【正文】 ing this method cannot be removal. The methods removals of water vapor in nature gas have absorption, adhesion, condensation and supersonic, this article is the application absorption method of TEG dehydration. Article based on the principle of TEG dehydration, and the classic TEG dehydration process, then bined daily processing capacity with other relevant Physical Chemistry parameters of the known natural gas, after a rigorous theoretical calculation and strict implementation of the current industryrelated standards, designed the absorption tower, rebuilder, according to process requirements Selected the TEG circulation pump.Keywords: TEG dehydration。 reboiler。油氣儲(chǔ)運(yùn)工程研究方向眾多，本課題要研究的只是天然氣凈化中的脫水環(huán)節(jié)。本課題采用的是使用較為廣泛的三甘醇吸收法脫水。為了對天然氣三甘醇脫水有一個(gè)更加系統(tǒng)、全面的了解，綜合利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行2022104 m3/d 天然氣三甘醇脫水裝置工藝設(shè)計(jì)。 天然氣三甘醇脫水國內(nèi)外現(xiàn)狀 三甘醇脫水系統(tǒng)三甘醇作為脫水劑其優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)對比如表 11 所示；表 11 三甘醇作為脫水劑其優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)對比優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)①具有 DEG 的優(yōu)點(diǎn)， ②理論熱分解溫度較DEG 高，③獲得露點(diǎn)降較大，④蒸汽壓較 DEG 低，蒸發(fā)損失小，⑤投資及操作費(fèi)用較 DEG 低。三甘醇脫水系統(tǒng)在天然氣工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。所以， 三甘醇脫水的投資和運(yùn)行成本比較高。雖然性能很好，但是也存在很多問題。例如四川大天池天然重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論2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，三甘醇消耗逐漸增加。 吸收塔吸收塔是三甘醇脫水裝置最主要的設(shè)備，通常由底部的進(jìn)口氣滌器（洗滌器） 、中部的吸收段和頂部的捕露器 3 部分組成。吸收塔分為板式塔和填料塔 2 種類型。實(shí)踐證明，任何泡罩式甘醇吸收塔至少要有 4 塊實(shí)際塔板數(shù)才能有良好的脫水效果，一般采用4～12 塊。在國外塔的發(fā)展方向主要是：“要求在提高處理能力和筒化結(jié)構(gòu)”的前提下，保持一定的彈性操作和適當(dāng)?shù)膲毫担⒈M量提高塔盤的效率。目前，我國常用的板式塔型仍為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔和舌形塔等，填料種類除拉西環(huán)、鮑爾環(huán)外，階梯環(huán)以及波紋填料、金屬絲網(wǎng)填料等規(guī)整填料也常采用。對多降液管塔盤、導(dǎo)向篩板、網(wǎng)孔塔盤等，也都作了較多的研究，并推廣應(yīng)用于生產(chǎn)。 重沸器 重沸器的作用是用來提供熱量將富三甘醇加熱至一定溫度，使富三甘醇中所吸收的水分汽化并從精餾柱頂排放，同時(shí)提供回流熱負(fù)荷及補(bǔ)充散熱損失。在三甘醇脫水系統(tǒng)中重沸器通常為臥式容器，采用釜式結(jié)構(gòu)，一般采用火管直接加熱、水蒸氣或熱油間接加熱、電加熱以及廢氣加熱等 4 種加熱形式。不論采用何種熱源，重沸器內(nèi)三甘醇溶液液位應(yīng)比頂部傳熱管高 150mm。CQ 系列磁力離心泵和KIMRAY 三甘醇泵都能夠有效地解決泄漏問題，KIMRAY 三甘醇泵還能節(jié)能減耗。泵的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)以靜密封取代動(dòng)密封，使泵的過流部件完全處于密封狀態(tài)，從而保證介質(zhì)與外界的隔絕，徹底解決了機(jī)械密封不能解決的跑、冒、滴、漏等弊端。