油氣集輸課程設(shè)計--某三甘醇天然氣脫水工藝設(shè)計—甘醇循環(huán)量計算

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　院（系）:石油與天然氣工程學(xué)院 專業(yè)班級: 油氣儲運 </p><p>　　學(xué)生姓名: 學(xué) 號: </p><p>　　設(shè)計地點（單位）

2、 </p><p>　　設(shè)計題目: 某三甘醇天然氣脫水工藝設(shè)計—甘醇循環(huán)量計算 </p><p>　　完成日期：2014 年 6月 20 日 </p><p>　　指導(dǎo)教師評語: </p><p>　　成績（五級記分制）:

3、 </p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字）: </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　甘醇吸收法脫水利用甘醇溶劑不與天然氣中的水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特點，只對水有很好的溶解能力，溶水后蒸氣壓很低且可再生和循環(huán)使用的特點，將天然氣中水汽脫出。脫水后的干氣水

4、露點達—30℃，可滿足淺冷回收輕烴凝液的要求。相比較其他脫水工藝，甘醇作為吸收劑對天然氣中的水蒸氣親和能力強、熱穩(wěn)定性好、溶水后粘度小，對天然氣和液烴的溶解度較低，起泡和乳化傾向小，對設(shè)備無腐蝕性，成本低和運行可靠，經(jīng)濟效益較好，因此得到更廣泛的應(yīng)用。通過對三甘醇脫水工藝參數(shù)的選擇和相關(guān)設(shè)備尺寸的估算，對整個工藝中的吸收塔進行了物料衡算，對塔高、塔徑進行了確定，對踏板各項參數(shù)的計算及相關(guān)設(shè)備的選型。并通過對工藝方法和工藝參數(shù)的詳細分析，

5、驗證了文章中天然氣脫水工藝設(shè)計的合理性，本文著重介紹三甘醇脫水循環(huán)量的計算和循環(huán)量對脫水的影響。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：三甘醇脫水 工藝設(shè)計 循環(huán)量 影響</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p><b>　　1

6、 設(shè)計參數(shù)1</b></p><p>　　2 天然氣脫水設(shè)計規(guī)范3</p><p>　　2.1甘醇吸收法脫水3</p><p>　　2.1.2工藝參數(shù)3</p><p>　　2.2甘醇循環(huán)量4</p><p>　　2.3甘醇循環(huán)流量計算公式:4</p><p><b

7、>　　2.4實例計算5</b></p><p>　　2.4.1三甘醇循環(huán)量的計算5</p><p>　　2.4.2貧甘醇流量6</p><p>　　2.4.3富甘醇流量6</p><p>　　2.5 TEG循環(huán)量對天然氣脫水效果的影響6</p><p><b>　　3總結(jié)8<

8、;/b></p><p><b>　　參考文獻9</b></p><p><b>　　1 設(shè)計參數(shù)</b></p><p><b>　　基礎(chǔ)資料：</b></p><p><b>　　天然氣組成如下表：</b></p><p&g

9、t;　　原料氣處理量 40×104m3/d</p><p>　　原料氣露點 30~36 ºC</p><p>　　原料氣壓力 6MPa (g)</p><p>　　擬建天然氣脫水裝置產(chǎn)品氣為干凈化天然氣，該產(chǎn)品氣質(zhì)量符合國家標準《天然氣》（GB17820-1999）中二類氣的技術(shù)指標。其有關(guān)參數(shù)如下：</p

10、><p>　　產(chǎn)品氣質(zhì)量 40×104m3/d</p><p>　　產(chǎn)品氣溫度 ≤40 ºC</p><p>　　產(chǎn)品氣壓力 1.9~2.1mpa</p><p>　　H2S含量 ≤20mg/m3</p><p>　　總硫含量（以硫計） ≤

11、200mg/m3</p><p>　　CO2含量 ≤3%</p><p>　　水露點 ≤-8 ºC(在2.1mpa條件下)</p><p>　　2 天然氣脫水設(shè)計規(guī)范</p><p>　　2.1甘醇吸收法脫水</p><p><b>　　2.1.1工藝方法</b&

