TEG脱水装置的设计要点#专业荟萃

1、西南油气田分公司天然气研究院,TEG脱水装置的设计要点 陈赓良 2006年6月,1,专业知识,设计的原始条件,原料气的流量范围 设计压力 设计温度范围 操作压力范围 操作温度范围 原料气相对密度（空气为1.0） 原料气的含水量或露点 脱水后气体的含水量或露点,2,专业知识,天然气的含水量及其露点,图3-1 天然气中的水含量及其露点,3,专业知识,露点降及要求的脱水量,假定脱水装置操作压力为2.76MPa(表) 进料气200C;含水7.34kg/104m3 脱水气-8.890C;含水1.09kg/104m3 露点降 = 20-(-8.89)=28.890C 脱水量 = 7.34 1.09 =6.

2、25kg/104m3,4,专业知识,进料天然气的温度,进料天然气温度应在160C490C 温度过高TEG粘度过大,塔板效率降低 温度升高含水量增加,要求提高TEG浓度 温度升高TEG的蒸发损失量也增加 必要时应设置原料气冷却器 进料天然气温度过高也可考虑选择其它工艺,5,专业知识,TEG脱水的工艺流程,图3-15 TEG法脱水的原理流程,6,专业知识,工艺流程概要,1高压低温下脱水（吸收塔） 2常压高温下再生（再生塔） 3降压闪蒸释放出溶解气体（闪蒸罐） 4贫富液换热回收能量（优化操作） 5气体贫TEG换热控制塔顶温度 6除沬器降低溶剂损耗 7过滤器改善溶剂质量,7,专业知识,优化操作的考虑,

3、气体/TEG换热器调节塔顶温度 贫/富液换热器调节闪蒸罐温度 干气汽提提高贫TEG浓度 设置多种过滤器保证TEG溶液清洁 设置能量回收泵以降低能耗（高压装置）,8,专业知识,TEG脱水的简化流程,9,专业知识,简化流程的特点及适用条件,不需要外界供给冷却水及蒸汽 涉及设备少，投资低，容易维护 装置的热效率低 TEG的损失量较大 适合边远井站处理量较小的装置,10,专业知识,原料气分离器,1 应尽可能除去机杂与液滴 控制：腐蚀降解发泡 2重力式分离器应加除沬器 3水洗式旋风分离器 4必要时采用过滤式分离器 5 与吸收塔组合（小型装置）,11,专业知识,分离器截面积与允许流量的关系,原料气相对密度

4、 0.6 操作压力 6.90MPa(表) 操作温度 21.110C 查表D.1 最大流量=2.44x106m3/dm2,12,专业知识,原料气分离器截面积的确定,截面积 Ac=Gs(实际流量)/Ga(允许) 在0.6; 6.90MPa(表);21.110C下 实际流量为2x106m3/d 允许流量为2.44xm3/(dm2) Ac = 2/2.44 = 0.82m2 查表D.3 分离器外径大致为1219mm(8.28MPa),13,专业知识,分离器设计的优化,分离器可以与吸收塔组合一体 组合式分离器直径一般与吸收塔相同 (此时)最小直径应按吸收塔允许流速定 以捕雾器除去直径大于10m的液滴 推

5、荐使用过滤式分离器(除掉润滑油) 必要时储液部位设置加热盘管 必要时在分离器前设置水冷器,14,专业知识,吸收塔设计要点,塔型的选择 塔的直径 塔板间距 塔板数或填料高度 进出口管线尺寸 捕雾器与顶板间的分离空间,15,专业知识,吸收塔塔型选择与塔径的确定,板式塔与填料塔均可采用 用泡罩塔比浮阀塔有利 TEG较粘稠气液比很高 塔径较小时可采用填料塔 瓷质填料和不锈钢填料均相可使用 不锈钢填料不易破碎且气体流率较高 近年来(小型装置)大多使用整装填料 塔径用Brown-Sounder公式确定,16,专业知识,吸收塔的推荐最大天然气流量(表D.2),原料气相对密度 0.6 操作压力 6.90MPa

6、(表) 操作温度 21.110C 查表D.2和D.3 最大流量=1.43x106m3/dm2 吸收塔外径大致为1524mm,17,专业知识,露点降与吸收塔实际板数(表D.5),假定塔板效率为0.33% 假定1块理论板等于0.91m填料高度 假定脱水气体含水量1.13kg/104m3 假定贫TEG浓度99.1% 假定重沸器204.40C 假定海拔高度365.76m 2.76MPa(表) 16.8L/kg 38.890C 6块 2.76 25.0 38.890C 5块 2.76 25.0 47.220C 8块,18,专业知识,（1）循环量和塔板数固定时，TEG浓度愈高则露点降愈大，通常这是提高露点

