1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)新疆工程學(xué)院設(shè)計2013 屆 題 目 天然氣脫水工藝設(shè)計 專 業(yè) 石油化工生產(chǎn)技術(shù) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 小組成員 指導(dǎo)教師 完成日期 2013年4月7日 新疆工程學(xué)院教務(wù)處印制新疆工程學(xué)院畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計） 任 務(wù) 書班級 105（3）班 專業(yè) 石油化工生產(chǎn)技術(shù) 姓名 董 翔 日期 2013.4.7 1、論文（設(shè)計）題目： 天然氣脫水工藝設(shè)計 2、論文（設(shè)計）要求：（1）學(xué)生應(yīng)在教師指導(dǎo)下按時完成所規(guī)定的內(nèi)容和工作量，最好是獨立完成。（2）選題有一定的理論意義與實踐

2、價值，必須與所學(xué)專業(yè)相關(guān)。（3）主題明確，思路清晰。（4）文獻工作扎實，能夠較為全面地反映論文研究領(lǐng)域內(nèi)的成果及其最新進展。（5）格式規(guī)范，嚴(yán)格按系部制定的論文格式模板調(diào)整格式。（6）所有學(xué)生必須在 月 日之前交論文初稿。3、論文（設(shè)計）日期：任務(wù)下達日期 2013.3 完成日期 2013.4.7 4、指導(dǎo)教師簽字： 管述哲 新疆工程學(xué)院畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計）成 績 評 定 報 告序號評分指標(biāo)具 體 要 求分數(shù)范圍得 分1學(xué)習(xí)態(tài)度努力學(xué)習(xí)，遵守紀(jì)律，作風(fēng)嚴(yán)謹務(wù)實，按期完成規(guī)定的任務(wù)。010分2能力與質(zhì)量調(diào)研論證能獨立查閱文獻資料及從事其它形式的調(diào)研，能較好地理解課題任務(wù)并提出實施方案，有分析

3、整理各類信息并從中獲取新知識的能力。015分綜合能力論文能運用所學(xué)知識和技能，有一定見解和實用價值。025分論文（設(shè)計）質(zhì)量論證、分析邏輯清晰、正確合理，020分3工作量內(nèi)容充實，工作飽滿，符合規(guī)定字數(shù)要求。繪圖(表)符合要求。0 15分4撰寫質(zhì)量結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹，文字通順，用語符合技術(shù)規(guī)范，圖表清楚，字跡工整，書寫格式規(guī)范， 0 15分合計0100分評語：成 績：評閱人（簽名）： 日 期： 畢業(yè)論文答辯及綜合成績答 辯 情 況自 述 情 況提 出 問 題回 答 問 題答辯小組評語及建議成績：答辯委員會綜合成績：答辯委員會主任簽字： 年 月 日600萬立方米/年天然氣脫水工藝設(shè)計 董翔(新疆工程學(xué)院,

4、 烏魯木齊 )摘要：剛從井里采出來的天然氣里充滿了飽和水蒸氣。水蒸汽可能是天然氣中最令人討厭的雜質(zhì)。天然氣被壓縮或冷卻時，水蒸汽會轉(zhuǎn)變成液態(tài)或固態(tài)。液態(tài)水會加速設(shè)備的腐蝕，降低輸氣效率；而固態(tài)的冰則會堵塞閥門、管件甚至輸氣管線。為避免出現(xiàn)這些問題，在天然氣進入輸氣管網(wǎng)之前，必須除掉其中的部份水蒸氣。天然氣工業(yè)常用的脫水方法有膨脹冷卻法、加壓冷卻法、固體吸附劑吸附法、溶劑吸收法等。目前世界上天然氣脫水應(yīng)用最多的方法是溶劑吸收法中的甘醇法, 此次設(shè)計采用三甘醇脫水。濕氣通過入口分離器，除去液態(tài)烴和固態(tài)雜質(zhì)后，進入吸收塔底部。 在吸收塔內(nèi)向上通過充滿甘醇的填料段或一系列泡帽或閥盤和甘醇充分接觸，被甘