12、gt;</p><p>　?、俑蚀嘉辗撍擞糜诿撍筇烊粴馑饵c不低于-15℃的場合。</p><p>　　②甘醇吸收法脫水主要使用二甘醇或只甘醇做吸收劑，應(yīng)根據(jù)脫水深度的要求進行綜合經(jīng)濟比較選擇吸收劑。</p><p>　?、鄹蚀嘉辗撍墓に囉嬎恪?lt;/p><p>　?、芨蚀济撍b置分為吸收與甘醇再生兩部分，一般包括進口分離器、甘醇

13、一氣體吸收塔、氣體一貧甘醇換熱器、甘醇再生塔及重沸器、甘醇循環(huán)泵、過濾器、貧富甘醇換熱器和甘醇閃蒸分離器等。</p><p>　?、葚毟蚀歼M入甘醇一氣體吸收塔之前宜用脫水后的氣體進行冷卻。</p><p>　　⑥甘醇閃蒸分離器的設(shè)置宜符合下列要求:</p><p>　　1）富甘醇中有值得回收的烴類，或存在酸性氣體能引起嚴重腐蝕時，或使用氣動泵作為甘醇循環(huán)泵時，宜設(shè)甘

14、醇閃蒸分離器。</p><p>　　2）甘醇閃蒸分離器可設(shè)置在貧富甘醇換熱器的上游或下游，閃蒸出的天然氣可作燃料，含硫化氫的閃蒸氣宜去火炬或廢氣焚燒爐。</p><p>　　⑦重沸器可采用燃料氣直接燃燒加熱、熱媒加熱、電加熱或其他熱源。設(shè)置在處理廠內(nèi)的脫水裝置的重沸器熱源宜與廠內(nèi)供熱系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。</p><p>　?、喔桓蚀歼M甘醇再生塔前應(yīng)設(shè)置顆粒過濾器和活性炭過

15、濾器，活性炭過濾器宜設(shè)置在顆粒過濾器之后。</p><p>　　⑨要求得到高濃度的貧一甘醇而達不到要求時，根據(jù)工藝需要和經(jīng)濟比較進行選取，較常用的甘醇再生方法有汽提再生法和減壓再生法。</p><p>　?、馄嵩偕ǖ脑O(shè)計應(yīng)符合下列要求:</p><p>　　1）汽提氣宜用干燥過的天然氣在貧液精餾柱下方通人，汽提氣應(yīng)預(yù)熱。</p><p>

16、　　2）三甘醇再生汽提氣量可估算。</p><p>　　3）甘醇再生塔頂應(yīng)設(shè)回流冷凝器。利用甘醇一氣體吸收塔底來的富甘醇冷卻塔頂?shù)恼羝?，富甘醇進出口宜設(shè)旁路控制塔頂溫度。回流冷凝器的熱負荷可取重沸器內(nèi)甘醇吸收的水全部汽化所需熱負荷的25%。只在冬季運行的小型裝置可在塔頂裝散熱翅片產(chǎn)生回流。減壓再生法適用于處理規(guī)模較大，且不適合汽提的場合。</p><p><b>　　2.1.2

17、工藝參數(shù)</b></p><p>　　①進吸收塔的天然氣溫度宜維持在15℃～48℃，如果大于48℃，宜在進口分離器之前設(shè)置冷卻設(shè)施;如果低于15℃，宜在分離器后設(shè)置加熱設(shè)施。</p><p>　?、谶M人吸收塔頂層塔板的貧甘醇溫度宜冷卻到比氣流溫度高6℃～16℃，且貧甘醇進塔溫度宜低于60℃。</p><p>　?、鄹蚀佳h(huán)量的確定應(yīng)考慮吸收塔進口處甘醇的

18、濃度、塔盤數(shù)(或填料高度)和要求的露點降。每吸收1 kg水所需甘醇的循環(huán)量:三甘醇為0.02m3 ～0.03m3，二甘醇為0. 04m3～0.1m3。</p><p>　　④吸收塔的操作壓力一般宜大于或等于2.5MPa，但一般不宜超過10.0MPa。</p><p>　　⑤甘醇閃蒸分離器操作壓力宜為0.27MPa～O. 62MPa，宜先換熱后閃蒸，或在閃蒸分離器內(nèi)設(shè)加熱盤管。分離器液相停留

