【正文】 ，吸附周期采用 8 小時(shí)。 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(duì)脫水系統(tǒng)中主要設(shè)備進(jìn)行工藝計(jì)算，并確定主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸和型號(hào)。 5. 編寫 工程 設(shè)計(jì)書。 2) 貫徹“安全、可靠”的指導(dǎo)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(yùn)行。 4) 充分考慮環(huán)境保護(hù)，節(jié)約能源。 表 11 天然氣組成表（干基） 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℃ 、 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）。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(jìn)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(shí)進(jìn)行 。 組分 H2 He N2 CO2 C1 C2 mol% 組分 C3 iC4 nC4 iC5 nC5 C6+ mol% 表 13 兩塔方案（常規(guī)）時(shí)間分配表 吸附器 0～ 8h 8～ 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(yùn)行時(shí)，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(jiǎn)單，其吸附時(shí)間增長，能耗大大降低。由于設(shè)備數(shù)量的減少，操作維護(hù)費(fèi)用也將大大降低。且吸附、再生、冷卻過程為密閉過程，對(duì)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(gè)吸附周期作準(zhǔn)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(dǎo)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(jìn)入粉塵過濾器，造成粉塵過濾器濾網(wǎng)堵塞，裝置運(yùn)行不平穩(wěn)。 因此，本設(shè)計(jì)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(jìn)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(jìn)制冷單元。再生氣可以用干氣或原料氣，將氣體用熱油導(dǎo)熱的方式進(jìn)行加熱，加熱到一定溫度后，進(jìn) 入吸附塔再生。此時(shí)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(jìn)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(shí)，氣體從下向上流動(dòng)，一方面可以脫除靠近進(jìn)口端被吸附的物質(zhì)，并且不使其流過整個(gè)床層。 遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范 SY/T 00762020《天然 氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范》 HG/T 《 安全閥的設(shè)置和選用 》 SY/T 05242020《導(dǎo)熱油加熱爐系統(tǒng)規(guī)范》 GB/T 81632020《輸送流體用無縫鋼管》 GB/T 173952020《無縫鋼管尺寸、外形、重量及允許偏差》 GB 502512020《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 503502020《油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB 87701988《分子篩動(dòng)態(tài)水吸附測(cè)定方法》 GB/T 90192020《壓力容器公稱直徑》 GB 1501998《鋼制壓力容器》 SH30982020《石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范》 JB7312020《鍋爐和壓力容器用鋼板》 SY/T 05152020《油氣分離器規(guī)范》 HGT216181998《絲網(wǎng)除沫器》 2 工藝參數(shù)及設(shè)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(dǎo)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：直徑 球形 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(shí)，再生加熱時(shí)間為 小時(shí)，再生冷卻時(shí)間為 小時(shí)，操作切換時(shí)間為 小時(shí)。 由 HYSYS 軟件 計(jì)算 出 的基礎(chǔ)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(duì)濕度： 100% 天然氣在 、 30℃ 下的密度： 天然氣在 、 30℃ 時(shí)粘度： 再生加熱氣進(jìn)吸附 器 的壓力： 4500kPa 再生加熱氣進(jìn)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 再生氣在 ℃ 、 4500kPa 的熱焓： 4226kJ/kg 再生氣在 275℃ 、 4500kPa 的熱焓 ： 3780kJ/kg 干氣溫度： 30℃ 干氣壓力： 4500kPa 干氣將床層冷卻到： 30℃ 干氣在 30℃ 、 4500kPa 的密度： kg/m3 干氣在 30℃ 、 4500kPa 的熱焓： 4448 kJ/kg 干氣在 130℃ 、 4500kPa 的熱焓： 4193 kJ/kg 干氣在 30℃、 4500kPa 下的低位熱值： 49210 kJ/kg 物料平衡表 表 21 100104 m3/d 天然氣分子篩脫水裝置設(shè)計(jì) 物料表 物料流 1 2 3 4 5 6 7 氣體分率 1 1 1 1 1 0 溫度， ℃ 30 35 30 260 30 壓力， KPa 4500 4500 4500 4500 4480 4450 4450 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?dú)? 