油气集输课程设计某三甘醇天然气脱水工艺设计-甘醇循环量计算.doc

重庆科技学院 课程设计报告 院（系）:石油与天然气工程学院 专业班级: 油气储运 学生姓名: 学 号: 设计地点（单位） K706 设计题目: 某三甘醇天然气脱水工艺设计甘醇循环量计算 完成日期：2014 年 6月 20 日 指导教师评语: 成绩（五级记分制）: 指导教师（签字）: 重庆科技学院石油与天然气工程学院 摘要摘要甘醇吸收法脱水利用甘醇溶剂不与天然气中的水分发生化学反应的特点，只对水有很好的溶解能力，溶水后蒸气压很低且可再生和循环使用的特点，将天然气中水汽脱出。脱水后的干气水露点达30，可满足浅冷回收轻烃凝液的要求。相比较其他脱水工艺，甘醇作为吸收剂对天然气中的水蒸气亲和能力强、热稳定性好、溶水后粘度小，对天然气和液烃的溶解度较低，起泡和乳化倾向小，对设备无腐蚀性，成本低和运行可靠，经济效益较好，因此得到更广泛的应用。通过对三甘醇脱水工艺参数的选择和相关设备尺寸的估算，对整个工艺中的吸收塔进行了物料衡算，对塔高、塔径进行了确定，对踏板各项参数的计算及相关设备的选型。并通过对工艺方法和工艺参数的详细分析，验证了文章中天然气脱水工艺设计的合理性，本文着重介绍三甘醇脱水循环量的计算和循环量对脱水的影响。 关键词：三甘醇脱水 工艺设计 循环量 影响I重庆科技学院石油与天然气工程学院 目录 目录摘要I1 设计参数12 天然气脱水设计规范32.1甘醇吸收法脱水32.1.2工艺参数32.2甘醇循环量42.3甘醇循环流量计算公式:42.4实例计算52.4.1三甘醇循环量的计算52.4.2贫甘醇流量62.4.3富甘醇流量62.5 TEG循环量对天然气脱水效果的影响63总结8参考文献9重庆科技学院石油与天然气工程学院 1 设计参数1 设计参数基础资料：天然气组成如下表：组成%（mol）CH498.51C2H60.423C3H80.121i-C4H100.012n-C4H100.024i-C5H120.023n-C5H120.024n-C6H140.012N20.493H20.006O2+Ar0.015CO20.087H2S0.012H2O0.325合计100.00原料气处理量 40104m3/d原料气露点 3036 C原料气压力 6MPa (g)拟建天然气脱水装置产品气为干净化天然气，该产品气质量符合国家标准天然气（GB17820-1999）中二类气的技术指标。其有关参数如下：产品气质量 40104m3/d产品气温度 40 C产品气压力 1.92.1mpaH2S含量 20mg/m3总硫含量（以硫计） 200mg/m3CO2含量 3%水露点 -8 C(在2.1mpa条件下)9重庆科技学院石油与天然气工程学院 2 天然气脱水设计规范2 天然气脱水设计规范2.1甘醇吸收法脱水 2.1.1工艺方法甘醇吸收法脱水宜用于脱水后天然气水露点不低于-15的场合。甘醇吸收法脱水主要使用二甘醇或只甘醇做吸收剂，应根据脱水深度的要求进行综合经济比较选择吸收剂。甘醇吸收法脱水的工艺计算。甘醇脱水装置分为吸收与甘醇再生两部分，一般包括进口分离器、甘醇一气体吸收塔、气体一贫甘醇换热器、甘醇再生塔及重沸器、甘醇循环泵、过滤器、贫富甘醇换热器和甘醇闪蒸分离器等。贫甘醇进入甘醇一气体吸收塔之前宜用脱水后的气体进行冷却。甘醇闪蒸分离器的设置宜符合下列要求: 1）富甘醇中有值得回收的烃类，或存在酸性气体能引起严重腐蚀时，或使用气动泵作为甘醇循环泵时，宜设甘醇闪蒸分离器。 2）甘醇闪蒸分离器可设置在贫富甘醇换热器的上游或下游，闪蒸出的天然气可作燃料，含硫化氢的闪蒸气宜去火炬或废气焚烧炉。重沸器可采用燃料气直接燃烧加热、热媒加热、电加热或其他热源。设置在处理厂内的脱水装置的重沸器热源宜与厂内供热系统统一考虑。富甘醇进甘醇再生塔前应设置颗粒过滤器和活性炭过滤器，活性炭过滤器宜设置在颗粒过滤器之后。要求得到高浓度的贫一甘醇而达不到要求时，根据工艺需要和经济比较进行选取，较常用的甘醇再生方法有汽提再生法和减压再生法。汽提再生法的设计应符合下列要求: 1）汽提气宜用干燥过的天然气在贫液精馏柱下方通人，汽提气应预热。 2）三甘醇再生汽提气量可估算。3）甘醇再生塔顶应设回流冷凝器。利用甘醇一气体吸收塔底来的富甘醇冷却塔顶的蒸汽流，富甘醇进出口宜设旁路控制塔顶温度。回流冷凝器的热负荷可取重沸器内甘醇吸收的水全部汽化所需热负荷的25%。只在冬季运行的小型装置可在塔顶装散热翅片产生回流。减压再生法适用于处理规模较大，且不适合汽提的场合。2.1.2工艺参数进吸收塔的天然气温度宜维持在1548，如果大于48，宜在进口分离器之前设置冷却设施;如果低于15，宜在分离器后设置加热设施。进人吸收塔顶层塔板的贫甘醇温度宜冷却到比气流温度高616，且贫甘醇进塔温度宜低于60。甘醇循环量的确定应考虑吸收塔进口处甘醇的浓度、塔盘数(或填料高度)和要求的露点降。每吸收1 kg水所需甘醇的循环量:三甘醇为0.02m3 0.03m3，二甘醇为0. 04m30.1m3。吸收塔的操作压力一般宜大于或等于2.5MPa，但一般不宜超过10.0MPa。甘醇闪蒸分离器操作压力宜为0.27MPaO. 62MPa，宜先换热后闪蒸，或在闪蒸分离器内设加热盘管。