安全經(jīng)驗分享

1、二〇一一年六月,,,西南油氣田分公司 采氣技能培訓基地,三甘醇脫水流程及設備原理,學習天然氣脫水的基礎知識 了解三甘醇脫水裝置單體設備結構與原理,培訓目的：,安全經(jīng)驗分享 天然氣脫水基礎 單體設備結構及原理,目 錄,前 言,剛從井里采出來的天然氣里充滿了飽和水蒸氣。水蒸汽可能是天然氣中最令人討厭的雜質(zhì)。天然氣被壓縮或冷卻時，水蒸汽會轉變成液態(tài)或固態(tài)。液態(tài)水會加速設備的腐蝕，降低輸氣效率；而固態(tài)的冰則會堵塞閥門、管件甚至輸

2、氣管線。為避免出現(xiàn)這些問題，在天然氣進入輸氣管網(wǎng)之前，必須除掉其中的部份水蒸氣。 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。,天然氣脫水基礎,天然氣脫水基礎,1．水蒸汽的危害 A．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。 B．當管輸壓力和環(huán)境溫度變化時，可能引起水汽從天然氣中析出形成液態(tài)水，在一定條件下還會與烷烴分子等形成固態(tài)水合物，這些物質(zhì)的存在會增

3、加輸壓，減少管線的輸氣能力；嚴重時還會堵塞閥門、管線等，影響平穩(wěn)輸氣。 C．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。,天然氣脫水基礎,2．水合物 生成條件： A.液態(tài)水的存在；B.低溫；C.高壓；D.其它條件。 預防方法： A.提高天然氣的溫度；B.加注防凍

4、劑；C.干燥氣體。 解堵措施： A.注防凍劑；B.加熱法；C.降壓解堵法。,天然氣脫水基礎,3．含水量的影響因素 A.壓力不變的情況下，溫度越高，水汽含量越多； B.溫度不變的情況下，壓力升高，水汽含量減少； C.氣體分子量越高，則單位體積內(nèi)的水汽含量越少； D.天然氣含氮氣時，水汽含量減少； E.當含CO2和H2S時，水汽含量增多。,4．脫水指標 常用于表示天然氣含水量： A.相對

5、濕度；B.絕對濕度；C.露點。 脫水指標 A．絕對含水量：在一定溫度壓力條件下，單位體積天然氣中含有水汽的重量，毫克/標方； B．露點溫度: 露點即是在一定壓力下，水蒸氣開始冷凝變?yōu)橐后w時的溫度。 C．露點降：在一定操作壓力下，原料氣溫度與脫水后干氣露點溫度之差。,天然氣脫水基礎,5．脫水方法 常用的脫水方法： 低溫分離 固體吸附法 溶劑吸收法 新工藝方法： 膜法脫水,天然氣脫水基礎,6．脫水劑的

6、要求 （1）對天然氣有較高的脫水深度 （2）選擇吸收 （3）熱作用和化學反應穩(wěn)定 （4）蒸汽壓低 （5）粘度小 （6）對設備無腐蝕 （7）密度小 （8）容易再生 （9）價格低廉、易于獲得,天然氣脫水基礎,7．三甘醇性質(zhì)    A.主要物理性質(zhì) 顏色：無色或稍帶淡黃色的粘稠液體； 分子量：150.2，沸點：285

7、.5℃ 比重：1.1254（一物理大氣壓，20℃） 理論熱分解溫度：206.7℃ 冰點：-7.2℃； 蒸氣壓（25℃）：≤ 1.33Pa 可燃極限：0.9-9.2% 粘度（60℃）：9.6×10-3Pa·S,天然氣脫水基礎,B.分子式 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。

8、 CH2—O—CH2—CH2—OH CH2—O—CH2—CH2—OH,,天然氣脫水基礎,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,原料氣,乙二醇貧液,乙二醇貧液,,,低溫分離器,三相分離器,原料氣預冷器,原料氣預冷器,原料氣預冷器,原料氣預冷器,至

9、燃料氣系統(tǒng),,,,,,,,至凝析油穩(wěn)定裝置,至乙二醇再生及注醇裝置,干氣過濾分離器,低溫分離裝置,醇烴加熱器,干氣外輸,,,,,,,,,天然氣脫水基礎,天然氣脫水基礎,三甘醇脫水主要工藝流程，可分為兩個： 低溫高壓(天然氣脫水) 系統(tǒng) 高溫低壓(甘醇再生) 系統(tǒng),天然氣脫水基礎,天然氣流程：