5、醇脫去水后，再經(jīng)過吸收塔內(nèi)頂部的捕露網(wǎng)將夾帶的液體留下。最后脫水后的干氣離開吸收塔，經(jīng)過貧甘醇冷卻器( 甘醇干氣熱交換器)后進入銷售輸氣管網(wǎng)。貧甘醇沿沿不斷地被泵入吸收塔頂部，在塔內(nèi)經(jīng)溢流管向下依次流過每一個塔盤，將在塔內(nèi)向上流動的天然氣中的水蒸汽吸收。吸滿了水的甘醇(富甘醇)從塔底排出，經(jīng)過貧甘醇緩沖器中的大的預(yù)熱盤管后，通過閃蒸罐過濾器后進入重沸器上的精餾柱頂部。本次設(shè)計主要是脫水主要單體設(shè)備設(shè)計，包括吸收塔、閃蒸罐、過濾分離器、甘醇再生器等設(shè)備。設(shè)計包括各設(shè)備的尺寸、物料衡算、熱量衡算及設(shè)備選材。通過此設(shè)計工藝后的天然氣在設(shè)計條件下水露點-10關(guān)鍵詞：天然氣加工，三甘醇脫水，設(shè)備設(shè)計目錄

6、 TOC o 1-3 h z u 1緒論1.1設(shè)計的選題意義隨著世界經(jīng)濟迅速發(fā)展，人口急劇增加，能源消費不斷增長，溫室氣體和各種有害物質(zhì)排放激增，人類生存環(huán)境受到極大挑戰(zhàn)。在這種形勢下，清潔的、熱值高的天然氣能源正日益受到重視，發(fā)展天然氣工業(yè)成為世界各國改善環(huán)境和促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的最佳選擇。天然氣燃燒后產(chǎn)生的溫室氣體只有煤炭的1/2、石油的2/3，對環(huán)境造成的污染遠遠小于石油和煤炭。煤氣熱值為3000多大卡，而天然氣熱值高達8500大卡，可見天然氣是一種高效清潔的能源。初步測算，全球天然氣可采儲量約為137億噸石油當(dāng)量，與石油基本相當(dāng)。隨著勘探、開發(fā)和儲運技術(shù)的進步，過去20年內(nèi)，探明儲量平

7、均每年增長4.9%，產(chǎn)量平均每年增長3.15%。有關(guān)專家預(yù)測，未來10年內(nèi)，全世界天然氣消費年均增長率將保持3.9%，發(fā)展速度超過石油、煤炭和其他任何一種能源，特別是亞洲發(fā)展中國家的增長速度會更快。全世界天然氣儲采比很高（701），而且石油和煤炭消費領(lǐng)域里有70以上都可以用天然氣取代。在全球范圍內(nèi)，天然氣取代石油的步伐加快，尤其是在東北亞、南亞、東南亞和南美地區(qū)，隨著其輸送管網(wǎng)的建設(shè)，天然氣在21世紀(jì)初期將會有更快的發(fā)展。天然氣將是21世紀(jì)消費量增長最快的能源，占一次性能源消費的比重將越來越大。預(yù)計2020年前后，天然氣在全球能源結(jié)構(gòu)中的份額將超過煤炭、石油成為能源組成中的第一。剛從井里采出來

8、的天然氣里充滿了飽和水蒸氣。水蒸汽可能是天然氣中最令人討厭的雜質(zhì)。天然氣中有水汽存在時，會減少輸氣管道對天然氣的輸送能力，降低天然氣的熱值。當(dāng)管輸壓力和環(huán)境溫度變化時，可能引起水汽從天然氣中析出形成液態(tài)水，在一定條件下還會與烷烴分子等形成固態(tài)水合物，這些物質(zhì)的存在會增加輸壓，減少管線的輸氣能力；嚴(yán)重時還會堵塞閥門、管線等，影響平穩(wěn)輸氣。在輸送含有酸性組分的天然氣時，液態(tài)水的存在還會加速酸性組分（H2S，CO2等）對管壁、閥件的腐蝕，減少管線的使用壽命；嚴(yán)重時還會引起管道破裂等突發(fā)事件，造成天然氣的大量泄漏和安全事故。 為避免出現(xiàn)這些問題，在天然氣進入輸氣管網(wǎng)之前，必須除掉其中的部份水蒸氣。天然