分离器液相停留时间宜为10min20min。常压再生时，重沸器内三甘醇溶液温度不应超过204，二甘醇溶液温度不应超过162。正常操作期间，三甘醇损耗量宜小于15mg/m3(天然气)。二甘醇损耗量宜小于22mg/m3(天然气)。2.2甘醇循环量当吸收塔的塔板数和贫甘醇浓度确定之后，饱和气体露点降就是甘醇循环量的函数了。与气体接触的甘醇进入得越多，从气体中脱除的水蒸气也越多。但是，甘醇循环量仅控制着总的被清除的水量。能够保证甘醇与气体接触较好的最小循环量大约是脱除每1kg需16.7L的甘醇；保证最大循环量为清除1kg水58.4L甘醇；而最常用的范围是吸收1kg水需2560L三甘醇溶液。循环量过大会使再沸器超载，还会妨碍甘醇的再生。再沸器所需的热量痛循环量成正比。因此，增加循环量就有可能降低再沸器的温度。贫甘醇浓度的减小，实际上降低了气体中被甘醇清除的水量。只有当再沸器温度保持恒定时，增加循环量才会降低气体的露点，故甘醇循环量不宜超过33L/kg水。2.3甘醇循环流量计算公式: 式中:甘醇循环量(甘醇循环流率)，单位为立方米每小时(m3/h)；每吸收1kg水所需甘醇循环量，单位为立方米每千克(m3/kg)；吸收塔每小时的脱水量，单位为千克每小时(kg/h)。2.4实例计算2.4.1三甘醇循环量的计算由查表(图2.1)得到天然气含水量为790kg/106m3。所以，进料气带入的水量为：Kg水/h；三甘醇循环量按脱除进料气带入的全部水量计算，此法虽然保守，但却比较安全。 三甘醇循环流量为：；贫甘醇浓度为98.8%（），在吸收操作温度32下的密度为1.11；因此其质量循环流量为：。 图2.1 天然气的露点2.4.2贫甘醇流量贫甘醇浓度为98.8%（），流量为438.45，因此贫甘醇中的三甘醇量为：；贫甘醇中的水量为：。2.4.3富甘醇流量富甘醇中的三甘醇量为：434.06kg/h；富甘醇中的水量为：；因此富甘醇流量为：；富甘醇浓度为：。 看出三甘醇贫液浓度为98.8%（w），三甘醇循环流量为438.45kg/h时，其产品气平衡水露点计算值为-14.73 。因此本流程采用99.5%的贫甘醇，采用气提再生工艺，实际水露点控制在-8 以下是完全可行的。2.5 TEG循环量对天然气脱水效果的影响例题：假设天然气吸收塔进料温度为25、操作压力为9MPa及TEG贫液浓度为99.0%(w)的条件下，考察在不同的塔板数下TEG循环量对天然气脱水后干气中含水量的影响。由图2.2可知，当吸收塔实际塔板数N在612块时，随着TEG循环量上升，天然气干气含水量下降明显。如塔板数为N=6时，TEG循环量从0.25 m3/hr增大到1.5 m/hr时，干气水含量从247 mg/m3降低到42.87 mg/m3;塔板数为N=9时，TEG循环量从0.25 m3/hr增大到1 m3/hr时，干气水含量从188.8 mg/m3，降低到35.1 mg/m3;塔板数为N=12时，TEG循环量从0.25 m/hr增大到0.75 m3/hr时，干气水含量从154.2 mg/m3，降低到32.68 mg/m3。这是因为天然气吸收过程中塔板数和TEG循环量增加促进传质有利于吸收。当塔板数增加至一定量时，由于吸收塔内塔板间传质阻力逐渐增大，天然气干气含水量降低缓慢，同时循环量增加也会导致重沸器运行负荷增加。在满足天然气脱水深度的前提下，塔板数增加能有效的降低TEG循环使用量，降低装置的运行成本。当塔板数12块时，TEG循环量增加对天然气干气含水量降低不明显，这是由于塔板数越多，塔板间阻力越大从而影响吸收效果。在本装置天然气脱水过程中塔板数为9的条件下最佳TEG循环量为1 m3/hr;塔板数为12的条件下最佳TEG循环量为0.75 m3/hr。图2.2 TEG循环量对脱水的影响效果重庆科技学院石油与天然气工程学院 3总结3总结 经过为期二周的课程设计，我对天然气集输技术有了系统的认识，综合运用本专业所学课程的理论和实际计算，巩固与扩充了天然气集输技术等课程所学的内容，掌握天然气三甘醇脱水的工艺设计的方法和步骤，怎样确定工艺方案，了解各个设备的设计和结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，也提高了我独立思考和操作的能力。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。这种学习模式使我学会了运筹帷幄，宽容和理解。我也从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。同时感谢对我帮助过的同学和老师，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到温暖。 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础 重庆科技学院石油与天然气工程学院 参考文献参考文献1 王念兵，王东芳，张辉.天然气TEG脱水系统工艺技术J油气IJ3地面7:程，2003,2(5):802 王腾七，张宏彬，谢永春.TEG脱水系统陆地调试的探讨与优中国造船，2008, 49:321-324.3 姜安.友谊号TEG脱水及再生系统运行