毕业设计--三甘醇脱水系统设计（附图纸）

论文目录

一.三甘醇脱水系统设计摘要及绪论----------------------------------------1 二.工艺流程特点----------------------------------------------------------------3 三.三甘醇吸收脱水的原理流程----------------------------------------------5 四.三甘醇脱水的工艺参数选取----------------------------------------------8 五.三甘醇脱水装置工艺计算-------------------------------------------------12 一.分离器的选择与工艺计算---------------------------------------------12 二.吸收塔的工艺计算------------------------------------------------------22

1. 进塔贫甘醇溶液浓度的确定---------------------------------------22 2. 吸收剂贫三甘醇溶液用量的确定---------------------------------23 3. 吸收塔塔板数的确定------------------------------------------------25 4. 甘醇吸收塔的选型和塔径以及各种参数计算------------------30

三.换热器的设计------------------------------------------------------------40 四.管道的设计---------------------------------------------------------------42 五.流量计的设计------------------------------------------------------------44 六.参考文献-----------------------------------------------------------------------45

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三甘醇脱水系统设计

一．摘要及绪论

1.摘要：天然气在离开油藏时或自地下储集层中采出的的天然气及脱硫后的天然气通常含有水蒸气，有些气还含有H2S和CO2，酸性气体会便管线和设备腐蚀，水蒸气在天然气的压力和温度改变时容易形成水化物，不符合天然气集输和深加工的要求，因此必须脱除天然气中的水蒸气、H2S和CO2。在油气田中常规的天然气脱水工艺是溶剂吸收法和固体干燥剂吸附法，目前广泛使用的是甘醇吸收脱水和分子筛吸附脱水两种工艺方法。这两种方法应用的界限为要求净化后天然气中含水量的多少。也就是天然气水露点是多少。对天然气深冷分离装置要求天然气水露点必须很低，通常使用分子筛吸附脱水工艺。如果是为了保证天然气集输过程中不形成水化物，通常使用三甘醇吸收脱水工艺。

关键词：天然气 三甘醇脱水 工艺技术

Abstract : leaving the gas reservoir, or from the underground reservoir layer recovery of the gas and the gas desulfurization usually containing water vapor, Some also contain gas H2S and CO2, acid gas pipeline will be corrosion and equipment, water vapor in the gas pressure and temperature changes easy to form hydrates. not gathering and transportation of natural gas and deep processing of the request and must therefore be the removal of gas water vapor, CO2 and H2S. Tanaka conventional oil and gas in the gas dehydration technology is solvent absorption and solid desiccant adsorption, now widely used to absorb the TEG dehydration and dehydration two zeolite adsorption technique. This method limits the application of requirements for natural gas purification moisture levels. Water is natural gas dew point was. Of natural gas cryogenic gas separation equipment requirements must be very low dew point of water, normally used zeolite adsorption dehydration process. If the purpose was to ensure that natural gas gathering and transportation process of formation of hydrates do not normally use TEG dehydration absorption process.

Key words : natural gas. TEG dehydration. technology

2.绪论：

天然气三甘醇脱水系统中的主要工艺设备有三甘醇吸收塔、三甘醇加热炉、三甘醇再生塔、三甘醇循环泵、贫富甘醇换热器、水冷(空冷)、闪蒸罐等。

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在油田天然气甘醇脱水装置中，甘醇加热炉一般采用天然气明火加热炉，三甘醇的分解温度为206％，所以加热炉燃烧器就成为加热炉的关键部件。燃烧器性能的好坏直接影响加热炉的热效率，燃烧器性能不好，炉管局部温度过高，三甘醇大量分解变质，甚至造成炉管损坏。目前，国内较多采用的是负压引风式燃烧器，空气燃气比例不易调节，往往造成火焰温度偏低，降低了加热炉的热效率。全自动正压鼓风式燃烧器安全性能好，能自动调节空气燃气比例，火焰温度较高(可达1900~C)，较大地提高了加热炉的热效率。

三甘醇再生塔在正常生产时，在塔顶排出的水蒸气中不可避免地会含有部分轻烃，轻烃所占比例随天然气中重组分含量的不同而不同，这部分轻烃通常直接排入大气中，既对周围大气环境造成污染，又容易发生火灾事故，因为再生塔底就是明火加热炉。，在三甘醇再生塔顶的出口连接一台冷凝器，用三甘醇吸收塔出来的富三甘醇作为冷源，使水蒸气和轻烃全部冷凝下来，再进行分离处理，既减少了大气污染，又回收了轻烃，一举两得。再生后的贫三甘醇通过二级换热，经甘醇泵增压后进入天然气脱水塔，如果考虑减少能耗，加大热量回收，必须增加换热器面积，但是这样会造成贫三甘醇进泵阻力增加(因为加热炉为常压)，甘醇泵容易发生抽空现象，如果采用较小的换热面积来减少泵阻力，则热量回收率低，加热炉负荷要相应增大，增大了装置能耗。在设计该部分工艺时，可把甘醇循环泵设置在两级换热器之间，这样既可以降低甘醇泵入口流阻，又可以加大二级换热器的换热面积，同时严格计算一级换热器阻力损失和甘醇泵安装高度，以防止抽空，改造后的装置最大限度地回收了贫三甘醇余热，降低了能耗。三甘醇吸收塔一般采用泡罩塔板，1.5~3块理论板。