19、時間宜為10min～20min。</p><p>　　⑥常壓再生時，重沸器內(nèi)三甘醇溶液溫度不應(yīng)超過204℃，二甘醇溶液溫度不應(yīng)超過162℃。</p><p>　?、哒２僮髌陂g，三甘醇損耗量宜小于15mg/m3(天然氣)。二甘醇損耗量宜小于22mg/m3(天然氣)。</p><p><b>　　2.2甘醇循環(huán)量</b></p>&

20、lt;p>　　當吸收塔的塔板數(shù)和貧甘醇濃度確定之后，飽和氣體露點降就是甘醇循環(huán)量的函數(shù)了。與氣體接觸的甘醇進入得越多，從氣體中脫除的水蒸氣也越多。但是，甘醇循環(huán)量僅控制著總的被清除的水量。能夠保證甘醇與氣體接觸較好的最小循環(huán)量大約是脫除每1kg需16.7L的甘醇；保證最大循環(huán)量為清除1kg水58.4L甘醇；而最常用的范圍是吸收1kg水需25～60L三甘醇溶液。</p><p>　　循環(huán)量過大會使再沸器超載，

21、還會妨礙甘醇的再生。再沸器所需的熱量痛循環(huán)量成正比。因此，增加循環(huán)量就有可能降低再沸器的溫度。貧甘醇濃度的減小，實際上降低了氣體中被甘醇清除的水量。只有當再沸器溫度保持恒定時，增加循環(huán)量才會降低氣體的露點，故甘醇循環(huán)量不宜超過33L/kg水。</p><p>　　2.3甘醇循環(huán)流量計算公式:</p><p><b>　　式中:</b></p><p

22、>　　—甘醇循環(huán)量(甘醇循環(huán)流率)，單位為立方米每小時(m3/h)；</p><p>　　—每吸收1kg水所需甘醇循環(huán)量，單位為立方米每千克(m3/kg)；</p><p>　　—吸收塔每小時的脫水量，單位為千克每小時(kg/h)。</p><p><b>　　2.4實例計算</b></p><p>　　2.4.1

23、三甘醇循環(huán)量的計算</p><p>　　由查表(圖2.1)得到天然氣含水量為790kg/106m3。所以，</p><p>　　進料氣帶入的水量為：Kg水/h；</p><p>　　三甘醇循環(huán)量按脫除進料氣帶入的全部水量計算，此法雖然保守，但卻比較安全。</p><p>　　三甘醇循環(huán)流量為：；</p><p>　　貧

24、甘醇濃度為98.8%（），在吸收操作溫度32下的密度為1.11；</p><p>　　因此其質(zhì)量循環(huán)流量為：。</p><p>　　圖2.1 天然氣的露點</p><p>　　2.4.2貧甘醇流量</p><p>　　貧甘醇濃度為98.8%（），流量為438.45，</p><p>　　因此貧甘醇中的三甘醇量為：；&l

25、t;/p><p>　　貧甘醇中的水量為：。</p><p>　　2.4.3富甘醇流量</p><p>　　富甘醇中的三甘醇量為：434.06kg/h；</p><p>　　富甘醇中的水量為：；</p><p>　　因此富甘醇流量為：；</p><p><b>　　富甘醇濃度為：。</

26、b></p><p>　　看出三甘醇貧液濃度為98.8%（w），三甘醇循環(huán)流量為438.45kg/h時，其產(chǎn)品氣平衡水露點計算值為-14.73 ℃。因此本流程采用99.5%的貧甘醇，采用氣提再生工藝，實際水露點控制在-8 ℃以下是完全可行的。</p><p>　　2.5 TEG循環(huán)量對天然氣脫水效果的影響</p><p>　　例題：假設(shè)天然氣吸收塔進料溫度為2

