1、流冷凝器和塔顶管线有水或甘醇水溶液冷凝因此腐蚀严重。除水蒸气外塔顶气流中还含有以及被蒸出甘醇轻度降解产物。这些物质溶解于冷凝水中形成腐蚀性溶液。需要耐腐蚀性金属来控制腐蚀推荐使用奥氏体不锈钢。而和有过失败事例不推荐采用材质。虽然马氏体材质同样具有良好抗腐蚀性能但由于马氏体材质焊接性能较弱不推荐采用马氏体不锈钢。精馏柱考虑到精馏柱中温度高于此时有少量水蒸气和溶解气体有定腐蚀性推荐不使用不锈钢。再生塔重沸器内通常只有轻微腐蚀性因为大部分水和溶解气体在闪蒸罐中北蒸发。但是如果有固体沉积在重沸器底部和火管上会产生腐蚀可采用增加过滤设备方法解决。推荐使用碳钢材质腐蚀裕量。闪蒸罐预热后富甘醇将被闪蒸以去除溶解于溶液中烃类气体和水。由于闪蒸气中含有游离水和腐蚀就会发生因此推荐使用碳钢内衬不锈钢。过滤器固体。
2、关设备能耗指标水消耗表脱水装置水消耗量表使用地点给水备注循环水新鲜水Ⅱ连续电消耗表脱水装置电消耗量表使用地点电压设备台数电机容量年工作时间年用电量备注操作备用操作备用连续注未计装置照明用电及仪表用电蒸汽消耗表脱水装置蒸汽消耗量表使用地点饱和蒸汽用量产凝结水量备注蒸汽压力凝结水压力设备及管线伴热加热连续合计三甘醇脱水及其优缺点湿净化天然气或合成气或饱和气进入脱水装置后进行脱水脱水后进入脱水吸收塔底部与塔顶进入三甘醇贫液在脱水吸收塔逆流接触这样天然气中部分饱和水就被三甘醇吸收而脱除。脱水后天然气从吸收塔顶部出来经贫液干气换热器换热调压后出装置。三甘醇则从吸收塔底部出来进调压设备调压以后进入三甘醇贫富液换热器中换热经过换热后进入三甘醇再生塔在再生系统中三甘醇被提浓再生后三甘醇贫液经三甘醇贫富液换热。
3、压后返回吸收塔上部。主要工艺设备原料气分离器进入吸收塔原料气般都含有固体和液体杂质。实践证明即使吸收塔与原料气分离器位置非常近也应该在二者之间安装入口分离器。此分离器可以防止新鲜水或盐水液烃化学剂或水合物抑制剂以及其他杂质等大量和偶然进入吸收塔中。即使这些杂质数量很少也会给吸收和再生系统带来很多问题溶于甘醇溶液中液烃可降低溶液脱水能力并使吸收塔中甘富液换热后。经冷却器冷却再经循环泵升压后返回吸收塔上部。主要工艺设备原料气分离器进入吸收塔原料气般都含有固体和液体杂质。实践证明即使吸收塔与原料气分离器位置非常近也应该在二者之间安装入口分离器。此分离器可以防止新鲜水或盐水液烃化学剂或水合物抑制剂以及其他杂质等大量和偶然进入吸收塔中。即使这些杂质数量很少也会给吸收和再生系统带来很多问题溶于甘醇溶液中。
4、过滤器和活性炭过滤器中温度比较高摩尔分数较大及高含水量腐蚀较严重。推荐使用碳钢加不锈钢衬里或者全部。贫富甘醇换热器在设计寿命年限较长时为降低维护频率推荐使用不锈钢如果建造施工允许情况下贫液端可以采用碳钢材质。缓冲罐在该容器中不含有任何湿腐蚀性介质甘醇缓冲罐内为贫甘醇因此可以认为是无腐蚀性。因此推荐使用碳钢材质加腐蚀裕量。但考虑到建造调试阶段存在着大气腐蚀因此在投产前应采取有效措施来保证内壁不受腐蚀如添加干燥剂或刷涂防锈油等。输送管线输送富甘醇管线由于其降解产物如有机酸会降低甘醇值产生较强腐蚀环境但对于从吸收塔到富液精馏柱换热盘管富甘醇管线其温度相对较低还没达到降解温度所以其值在安全范围这与实际检测结果相吻合腐蚀性不强推荐使用碳钢材质加腐蚀裕量输送干气和贫甘醇管线使用碳钢加腐蚀裕量即可。消耗相。