9、氣脫水工程就是采用一定的方法使天然氣中飽和的水蒸氣脫除出來的工藝。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1天然氣工業(yè)常用的脫水方法有膨脹冷卻法、加壓冷卻法、固體吸附劑吸附法、溶劑吸收法等。目前世界上天然氣脫水應(yīng)用最多的方法是溶劑吸收法中的甘醇法, 而國內(nèi)普遍采用的是三甘醇法。 天然氣脫水的幾種主要方法：（1）低溫冷凝脫水 該方法采用各種方法把高壓天然氣節(jié)流降壓致冷, 用低溫分離法從天然氣中回收凝析液。這種方法是國內(nèi)氣田中除三甘醇法外應(yīng)用較多的天然氣脫水工藝。長慶采氣二廠、塔里木克拉2等均采用該方法, 它具有工藝簡單、設(shè)備較少等優(yōu)點, 但也有耗能高、水露點高等缺點。（2）J-T閥和透平膨脹機 J-T 閥

10、和透平膨脹機脫水屬于低溫冷凝方法脫水。對于高壓天然氣,冷卻脫水是非常經(jīng)濟的。例如大慶油田目前采用很多透平膨脹機脫水, 四川的臥龍河和中壩氣田則使用了J-T 閥脫水。這些方法的缺點是: 脫水循環(huán)的一部分處于水合物生成范圍內(nèi), 容易生成水合物, 因此需要采取添加抑制劑等防止水合物生成的措施，以及相應(yīng)配套的抑制劑回收系統(tǒng)；需要深度脫水時需配備制冷設(shè)備，會引起工程投資和使用成本的提高；透平膨脹機有高速運動部件，制造難度大、可靠性差。（3）三甘醇脫水 三甘醇脫水屬于溶劑吸收法脫水，在天然氣工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。這種脫水系統(tǒng)包括分離器、吸收塔和三甘醇再生系統(tǒng)。存在的主要問題是：系統(tǒng)比較復(fù)雜；三甘醇溶液再

11、生過程的能耗比較大；三甘醇溶液會損失和被污染, 因此需要補充和凈化；三甘醇與空氣接觸會發(fā)生氧化反應(yīng)，生成有腐蝕性的有機酸。所以，三甘醇脫水的投資和運行成本比較高。目前國內(nèi)的橇裝三甘醇脫水系統(tǒng)多從國外引進。雖然性能很好,但是也存在很多問題。如一次性投資比較大；各種零配件和消耗品不易購買，而且價格昂貴；計量標(biāo)準(zhǔn)與我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不同；測量系統(tǒng)不適合我國的天然氣性質(zhì)等。例如四川大天池天然氣輸送干線引進的橇裝三甘醇脫水系統(tǒng)，1999年3月25日至7月27日試運行過程中，日平均三甘醇消耗量為1119kg，而且隨著裝置運行時間延長，三甘醇消耗逐漸增加。由于使用的三甘醇需要進口，價格為36元/kg，因此三甘醇消

12、耗量成為影響生產(chǎn)成本的重要因素。（4）分子篩脫水2 分子篩脫水屬于固體吸附法脫水，脫水系統(tǒng)主要包括2個或3個處于脫水、再生和冷卻狀態(tài)的干燥器，以及再生氣加熱系統(tǒng)。分子篩脫水法更適合于深度脫水，露點可以降低到-73以下。但是，對于大裝置，設(shè)備投資和操作費用都比較高，如果脫水要求的露點相同，建設(shè)1座處理量為28萬m3（5）超音速脫水 作為新型脫水技術(shù)的超音速脫水，國外主要是在殼牌石油公司支持下開展研究，包括計算機數(shù)值模擬、實驗室研究和現(xiàn)場試驗研究?；A(chǔ)的實驗研究和數(shù)值模擬研究主要在荷蘭的埃因霍恩科技大學(xué)等幾所大學(xué)中進行；現(xiàn)場的試驗研究正在荷蘭( 1998年)、尼日利亞( 2000年)和挪威( 20

