毕业设计--三甘醇脱水系统设计（附图纸）(2)

三甘醇脱水工艺主要由甘醇吸收和再生两部分组成，图1是三甘醇脱水的典型流程。含水天然气（湿气）先假如进口分离器，以出去气体中携带的液体和固体杂质，然后进入吸收塔。在吸收塔内原料气自下而上流经各塔板，与自塔顶向下六的贫甘醇液逆流接触，甘醇液吸收天然气中的水汽经脱水后的天然气的从塔顶流出。吸收了水分的甘醇富液自塔底流出，与在生后的贫甘醇液换热后在经闪蒸，过滤后在进入再生塔。这样既提高了富甘醇进入再生塔的温度，也降低了贫甘醇进吸收塔的温度，对于吸收再生都有利。流程中设置了闪蒸罐，可使部分溶解到富甘醇溶液中的烃类气体在闪蒸罐中分出，以减少再生塔中烃蒸汽的含量，富甘醇在再生塔提浓后，进入储罐内，然后由泵打如吸收塔循环使用。

图1

1-分离器 2-吸收塔 3-雾液分离器 4-换冷器 5-甘醇循环泵 6-甘醇储罐 7-贫-富甘醇溶液换热器 8-闪蒸罐 9-过滤器 10-再生塔

图2所示为一典型的装有塔盘的吸收塔，再吸收塔内，气体湖液体以逆流方式流动。离开塔底之前的以溶液形式存在含水甘醇是最富的，而假如吸收塔底部的湿气正好同最富的甘醇相接触。当气流吸收塔上升时，它将同越来越贫的甘醇相接触。在连续的各级塔盘上，贫甘醇可将气体中的携带的水蒸气吸收掉。在吸收塔内，以逆流方式的流动使得气体将显著传送给甘醇及与最贫的甘醇浓度相平衡。

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图2-典型甘醇吸收塔

当甘醇一级一级地下落时，其含水量越来越富，当气体上升时，气体所含水蒸气变的越来越贫。根据所含的水露点不同，通常甘醇接触器有6~12个塔盘。

三甘醇脱水的各种工艺流程，其吸收部分大致相同，所不同的是甘醇富液的再生方法，由于贫甘醇的浓度直接影响装置的脱水效率。因而，多年来的三甘醇脱水改进都已提高甘醇贫液浓度增加露点降为目的。40年代末，多采用常压再生方法，即只靠加热方式提浓三甘醇。因为三甘醇的加热温度受到热降解的限制，此法只能将三甘醇的贫液浓度提高到98.5%（质）左右。相应的露点降为35摄氏度。为了提高三甘醇的贫液浓度，目前常用的再生方法有三种：

减压再生。减压再生是降压再生塔的操作压力，以提高甘醇溶液的浓度，此法可将三甘醇提浓到98.2%（质）或更高。但是减压系统比较复杂，限制了该方法的使用。 气体气提。气体气提是将甘醇溶液同热的气提接触，以降低溶液表面的水蒸气的分压，使甘醇溶液得以提浓到99.995%（质），干气露点可降到-73.3度，此法是现行三敢醇脱水装置中应用较多的再生方法。其典型的流程图如图3。气提气排到大气，会产生污染，

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也增加了生产费用，对此需要有相应的措施。

共沸再生。共沸再生是70年代初发展起来的，该法采用共沸剂应具有不溶于水和三甘醇，同水能形成低沸点共沸物，无毒，蒸发失小等性质，最常用的是异辛烷。共沸再生流程如图4。共沸剂与三甘醇溶液中的残留水形成低沸点共沸物汽化，从再生塔顶流出，经冷凝冷却后，进入共沸物分离器，分去水后，共沸剂用泵打回重沸器。

改法可将甘醇溶液提浓到99.99%（质），干气露点达73度。共沸剂在闭路中循环，损失量很小，此法无大气污染问题，节省了有用的气提气，增加的仅是共沸剂汽化所需的热量和共沸剂分离器