7、降最有效的途径。（2）循环量和TEG浓度固定时，塔板数愈多则露点降愈大，但一般情况下实际塔板数不超过10块。塔板效率大致在25%40%之间。 （3）塔板数和TEG浓度固定时，循环量愈大则露点降愈大，但循环量升高至一定值后，露点降的增加值明显减少，且循环量过大会导致重沸超负荷，动力消耗过大。因此，通常最高不超过33L/kg（水）。,循环量塔板数TEG浓度的关系,19,专业知识,原料气/贫TEG换热器,其作用是控制贫TEG温度比天然气流温度高5.5616.670C，一般高50C。 贫TEG温度过高，有较多水残留于脱水气体中 贫TEG温度过低，虽有利于降低TEG损耗，但易使烃类在吸收塔中冷凝 采用简

8、化流程的小型装置，可在顶部塔板与除雾器之间设置一组换热盘管来取代换热器,20,专业知识,富液闪蒸罐,1功能是释放出TEG中的溶解气体 烃类气体硫化氢二氧化碳 2操作压力0.300.50MPa 3停留时间520min 贫天然气通常取5min 4需要破乳时应升温至约650C，并在罐内停留20min,21,专业知识,闪蒸罐尺寸的计算(表D.6和表D.7),根据液体停留时间(t)计算 V = L t/60 V= 闪蒸罐所需沉降容积(m3) L= TEG循环量(m3/h) 两相时t取5min;三相时t取1030min 典型尺寸与沉降容积的关系可查表 D.6(立式) D.7(卧式),22,专业知识,TEG

9、循环量的计算,WR=(Win-Wout)/Gs WR=脱除水量; kg/h Win=进料气含水量; kg/h Wout=脱水气含水量; kg/h Gs=装置处理量; m3/h,23,专业知识,TEG循环泵,按TEG循环量及吸收塔压力选泵 天然气驱动与电驱动 能量回收泵的应用(节能考虑) 是否需要备用泵 电机型式 功率 电压 转速 脉动缓冲器 流量指示(流量计),24,专业知识,TEG过滤器,功能是除去固体及溶解性杂质 机械过滤器除去5左右的固体杂质 滤料：纤维制品纸张玻璃纤维 活性炭过滤器除去溶解性杂质 重烃表面活性剂润滑油等等 可采用部分过滤或全流过滤 停留时间为1520min,25,专业知

10、识,贫富液换热器,1 回收贫液热量，使富液升温至1480C 2调节贫液入塔的富液闪蒸温度 3最常用的形式为罐壳式 4小型装置可用换热罐替代 5换热罐效率较低，一般换热后富液温度温度不超过930C,26,专业知识,再生塔和重沸器,再生系统的功能是提浓TEG溶剂 再生塔约需3块理论板，重沸器算1块 重沸器可选用蒸汽、火管、热油等形式 回流比一般取1左右 富液在塔中部进料，塔顶设置除沬器 塔径也用Brown-Sounder公式计算,27,专业知识,(贫)TEG的缓冲罐,缓冲罐是否与重沸器组合? 缓冲罐必须有足够的容积 缓冲罐应配有足够大的TEG储罐 安装高度应保证入泵的压头,28,专业知识,重沸器温

11、度与TEG浓度的关系,29,专业知识,TEG重沸器传热强度/温度,火管传热强度不应大于31.5kW/m2 平均范围18.931.5kW/m2 注意燃烧器火焰形状及长度 避免在火管中形成过热点 TEG平均温度不大于2040C 最高壁温不应大于2210C 进一步提高热效率可以增加火管表面积,30,专业知识,重沸器热负荷的估算(D.9),QR = L Qc QR=所需热负荷; kW L=TEG循环量; m3/h Qc=1m3TEG所需热量; kJ/m3,31,专业知识,重沸器热负荷的经验系数(表D.8),基础条件 贫TEG浓度 99.1% 重沸器温度 204.40C 大气热损失 10% 出贫TEG换

12、热的TEG温度 93.30C 吸收塔温度 TEG/水比率 系数(kJ/m3) 26.7 16.8 373.5 37.8 16.8 340.0 37.8 25.2 298.2,32,专业知识,典型的重沸器尺寸(表D.9),根据表D.8确定重沸器热负荷 根据传热强度确定传热面积 传热强度=火管热负荷/火管表面积 热负荷 传热强度 火管表面积 103kJ/h 103kJ/hm2 m2 79.1 68.1 1.16 79.1 113.6 0.70 263.8 68.1 3.88 263.8 113.6 2.32,33,专业知识,TEG脱水的操作要点,保证TEG的提浓效果 惰气气提共沸蒸馏 合理确定循环量 2030L/kg(H2O) 合理确定再生温度和再生热量 重沸器加热温度不宜超过2040C 合理确定贫液入塔温度和富液闪蒸温度 必要时使用消泡剂、中和剂和缓蚀剂,34,专业知识,气提气量对TEG浓度的影响,35,专业知识,TEG浓度循环量塔板数的关系,TEG浓度是最关键的控制条件。当贫TEG浓度不符合要求时，塔顶气液平衡决定产品气的含水量，即使提高循环量不能改善脱水效果。 TEG浓度和循环量不变时，塔板数愈多露点降愈大。但一般不应超过10块理论板。塔板效率大致在25%4