27、5℃、操作壓力為9MPa及TEG貧液濃度為99.0%(w)的條件下，考察在不同的塔板數(shù)下TEG循環(huán)量對天然氣脫水后干氣中含水量的影響。由圖2.2可知，當吸收塔實際塔板數(shù)N在6～12塊時，隨著TEG循環(huán)量上升，天然氣干氣含水量下降明顯。如塔板數(shù)為N=6時，TEG循環(huán)量從0.25 m3/hr增大到1.5 m'/hr時，干氣水含量從247 mg/m3降低到42.87 mg/m3;塔板數(shù)為N=9時，TEG循環(huán)量從0.25 m3/hr增大

28、到1 m3/hr時，干氣水含量從188.8 mg/m3，降低到35.1 mg/m3;塔板數(shù)為N=12時，TEG循環(huán)量從0.25 m'/hr增大到0.75 m3/hr時，干氣水含量從154.2 mg/m3，降低到32.68 mg/m3。這是因為天然氣吸收過程中塔板數(shù)和TEG循環(huán)量增加促進傳質(zhì)有利于吸收。當塔板數(shù)增加至一定量時，由于吸收塔內(nèi)塔板間傳質(zhì)阻力逐漸增大，天然氣干氣含水量降低緩慢，同時循環(huán)量增加也會導(dǎo)致重沸器運行負荷增加。&

29、lt;/p><p>　　在滿足天然氣脫水深度的前提下，塔板數(shù)增加能有效的降低TEG循環(huán)使用量，降低裝置的運行成本。當塔板數(shù)<12塊時，TEG循環(huán)量增加對天然氣干氣含水量降低不明顯，這是由于塔板數(shù)越多，塔板間阻力越大從而影響吸收效果。在本裝置天然氣脫水過程中塔板數(shù)為9的條件下最佳TEG循環(huán)量為1 m3/hr;塔板數(shù)為12的條件下最佳TEG循環(huán)量為0.75 m3/hr。</p><p>　　

30、圖2.2 TEG循環(huán)量對脫水的影響效果</p><p><b>　　3總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過為期二周的課程設(shè)計，我對天然氣集輸技術(shù)有了系統(tǒng)的認識，綜合運用本專業(yè)所學(xué)課程的理論和實際計算，鞏固與擴充了《天然氣集輸技術(shù)》等課程所學(xué)的內(nèi)容，掌握天然氣三甘醇脫水的工藝設(shè)計的方法和步驟，怎樣確定工藝方案，了解各個設(shè)備的設(shè)計和結(jié)構(gòu)，提高了計算能力，繪圖能力，熟悉了

31、規(guī)范和標準，同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，也提高了我獨立思考和操作的能力。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。這種學(xué)習(xí)模式使我學(xué)會了運籌帷幄，寬容和理解。我也從中發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)，從而加以彌補。同時感謝對我?guī)椭^的同學(xué)和老師，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到溫暖。 課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始

32、于足下”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我今天認真的進行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)． </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王念兵，王東芳，張輝.天然氣TEG脫水系統(tǒng)工藝技術(shù)[[J]油氣IJ3地面7:程，2003,2(5):80</p>

33、;<p>　　[2] 王騰七，張宏彬，謝永春.TEG脫水系統(tǒng)陸地調(diào)試的探討與優(yōu)中國造船，2008, 49:321-324.</p><p>　　[3] 姜安.友誼號TEG脫水及再生系統(tǒng)運行問題的解決[J].石油天然氣學(xué)報，2008, 38(2):585-587.</p><p>　　[4] 楊思明.天然氣脫水方法[J].中國海上油氣.工程,

34、1999,11(06):6～7.</p><p>　　[5] 張薇薇.三甘醇脫水工藝在慶深氣田適應(yīng)性淺析[J].油氣田地面工程,2009,28(3):45～46. </p><p>　　[6] SY0076-2008,《天然氣脫水設(shè)計規(guī)范》[S].SY0602-2005,《甘醇型天然氣脫水裝置規(guī)范》[S].</p><p>　　[7]梁平，王天祥.天然氣集輸技術(shù).北