10、 濕氣通過入口分離器，除去液態(tài)烴和固態(tài)雜質(zhì)后，進入吸收塔底部。 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)頂部的捕露網(wǎng)將夾帶的液體留下。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)后進入銷售輸氣管網(wǎng)。,天然氣脫水基礎,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

11、,天然氣脫水基礎,天然氣脫水基礎,甘醇流程： 貧甘醇沿沿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。吸滿了水的甘醇(富甘醇)從塔底排出，經(jīng)過貧甘醇緩沖器中的大的預熱盤管后，通過閃蒸罐過濾器后進入重沸器上的精餾柱頂部。,天然氣脫水基礎,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。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

12、蒸氣則從精餾柱頂部出來，被送入灼燒爐。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)。,天然氣脫水基礎,TEG循環(huán)系統(tǒng)（引進100萬裝置） 貧甘醇→吸收塔（變成富液）→液位調(diào)節(jié) →緩沖罐（一次換熱）→閃蒸罐（閃蒸）→活性炭過濾器→機械過濾器→精餾柱（二次換熱）→緩沖罐（三次換熱）→甘醇再生器（精餾柱、重沸器）→緩沖罐貧/富液換

13、熱→水浴冷卻器→甘醇泵（升壓）→貧甘醇/干氣換熱器→吸收塔（脫水）,天然氣脫水基礎,天然氣脫水基礎,燃料氣系統(tǒng) 酸性天然氣→節(jié)流→換熱器→脫硫塔→凈化氣過濾器→節(jié)流→計量→作重沸器燃料氣和發(fā)電機組用氣 干天然氣→緩沖罐換熱→節(jié)流→燃料氣分離器→計量→節(jié)流→與閃蒸氣混合 與重沸器再生氣混合 →灼燒爐 汽提氣,,天然氣脫水基礎,儀表風系統(tǒng)

14、 濕空氣→過濾器→空壓機→冷卻器→穩(wěn)壓罐→油水分離器→空氣干燥器→儀表風罐→各氣動儀表,天然氣脫水基礎,脫水單體設備介紹,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。 種類：吸收塔分為板式塔（逐級接觸式）和填料塔（微分接觸式）。塔板結構有浮閥、泡罩和篩孔。 結構：板式塔由一個園柱形的殼體及其中按一定間距水平設置的若干塊塔板組成。主要有泡罩塔板和浮閥塔板。,,維護要點：

15、 A.密切注意產(chǎn)品氣分析記錄，根據(jù)產(chǎn)品氣的含水量，原料氣進氣量、含水量，隨時調(diào)整TEG的循環(huán)量，保證產(chǎn)品氣質(zhì)。 B.經(jīng)常觀察吸收塔的液位，防止TEG液位過低和分離段液位過高。 C.經(jīng)常觀察吸收塔壓差，防止三甘醇溶液嚴重出現(xiàn)被 產(chǎn)品氣帶走的現(xiàn)象。,脫水單體設備介紹,脫水單體設備介紹,2．閃蒸罐： 除去進入富液中的輕烴組分，減少再生塔負荷。閃蒸罐壓力為0.4-0.55MPa。,脫水裝置單體設備介紹,3、過濾分離器

16、作用：過濾分離器用于氣體的深度凈化處理，以除去天然氣中微小液、固體雜質(zhì)。常用于脫水、脫硫、壓縮機組等裝置前的氣體凈化。結構： 過濾分離器主要由筒體、儲液罐、濾芯、除霧器、快開盲板等幾部分組成。其上設有天然氣入口、天然氣出口、 排污口。,4、機械過濾器、活性碳過濾器,機械過濾器用于除去被入口分離器不能除盡的原料氣攜帶的固相雜質(zhì)、設備腐蝕產(chǎn)物。 活性碳過濾器用于除去被入口分離器不能除盡的原料氣攜帶的固相和液相雜質(zhì)、烴

17、類物質(zhì)、三甘醇變質(zhì)產(chǎn)物、設備腐蝕產(chǎn)物等?；钚蕴寄転V去甘醇中的烴、氣井處理化學劑、壓縮機油和其它雜質(zhì)，從而有效地消除大部份起泡問題。,5．甘醇再生器： 重沸器：提供熱量，通過簡單的分離（利用水與甘醇沸點差）使甘醇與水分離的設備。 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。 緩沖罐：提濃TEG，給TEG貧液，富液提供熱交換的場所。 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