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 分子篩吸附器 的選型 分子篩脫水屬于吸附法脫水，一般用于水露點(diǎn)要求控制較低的場(chǎng)合，其露點(diǎn)深度可達(dá)到 90℃ ，保證含水量在 1ppm 以下。由于分子篩的吸附和再生過程中的溫度 \壓力的循環(huán)變化，分子篩干燥器的設(shè)計(jì)制造要求嚴(yán)格，成本較高。氣體從外表面進(jìn)入濾芯，雜質(zhì)被阻擋在濾體表面和內(nèi)部，在濾芯表面形成一層均勻的濾餅，由于顆粒的架橋效應(yīng)，而進(jìn)一步提高了過濾精度。 表 22 吸附器計(jì)算選型結(jié)果表 吸附器 內(nèi)徑（ mm） DN1600 設(shè)計(jì)壓力（ MPa） 5 設(shè)計(jì)溫度（℃） 300 床層高度（ mm） 3700 筒體壁厚（ mm） 39 筒體材料 16MnR（ Q345R） 操作周期（ h） 8（再生加熱時(shí)間 ，冷吹時(shí)間 ，切換時(shí)間 ） 封頭類型 橢圓式封頭 類型 立式 筒體高度（ mm） 4500 分子篩類型 4A 條形分子篩 裝填順序 由下至上 分子篩厚度（ mm） 2500 封頭 內(nèi)徑（ mm） 1600 材料 16MnR 低合金壓力容器用鋼 厚度（ mm） 12 質(zhì)量（ kg） 裙座 類型 圓筒形裙座 質(zhì)量（ kg） 壁厚（ mm） 12 外徑（ mm） 1624 高度（ m） 1 粉塵過濾器的選型 吸附塔單元后 ， 設(shè)置粉塵過濾器， 對(duì)天然氣進(jìn)行精細(xì)過濾，除去粒徑 ≥1 m的塵埃等。在氣質(zhì)惡化或長時(shí)問運(yùn)行后，濾芯的壓差會(huì)上升得很快，達(dá)到一定值時(shí)，就必須及時(shí)更換濾芯。減少已分離液體的攜帶量是提高分離效率的有益補(bǔ)充 。 SBFQ 型氣體過濾器是一種新型、高效氣體除塵設(shè)備，廣泛用于石油、天然氣工業(yè)部門一般含塵量的氣體主管線和旁通管。具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)、除塵效率高、操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。 表 23 粉塵過濾器規(guī)格 設(shè)備名稱 工藝參數(shù)及幾何尺寸 粉塵過濾器 工作溫度， ℃ 30 工作壓力， kPa 4500 氣體體積 流量， m3/h 過濾精度， μm 5 過濾器計(jì)算截面積， m2 過濾器選用外徑， mm 300 過濾器型號(hào) SBFQ 再生氣加熱爐 的選取 本設(shè)計(jì)主要采用導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱。導(dǎo)熱油在爐中加熱后 ,利用熱油泵將其送給各用熱設(shè)備 ,再返回爐中重新加熱 ,從而形成閉路循環(huán)。即可以大大降低高溫加熱系統(tǒng)的操作壓力和安全要求，提高 了系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性；可以在更寬的溫度范圍內(nèi)滿足不同溫度加熱、冷卻的工藝需求，或在同一個(gè)系統(tǒng)中用同一種導(dǎo)熱油同時(shí)實(shí)現(xiàn)高溫加熱和低溫冷卻的工藝要求。即可以減少加熱系統(tǒng)的初投資和操作費(fèi)用；在事故原因引起系統(tǒng)泄漏的情況下，導(dǎo)熱油與明火相遇時(shí)有可能發(fā)生燃燒，這是導(dǎo)熱油系統(tǒng)與水蒸氣系統(tǒng)相比所存在的問題。 工藝流程 主要設(shè)備有：導(dǎo)熱油爐、熱油主循環(huán)泵、熱油輔循環(huán)泵、膨脹罐。其加熱原理是燃料經(jīng)燃燒器充分燃燒后產(chǎn)生的高溫火焰和煙氣，通過輻射和對(duì)流方式加熱爐管中的導(dǎo)熱油，熱油達(dá)到設(shè)定的溫度后在主循環(huán)泵的驅(qū)動(dòng)下將熱能帶出，一部分以液相方式直接輸至再生氣加熱器加熱再生氣，另一部分則通過溫度控制流量調(diào)節(jié)閥與回流低溫?zé)嵊蜏p溫混合達(dá)到低溫位熱用戶其中低溫位系統(tǒng)設(shè)獨(dú)立的熱油輔循環(huán)泵提供系統(tǒng)循環(huán)動(dòng)力。導(dǎo)熱油受熱膨脹時(shí)的體積增加量由膨脹罐來吸收，儲(chǔ)油罐主要是用來存儲(chǔ)系統(tǒng)導(dǎo)熱油和接收膨脹罐溢流出的導(dǎo)熱油。由于油品儲(chǔ)運(yùn)加熱系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大，因此要求在導(dǎo)熱油供回油管道上設(shè)一旁通閥或壓控閥組，當(dāng)外界負(fù)荷降低時(shí)，導(dǎo)熱油的循環(huán)量下降，為了保證導(dǎo)熱油爐內(nèi)的流速，可打開旁通閥或壓控閥組，將一部分導(dǎo)熱油通過旁路回到導(dǎo)熱油爐，以增加進(jìn)入爐內(nèi)的導(dǎo)熱油流 量。 表 24 導(dǎo)熱油系統(tǒng)選型結(jié)果表 導(dǎo)熱油爐型號(hào) （ 125） Y/Q1200KW 導(dǎo)熱油型號(hào) YD— 325 導(dǎo)熱油流速（ m/s） 3 總循環(huán)油量（ m3/h） 另附導(dǎo)熱油爐 （ 125） Y/Q1200KW 和導(dǎo)熱油 YD— 325 的技術(shù)參數(shù)： 表 25 導(dǎo)熱油爐技術(shù)參數(shù) 參數(shù) 設(shè)備名稱 額定熱功率 (MW) 熱 效 率(%) 設(shè)計(jì)壓力（ MPa） 最高介質(zhì)溫度（℃） 循環(huán)油量（ m3/h） (100)Y/Q 80 1 350 65 表 26 YD— 325 導(dǎo)熱油工藝參數(shù)表 溫度（℃） 物理特性 50 100 150 200 250 300 350 密度（ kg/m3） 1007 972 936 910 874 845 821 比熱 C(kJ/kg計(jì)算結(jié)果及選型結(jié)果見表 27。s 工況下氣體的壓縮因子 型式 立式重力式 計(jì) 算 值 f其主要參數(shù)如表 28： 表 27 再生分離器計(jì)算結(jié)果及選型結(jié)果 設(shè)備名稱 工藝參數(shù)及幾何尺寸 再生氣分離器 原 始 數(shù) 據(jù) 操作溫 度，℃ 30 操作壓力， MPa 工況下氣體流量， m/s 工況下氣相密度， kg/m3 工況下液相密度， kg/m3 1005 工況下氣體粘度， mPa σs 為 245MP。 管線選型結(jié)果如表 29 所示。 按全部脫去考慮，需脫水量： hkg / 0 0 7 3 60 0 1 1 1 ???? 。 操作條件 （ 30℃ ， ） 下氣體體積流量： Q=操作條件 （ 30℃ ，