0～8h8～16h分子篩脫水塔A吸附加熱/冷卻分子篩脫水塔B加熱/冷卻吸附由表12可以看出，分子篩兩塔脫水裝置運行時，始終保持一塔處于吸附狀態(tài)，另一塔處于再生狀態(tài)。但兩塔流程簡單，其吸附時間增長，能耗大大降低。由于設備數(shù)量的減少，操作維護費用也將大大降低。且吸附、再生、冷卻過程為密閉過程，對環(huán)境污染少。在再生期間,所有被吸附的物質(zhì)通過加熱而被脫吸,為該塔的下一個吸附周期作準備。脫除水后的干氣一般經(jīng)產(chǎn)品氣粉塵過濾器除去分子篩粉塵后,作為本裝置產(chǎn)品氣輸送出去。若以后天然氣處理量逐步增大，可能導致分子篩床層內(nèi)氣體流速增大，部分分子篩被擊碎，并被原料氣攜帶進入粉塵過濾器，造成粉塵過濾器濾網(wǎng)堵塞，裝置運行不平穩(wěn)。因此，本設計中采取分子篩兩塔吸附脫水流程。原料氣自上而下流過分子篩吸附塔進行吸附脫水，脫水后的干氣含水小于1 ppm，分子篩出口原料氣經(jīng)分子篩出口過濾器除去其中夾帶的分子篩粉塵和雜質(zhì)后進制冷單元。再生氣可以用干氣或原料氣，將氣體用熱油導熱的方式進行加熱，加熱到一定溫度后，進入吸附塔再生。此時將加熱器停用，再生氣經(jīng)旁通入吸附塔，用于冷卻再生床層。吸附塔出再生氣經(jīng)再生氣冷卻器冷卻，進入再生氣分離器，分出游離水后作為生活及裝置用氣。再生時，氣體從下向上流動，一方面可以脫除靠近進口端被吸附的物質(zhì)，并且不使其流過整個床層。 遵循的主要標準、規(guī)范SY/T 00762003《天然氣脫水設計規(guī)范》HG/T 《安全閥的設置和選用》SY/T 05242008《導熱油加熱爐系統(tǒng)規(guī)范》GB/T 81632008《輸送流體用無縫鋼管》GB/T 173952008《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》GB 502512003《輸氣管道工程設計規(guī)范》GB 503502005《油氣集輸設計規(guī)范》GB 87701988《分子篩動態(tài)水吸附測定方法》GB/T 90192001《壓力容器公稱直徑》GB 1501998《鋼制壓力容器》SH30982000《石油化工塔器設計規(guī)范》JB7312008《鍋爐和壓力容器用鋼板》SY/T 05152007《油氣分離器規(guī)范》HGT216181998《絲網(wǎng)除沫器》2工藝參數(shù)及設備選型 工藝參數(shù)優(yōu)選分子篩脫水由吸附和再生兩部分組成，吸附采用雙塔流程，再生加熱氣和冷吹氣采用干氣，加熱方式采用導熱油爐加熱。選用4A分子篩脫水，其特性如下：分子篩粒子類型：分子篩的有效濕容量：8kg（水）/100kg（分子篩）分子篩堆積密度：660kg/m3分子篩比熱：（kg℃）操作周期為8小時。由HYSYS軟件計算出的基礎數(shù)據(jù)如下：原料氣壓力： 原料氣溫度：30℃床層溫度：35℃天然氣氣體流量：飽和含水量：天然氣相對濕度：100%、30℃下的密度：、30℃時粘度：再生加熱氣進吸附器的壓力：4500kPa再生加熱氣進吸附器的溫度：260℃再生加熱氣出吸附器的溫度：200℃再生氣在260℃、4500kPa下的密度：再生氣在260℃、4500kPa的熱焓：3826kJ/kg℃、4500kPa的熱焓：4226