三甘醇脫水系統(tǒng)的KIMRAY泵具有以下優(yōu)點(diǎn)：①不需額外的動(dòng)力，節(jié)能環(huán)保，符合當(dāng)前創(chuàng)建資源節(jié)約型社會(huì)和創(chuàng)建環(huán)境友好型社會(huì)的時(shí)代主題。③泵殼體上沒有動(dòng)密封，有效防止了三甘醇泄漏。原料氣組成如表 12 所示（mol%） （干基）：表 12 原料天然氣組分組分 mol%N2 CO2 He Methane Ethane Propane 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論4iButane 續(xù)表nButane iPentane nPentane nHexane nHeptanes nOctane nNonane nDecane nC11 nC12 nC13 nC14 Total 遵循的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)[1] SY/T 05151997 《油氣分離器規(guī)范》 [2] SY/T 00762022 《天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范》[3] SY/T 06022022 《甘醇型天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范》 [4] SY/T00101996 《氣田集氣工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 [5] SH 30982022 《石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范》[6] JBT 47371995 《橢圓形封頭》[7] SY 00312022《石油工業(yè)用加熱爐安全規(guī)程》[8] SY/T 00032022 《石油天然氣工程制圖標(biāo)準(zhǔn)》 [9] GB 1511999 《管殼式換熱器》 [5] JBT 47102022 《鋼制壓力容器》[13] GBT 90192022 《壓力容器公稱直徑》[14] 《固定式壓力容器》[15] GB500112022 《建筑物抗震設(shè)計(jì)》 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 緒論5[16] SY/T 05042022 《石油工業(yè)用加熱爐型式與基本參數(shù)》重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)52 吸收塔設(shè)計(jì) 吸收塔選型根據(jù)本課題采用的脫水劑為三甘醇，根據(jù) SY/T0076—2022 中 要求，吸收塔選擇板式塔。表 21 各種塔盤比較塔盤形式 蒸氣量 液量 效率 操作彈性 壓力降 價(jià)格 可靠性泡罩 良 優(yōu) 良 超 差 良 優(yōu)篩板塔 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 良 優(yōu) 超 良浮閥 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 良 優(yōu) 優(yōu)穿流式 優(yōu) 超 差 差 優(yōu) 超 可表 22 各種板式塔的優(yōu)缺點(diǎn)及用途塔盤形式 結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 用途圓形泡罩 復(fù)雜1 彈性好；2無泄漏1 費(fèi)用高；2板間距大；3壓力降比較多適用于特定要求的場合泡罩型S 型泡罩 稍簡單簡化了泡罩的形式，因此性能相似1 費(fèi)用高；2板間距大；3壓力降比較多適用于特定要求的場合多條浮閥 簡單浮閥型重盤式浮閥有簡單和稍復(fù)雜的1 操作彈性好；2 塔板效率高；3 處理能力較沒有特別的缺點(diǎn)適用于加壓及常壓下的氣液傳質(zhì)過程重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)6續(xù)表T 形浮閥 簡單 大篩板（溢流式） 簡單1 正常負(fù)荷下的效率好；2 費(fèi)用最低；3 壓力降小波紋篩板 簡單1 比篩板塔壓力降稍高，但是具有同樣的優(yōu)點(diǎn)；2 氣液分不好1 穩(wěn)定操作范圍窄；2 要么擴(kuò)大孔徑，否則易堵物料；3 容易發(fā)生液體泄漏適用于處理量變動(dòng)較少且不析出固體物的系統(tǒng)柵板 簡單1 處理能力大；2 壓力降??；3 費(fèi)用便宜1 塔板效率地；2 彈性較??；3 處理量少時(shí)，效率劇烈下降適用于粗蒸餾 通過以上表 21 和表 22 個(gè)表的比較，結(jié)合課題要求，根據(jù) SY/T0076—2022 中的 要求，綜合考慮各方面的因素后，筆者決定本課題中選擇吸收塔的塔板為圓形泡罩型塔板。