通过以上分析，对天然气三甘醇脱水系统工艺技术总结如下：

①加热炉燃烧器宜选用正压鼓风式燃烧器，可提高加热炉的热效率；②再生塔顶水蒸气中的轻烃宜回收利用，既有经济效益又有社会效益；③甘醇循环泵宜设置在两级换热器之间，最大限度地回收贫三甘醇余热，节约能源；④吸收塔宜采用规整填料，减少三甘醇损失。

二：工艺流程的特点：

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1.1三甘醇的溶解特性

三甘醇（TEG）学名三乙二醇醚，分子式为OH（CH2）.O（CH2）2O（CH2）2OH，是环氧乙烷水合制度乙二醇的副产品，也可由环氧乙烷和乙二醇的作用而得，起主要特性如下，从其分之结构可以看出三甘醇的亲水特性之所以较好是因为还有三个游离的氧原子，能够与水中的氢原子形成氢键。除此之外，三甘醇的热稳定性好，其黏度和液烃中的溶解度较低等因素，也促使它成为最为广泛使用的天然气脱水溶剂。 三甘醇常见物理特性：

相对分子量 蒸汽压（25密度（60

度）/Pa

150.2

1.2 一般工艺流程

常见的三甘醇脱水装置主要分为吸收和再生两部分，分别应用了吸收，分离气液接触，传质，传热和和抽提等原理，露点降通常可以达到30~60摄氏度 最高可达到85度。我们此次设计的脱水项目为：原料气处理量：50*104 立方米/天 ；原料气进单元压力：4.0MPa； 原料气进单元温度：20摄氏度；水露点：-10摄氏度；原料气组成。 设备：

1.原料气分离器。

其功能是分离掉原料气中夹带的固体液体，如沙子，管线腐蚀物，液态烃以及井下作业使用的化学药剂等。常用卧式或者立式的重力分离器，内装金属网除沫器。如原料器中夹带有很多的细小固体粒子，应考虑用过滤式或者水洗式旋风旋风分离器。 2.吸收塔。

可以采用填料塔或者板式塔，塔顶应设置除沫器。在板式塔中虽然泡罩塔的效率略低于浮阀塔，但是由于TEG溶液比较粘稠，而塔内的液/气比较低，故采用泡罩塔盘更为适宜。 3． 闪蒸罐

闪蒸罐的功能是闪蒸出溶液在TEG溶液中的烃类，以防止溶液发泡。闪蒸罐的操作压力为0.35~0.53MPa，溶液在罐内停留的时间为5~20MIN ，对于重烃含量低的贫天然气，一般停留10MIN就足够了。如果原料器中所含重烃和TFG溶液形成了乳状液就会导致溶液发泡，此时应使溶液升温约65摄氏度，停留时间达到20min左右才能使之破乳而闪蒸出烃类。 4. 过滤器。

与脱硫装置类似，过滤器的功能是除去TEG溶液中的固体粒子和溶解性杂质。常用

4

理论人分解实际生产温黏度（20

度/度

度

）

/

（mpa.s）

206.7

176~196.1 47.8cm

度）/温度/度

（g.cm-3）

〈1.33

1.092

的有固体过滤器和活性炭过滤器两种。前者为纤维制品，纸张或者玻璃纤维为滤料，除去5微米以上粒子。活性炭过滤器主要用于除去溶液中的溶解性杂质，如沸点高的烃类，表面活性剂，压缩机润滑油以及TEG将解产物等。 贫—富液换热器

用来控制进闪蒸罐和过滤器的富液温度，并祸首贫液的热量，使富液升温至148摄氏度左右进再生塔，以减轻重沸器的热负荷。最常用的是管壳式换热器。 再生塔和重沸器

主要有再生塔和重沸器组成的溶液再生系统，其功能是蒸出富TEG溶液中的水分使之被提浓。由于TEG与水的沸点相差非常大，而且不产生共沸物，故再生塔只须2~3快理论塔板即可，其中一块为重沸器。重沸器一般采用釜式，在井场的装置可用火管加热，有条件的场合也可用蒸汽加热，

三：三甘醇吸收脱水的原理流程

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