5、要包括两部分天然气在压力和常温下脱水富溶液在低压和高温下再生提浓。三甘醇脱水工艺流程图所示流程包括了若干优化操作方面考虑如以气体换沸器热负荷水甘醇循环量水水重沸器热负荷为考虑设计裕量故重沸器热负荷取重沸器火管传热表面热流密度取故重沸器火管传热面积为贫富甘醇换热器贫富甘醇进口与出口温度贫甘醇进口温度出口温度为富甘醇进口温度为出口温度为。贫甘醇热负荷贫甘醇在平均温度为比热容为贫甘醇热负荷为计算富甘醇出口温度假定富甘醇出口温度为富甘醇在时比热容为由热量平衡确定富甘醇出口温度经迭代计算得由于假设温度为通过理论计算得到富三甘醇出口温度不高于故不会导致部分三甘醇汽化假设成立故富甘醇出口温度为。气体贫甘醇换热器贫甘醇负荷贫甘醇进口温度为出口温度为贫甘醇在。
6、热面积储罐台切补充罐台切废气分液罐台切纤维过滤器台袋式切活性炭过滤器台切循环泵台离心泵转速轴功率精馏柱个填陶瓷填料气提柱个填料高度为况低温工艺冷冻分离高压天然气节流膨胀降温能同时控制水露点烃露点适用于高压天然气溶剂吸收法天然气与水分在脱水溶剂中溶解度差异氯化钙水溶液便宜露点降较低适用于边远寒冷气井氯化钼水溶液对水有很高容量露点降为由于价高般不使用甘醇胺溶液同时脱水携带损失大再生温度要求高露点降低于三甘醇脱水仅限于酸性天然气脱水二甘醇水溶液对水有较高容量溶液再生容易再生度不超过。露点降低于三甘醇脱水携带损失大。新装置多不采用三甘醇水溶液对水有高湿容量再生容易浓度可达蒸汽压低携带损失小露点降高应用最普遍固体吸附法利用多孔介质表面对不同组分吸附作用活性铝土矿便宜湿容量低露点降低。
7、代入数据可得故取分离器长度为因此为了满足分离要求需选择闪蒸分离器闪蒸罐为重力卧式分离器其直径为长度为。气体贫甘醇换热器天然气与有机溶剂间传热系数经验值为热负荷考虑裕量即气体贫甘醇换热器热负荷为其中选择固定管板式换热器管径为表固定管板式换热器规格公称直径管程数中心排管数量换热管长度换热管面积重沸器重沸器热负荷为则可根据它热负荷计算出火管表面积以及其他相关几何尺寸。再生塔塔板数确定由于再生塔塔板数以及填料高度具有很强吸湿性其水溶液冰点较低故其被广泛应用于天然气脱水。最初应用于工业是二甘醇上世纪年代后主要采用三甘醇其热稳定性更好容易再生蒸气压更低且相同质量浓度下可达到更大露点降而且得毒性很微薄沸点较高常温下基本不挥发。
8、尼方程式式中饱和蒸汽压温度安施尼常数由天然气加工工程查得水可用二元精馏方法先计算出所需理论塔板数根据经验取包括顶部回流冷凝器和底部重沸器块理论塔板再由总板效率或等板高度来计算。总板效率理论塔板数实际塔板数所以实际塔板数块解吸塔工艺条件及有关物性计算操作压力操作温度塔顶塔底全塔由反应热全塔平均温度按甘醇算得平均摩尔质量计算塔顶解吸气体流量为进塔富液流量组分摩尔流量质量流量水解吸塔底贫液组成和流量组分摩尔流量质量流量质量总计设备览表脱水装置主要设备表设备名称数量单位直径类型备注吸收塔个泡罩塔层塔板板间距塔高泡罩直径选重沸器台火管式重沸器传热面积闪蒸罐台重力卧式分离器长度为原料气分离器台不带捕雾气重力卧式分离器长度为贫富甘醇换热器台固定管板式换热器传热面积气体贫甘醇换热器台管壳式换热器传。