根據(jù)表 13 中的數(shù)據(jù)及各組分相對分子質(zhì)量；由公式 21， ? 22空天空天 M??s由公式 22，相對密度 ，天然氣的擬臨界壓力和溫度按下式計(jì)算；.?? ? ? 24重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)7式中 Ppc——天然氣擬臨界壓力，Mpa；Tpc——天然氣擬臨界溫度，K；S——天然氣相對密度。根據(jù)三甘醇脫水系統(tǒng)操作溫度推薦值為 27～38℃ [1]，由于原料氣的溫度為 40℃，在進(jìn)入吸收塔之前要進(jìn)行了節(jié)流降壓，選取進(jìn)入吸收塔的原料氣溫度為 27℃，27℃對應(yīng)的壓力為 ，經(jīng)計(jì)算 、 ，查圖 21 ??Z ?式中 ρ——天然氣在任意壓力、溫度下的密度，kg/m 3；p——天然氣的絕對壓力，kPa；Z——天然氣壓縮因子T——天然氣的絕對溫度，K。?天?假設(shè)產(chǎn)品氣的露點(diǎn)要求為≤5℃。查圖 22 后可知要達(dá)到此要求需要的進(jìn)塔貧 TEG 的濃度至少應(yīng)為 98%。yVG??式中 G——脫出的水量，kg/h；V——進(jìn)入吸收塔天然氣的量，m 3/h；y——進(jìn)入吸收塔的天然氣含水量，g/m 3；y＇ ——離開吸收塔的天然氣含水量，g/m 3。式中 a——吸收天然氣中 1kg 水量所需的貧 TEG 的量，一般 a 取 ～ 3；V＇ ——進(jìn)入吸收塔天 TEG 的量，m 3/h；根據(jù)課題給出的條件經(jīng)查圖 23 后可知在 27℃、 濕天然氣中的飽和含水量，在14℃、（忽略塔內(nèi)壓降）產(chǎn)品氣中的飽和含水量為 。hkgG/518?hmV/39。 211VKLA?式中 L——TEG 溶液循環(huán)量， mol/h；V——天然氣流量，mol/h；K——?dú)庀嘀兴c TEG 溶液中液相水之間的平衡常數(shù)。 平衡常數(shù) K 與 TEG 溶液濃度有關(guān)。 TEG水天然氣系統(tǒng)中的液相系為非理想液態(tài)體統(tǒng)。 213?0y?式中 y0——與純相態(tài)水呈平衡狀態(tài)的含飽和水汽的氣體中，水汽的摩爾分?jǐn)?shù)，已知操作壓力和溫度，可由圖 23 查出；γ——TEG 溶液水的活性系數(shù)，可由圖 24 查出。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)11 ??式中 GW——TEG 溶液中水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；x——TEG 溶液中水的摩爾分?jǐn)?shù)。在 TEG 吸收塔實(shí)際的操作中，由于塔內(nèi)氣液兩相接觸時(shí)間有限，每塊塔板上都不會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài)。根據(jù)公式 210，由圖 23 查出在操作條件下入塔濕天然氣與出塔干天然氣的含水量分別為；WN+1=W1=。 吸收塔塔徑的確定由于本課題中給出的最大處理量 2200104m3/d 比較大，如果只用一個(gè)吸收塔，在計(jì)算后得出的吸收塔塔徑勢必會(huì)很大，這樣就會(huì)給生產(chǎn)廠家?guī)碇圃斓睦щy，產(chǎn)品很難達(dá)標(biāo)，即使生產(chǎn)出了合格廠品，在安裝及運(yùn)輸?shù)倪^程中也會(huì)遇到很多困難，因此，重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)13經(jīng)多方面考慮后，筆者認(rèn)為本課題中選擇 10 套相同的處理裝置是可行的，這樣每一套的負(fù)荷就變小了，相應(yīng)的塔徑也就減小，生產(chǎn)、安裝也就能達(dá)到要求。 222nQMG017.?式中 Q——基準(zhǔn)狀態(tài)下被處理天然氣的體積流量， m3/d。將課題給出的天然氣的最大處理量 Qn 及 t 帶入公式 223 得到每套脫水裝置的處理量為： d/???? 將 Q 及 Mn 帶入公式 222 得到： hkgG/7..36.. 44在 t=35℃是，查得 TEG 密度 ρl=1140kg/m3,將前面已經(jīng)計(jì)算出來 ρg 帶入公式 221中，取 C=550,板間距為 700mm，得到： ]).14/[(][ ?????由于此方法在計(jì)算過程中比較保守，因此,此計(jì)算結(jié)果要比實(shí)際的結(jié)果要大，經(jīng)整圓后，筆者決定吸收塔直徑 D=1400mm。因此，應(yīng)根據(jù)氣液流量及塔盤特點(diǎn)，選擇液流形式。 [3]重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收塔設(shè)計(jì)142）圓泡罩的選型塔板上設(shè)有若干圓形泡罩，泡罩上開有一定數(shù)量的齒縫，泡罩內(nèi)有升氣管，氣體由升氣管進(jìn)入，經(jīng)環(huán)形截面及回轉(zhuǎn)通道由齒縫流出，與塔板上的液層進(jìn)行氣液接觸