18、用汽提氣對甘醇進行提濃的場所。,脫水單體設備介紹,富液精餾柱,精餾柱通常是一個填料塔，裝在重沸器頂部，通過分餾將甘醇和水分離。填料通常是鞍形瓷片，為防止破裂也可用304不銹鋼環(huán)。,緩沖罐,緩沖罐主要由富液/貧液換熱盤管、燃料氣/貧液換熱盤管組成。該設備通常都裝有一個甘醇熱交換盤管，讓從重沸器流下來的貧甘醇冷卻和給到精餾柱去的富甘醇預熱。通過罐體表面的熱輻射，貧甘醇也能降一些溫。因此，緩沖罐一般不采取保溫措施。也可采用水冷卻的辦法來幫助

19、控制貧甘醇的溫度。,重沸器,重沸器是提供熱量、通過簡單的分餾使甘醇和水分離的設備。現(xiàn)場的脫水裝置使用的重沸器一般都采用直燃式火管，用部份干氣作為燃料。加熱部件通常是一個U形管。,三甘醇在重沸器中的溫度應為200-204℃。不使用氣提汽，用一般的重沸器再生出的貧甘醇濃度最大約為98.8％。柱頂溫度為107℃。 提高甘醇貧液的方法： 減壓再生 汽提氣

20、 共沸再生,脫水單體設備介紹,6、UNION泵,三甘醇電動循環(huán)泵是將從緩沖罐來的低壓貧甘醇升壓至吸收塔的工作壓力后，再輸送入吸收塔內(nèi)，以此來實現(xiàn)脫水裝置中三甘醇的循環(huán)。一套脫水裝置一般安裝有兩臺循環(huán)泵，互為備用，以保證脫水裝置三甘醇的正常循環(huán)。,,當活塞向右運動時，活塞套內(nèi)的體積空間增大，壓力降低，此時排液閥關閉，進液閥打開，甘醇被吸入活塞套內(nèi)，直至活塞運動到右死點位置時完成吸入過程；當活塞向左運

21、動時活塞套內(nèi)的體積空間縮小，壓力增加，此時進液閥關閉，當活塞套內(nèi)的壓力略大于出口管線的壓力時，排液閥被打開，三甘醇排出。直至活塞運動到左死點位置時排液過程完成。,7. 灼燒爐： 含硫天然氣脫水后產(chǎn)生的再生氣中含有一定量的硫化氫氣體和烴類氣體，硫化氫氣體不能直接排放，應通過灼燒爐轉換成二氧化硫后再進行排放。,脫水單體設備介紹,脫水裝置運行主要參數(shù)分析,1．溫度 ◆脫水裝置的脫水效率對來氣的溫度特別敏感。在常壓下，來氣溫度升

22、高，氣中的水含量亦升高。入口溫度升高，甘醇的蒸發(fā)損失也增大。 ◆ 10℃被認為是甘醇脫水的最低操作溫度。 貧甘醇進入吸收塔的溫度至少應高于天然氣入口溫度10°F(5℃)，以防烴類在吸收塔內(nèi)冷凝而引起發(fā)泡。貧甘醇溫度太高常造成甘醇損失增大和脫水不深。,◆重沸器的溫度和壓力決定著貧甘醇的濃度，在204 ℃以下，重沸器的溫度提高有利于再生出高濃度的貧甘醇。 ◆精餾柱頂部的溫度也很重要，它關系到水的蒸發(fā)和甘醇的回流，不應太高和

23、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。,脫水裝置運行主要參數(shù)分析,2．壓力 在常溫下，壓力降低，入口天然氣中水的含量增加。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。 平時應注意閃蒸罐的壓力和吸收塔的壓差。,脫水裝置運行主要參數(shù)分析,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)。脫去1kg水需要25-60L

24、三甘醇。 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。如果循環(huán)量太大，特別是超過裝置的設計能力，會使重沸器過載而降低甘醇的再生的濃度，同時也造成塔內(nèi)氣─液兩相接觸又不充分和增加泵的維護工作量。循環(huán)量過大同樣會造成甘醇的損失量升高。,脫水裝置運行主要參數(shù)分析,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降。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。進入吸收塔內(nèi)的甘醇濃度越高，它的脫水效果就越好。,