9、平均温度为时比热容为贫甘醇负荷为气体温降由于出吸收塔干气质量流量远大于贫甘醇质量循环流量故干气经过气体贫甘醇换热器后降温较小其值可由热量平衡来确定。干气摩尔流量为干气摩尔热容为由热量平衡确定干气温降为设备计算及选型精馏柱直径直径按式来确定即式中精馏柱直径可取填料高度精馏柱高取内填充陶瓷填料甘醇泵将泵放在地面对单位重量流体列伯努利方程其中略去则该流量下泵压头为泵有效功率为闪蒸分离器闪蒸分离器尺寸可根据液体停留时间来确定若液体在闪蒸分离器停留时间为富甘醇溶液进入闪蒸罐温度为查图知富甘醇溶液在下密度为故富甘醇溶液体积流量为由公式代入数据可得闪蒸罐要求沉降容积按设计裕量来计则现选择分离器直径为由圆柱体体积公式。
10、液烃可降低溶液脱水能力并使吸收塔中甘醇溶液起泡。不溶于甘醇溶液液烃也会堵塞塔板并使重沸器表面结焦游离水增加了甘醇液循环流率重沸器热负荷和燃料用量携带盐水随天然气起来自地层水中所含盐类可使设备和管线产生腐蚀沉积在重沸器火管表面上还可使火管表面局部过热产生热斑甚至烧穿④化学剂例如缓冲剂酸化压裂液可使甘醇溶液起泡并具有腐蚀性。如果沉积在重沸器火管表面上也可使其局部过热固体杂质例如泥沙铁砂可使溶液起泡使阀门泵受到侵蚀并可堵塞塔板或填料。吸收塔湿天然气气流中含有较高不能使用碳钢。推荐使用碳钢内衬不锈钢依据工艺提供计算模型依据确定内衬最高位置般到位置接触塔顶不需要内衬那里干气腐蚀性较弱。天然气甘醇换热器该换热器面是贫甘醇另侧是脱水气两种流体腐蚀性都很弱。因此碳钢加腐蚀性就满足要求。回流冷凝器和塔顶管线回。
11、故使用时不会引起呼吸中毒与皮肤接触也不会造成伤害。因此脱水方法是天然气工业中应用最普遍方法。脱水装置主要包括两部分天然气在压力和常温下脱水富溶液在低压和高温下再生提浓。三甘醇脱水工艺流程图所示流程包括了若干优化操作方面考虑如以气体换热器调节吸收塔顶温度以分流或全部富液换热方式控制进入闪蒸罐富液温度以干气汽提提高贫浓度以及设置多种过滤器等。富液由吸收塔底部流出经减压后进入重沸器上部富液精馏柱中换热盘管加热后进入闪蒸罐闪蒸闪蒸气进入燃料系统。闪蒸后富液经缓冲罐后与热贫换热然后进入富液精馏柱与来自重沸器蒸汽逆流接触而得到部分提浓。在重沸器内富液被加热至约除去其中绝大部分水分。随后溶液经贫液精馏柱后进入缓冲罐与自下而上气提气逆流接触而进步提浓。高温贫液在缓冲罐中与富液换热后。经冷却器冷却再经循环泵升。
12、降温进入循环泵中调压之前由于消耗了部分三甘醇这里我们又对三甘醇进行了补给调压后三甘醇进入干气贫液换热器重新进入脱水吸收塔顶部。这样这个流程就完成了三甘醇吸收再生和循环过程。其中三甘醇再生塔顶排出气体水蒸气和少量烃类气体。甘醇法脱水与固体吸附法脱水时目前采用两种天然气脱水方法。对于甘醇脱水来讲由于三甘醇水露点降大成本低和运行可靠在各种甘醇化合物中其经济效益最好因而在国内外广为采用。三甘醇脱水优点投资较低压降较小甘醇脱水压降为为连续操作补充溶解量由经验值可得甲烷和乙烷溶解度约为估算。即溶解于甘醇甲烷和乙烷为则塔底富液中各组分含量为全部被吸收在原料气中含量少故在计算是忽约。出塔气组成和流量算干气组成除上述吸收了则为出塔干气流量干气总量为根据安托。
参考资料：
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天然气脱水项目投资立项实施方案