图3 图4

吸收塔 2-再生塔 3-换热器 1-再沸器 2-再生塔 3-冷却器 4-三甘醇循环泵 4-共沸物分离器 5-循环泵 6-换热罐

到目前为止，国外设计的一些三甘醇吸收脱水装置仍采用汽提气再生的方法。因汽提气含量很少，虽然污染，但是不影响达到环保标准。它的成本低，操作方便提浓效果好，是该方法的一大优点，所以国内外大都采用此方法。

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四：三甘醇脱水的工艺参数选取

三甘醇脱水是基于吸收原理而实现的，影响脱水的效果因素包括：贫三甘醇的浓度，三甘醇的循环速率，处理量，操作压力和温度以及影响平衡过程的其他因素，工艺计算就是确定有关参数和主要设备的几何尺寸。 一，入口气体温度

在恒定压力条件下，当入口气体温度升高时，入口气体的含水量增加。也就是说，在较高的温度下，三甘醇的不得不清除更多的水量才能符合要求。

气体温度的升高，会导致所需的吸收塔塔径增加。这是由于温度升高实际上增大了气流的速度所至。

入口气体温度超过48度，会导致三甘醇的损失增大。虽然在较高的气体温度下仍可以使用三甘醇，但是在气体进入吸收塔之前，一般的做法是将其冷却到48度以下，而且只要保持在水化物形成温度之上，气体被冷缩的越厉害，所需的三甘醇装置塔径就越小。

因此，最低的气体入口温度应高于水化物形成的温度并总是高于10度。若低于10度，三甘醇会变稠。低于15~21度，三甘醇就会同气体中的液烃类形成稳定的乳化液，并在塔内导致发泡。然而，在关于冷却气体的热交换器系统和赶春装置的尺寸大小选择上，实际上存在一个经济权衡问题。较小的三甘醇装置需设置较大的冷却器，反之亦然，一般来说，通常所设计的三甘醇装置的吐口起温度都在26~43度之间。 塔内压力

只要保持压力低于20.68MPa（表压），吸收塔压力就不会对三甘醇的吸收过程产生多大的影响，在恒定的温度下，入口的气体含水量随压力的增加而减少。这样气体在较高的压力下脱水，被清除的水就不多。另外在高压气体下气体的实际流速低时，就可以采用小直径的塔径。

在低压下，只需较薄的壁厚就可以维持相应的压力，从而减少设备的投资，因此工作压力和塔的价格之间存在着一个经济上的权衡。通常认为3.45~8.27MPa的脱水压力是最经济的。 二，吸收塔的塔板数

在各级塔板上，三甘醇并没有都达到平衡状态。25%的塔板效率通常用与设计，换句话说，一个理论上的平衡塔板相当于4个实际塔板。在泡罩式塔板内，相临塔板的间隔一般为610mm。在三甘醇的循环效率和贫甘醇的浓度恒定情况下，塔板数越多，露点降越大。由于再沸器的热负荷与甘醇的循环有直接的关系，故所需要的塔板数愈多，节约燃料愈多。通常塔板都恒定为6~8块。 三，贫甘醇的温度

进入塔顶的贫甘醇的温度对气体的露点降有较大的影响，温度低能使甘醇循环率减

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到最小，贫甘醇的温度若太高会使较多的的甘醇损失到塔顶的排出干气中。同时，应保持贫甘醇的温度略高于吸收塔的温度，否则烃类会在塔内冷凝引发甘醇发跑4。多数设计要求贫甘醇温度较吸收塔出口气体温度高10度。 四，甘醇的浓度

在给顶甘醇循环率和塔板数的情况下，贫甘醇的浓度越高露点降越大。

图5示出各浓度的甘醇相接触的气体在不同温度下的平衡水露点，而离开吸收的实际露点一般较平衡露点高5.5~8.3度

图6表示：对于露点降增加贫甘醇浓度较增加循环率有效。根据气体的汽提率，再沸器压力和温度可以确定贫甘醇的浓度，对于多数装置甘醇浓度为98%~99%是很普遍的。

图5：吸收塔的操作温度，进塔贫三甘醇浓度和流出的T天然气平衡水露点关系（虚

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