13、02年) 的天然氣氣田和海上平臺進行，主要驗證系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作的能力, 并在實際應(yīng)用中進行不斷的改進。所有的研究都取得了滿意的結(jié)果。目前，這項技術(shù)已經(jīng)進入商業(yè)應(yīng)用狀態(tài)。通過多年的自身努力和引進消化吸收國內(nèi)外先進技術(shù)，國內(nèi)天然氣脫水工藝已基本配套，能在一定范圍內(nèi)較合理點資源條件選擇脫水方案，能滿足國內(nèi)絕大多數(shù)氣田的建設(shè)。國內(nèi)中石油股份公司內(nèi)天然氣集輸系統(tǒng)采用的脫水設(shè)備主要有長慶油田的三甘醇脫水凈化系統(tǒng)；西南油氣田分公司的J-T閥低溫分離系統(tǒng)；大慶油田的透平膨脹脫水系統(tǒng)；塔里木氣田的分子篩脫水及低溫分離脫水系統(tǒng)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，在傳統(tǒng)的天然氣脫水方法得到改進和完善的同時，更具有工業(yè)競

14、爭力的脫水技術(shù)，如膜分離脫水和超音速脫水技術(shù)，將成為天然氣脫水技術(shù)的發(fā)展趨勢。1.3設(shè)計內(nèi)容設(shè)計規(guī)模天然氣處理量：m3原料氣組成如表1-1:表1-1 原料氣代表性組成（mol%）組分CO2H2OC1C2C3N2組成1.26.0590.131.00.51.12（3）設(shè)計邊界條件原料氣的壓力：4.0MPa（表），原料氣的溫度： 20 產(chǎn)品氣要求如表1-2：表1-2 產(chǎn)品氣要求外輸量m3/年溫度壓力MPa(g)H2S含量mg/m3總硫含量（以硫計）mg/m3CO2含量（mol）水露點在4.0MPa(g)條件下烴露點在4.0MPa(g)條件下423.94.2202003%-10-101.4方案選取3天

15、然氣脫水的必要性水是天然氣從采出至消費的各個處理加工步驟中最常見的雜志組分，且其含量經(jīng)常達到飽和，冷凝水的局部積累將限制管道中天然氣的流率，降低輸氣量，而且水的存在使輸氣過程增加了不必要的動力消耗，液相水與CO2或H2S的接觸后會生成具有腐蝕性的酸，H2S不僅導(dǎo)致常見的電化學(xué)腐蝕，它溶于水生成的HS還會促使陰極放氫加快，HS阻止原子氫結(jié)合為分子氫，從而造成大量原子態(tài)氫積聚在鋼材表面，導(dǎo)致鋼材氫鼓泡、氫脆及硫化合物應(yīng)力腐蝕開裂。濕天然氣還經(jīng)常遇到另一個麻煩，其中所含水分和小分子氣體及其混合物可在較高的壓力和溫度高于0天然氣脫水就是脫除天然氣中的水蒸氣，使其露點達到一定的要求，脫水前含水天然氣與脫

16、水后干氣的露點差成為露點降，一般用露點降來表示天然氣的脫水深度。天氣脫水的方法天然氣脫水的方法一般包括低溫法、溶劑吸收法、固體吸附法、化學(xué)反應(yīng)法和膜分離法等。低溫法脫水是利用高壓天然氣節(jié)流膨脹降溫或利用氣波機膨脹降溫而實現(xiàn)的，這種工藝適合與高壓天然氣，而對低壓天然氣，若要使用則必須增壓，從而影響了過程的經(jīng)濟性。溶劑吸收法脫水是目前天然氣脫水工業(yè)中應(yīng)用最普遍的方法。表1-3列出天然氣脫水方法的情況。天然氣凈化廠脫水工藝方法主要是有低溫分離、固體吸附和溶劑吸收三類方法。低溫分離法主要有膨脹制冷法和丙烷外制冷法。膨脹制冷法又有節(jié)流閥制冷、膨脹機制冷等方法。節(jié)流制冷法為防止天然氣溫度在節(jié)流閥之前、后迅

17、速降低生成水合物，在預(yù)冷器前需要加入水合物抑制劑，以防止水合物的形成。采用節(jié)流制冷法脫水，裝置設(shè)備簡單，一次性投資低，裝置操作費用較低。該方法主要用于有壓力能可供利用的高壓氣田。優(yōu)點有：設(shè)備簡單，占地面積?。煌顿Y低，裝置操作費用低。缺點：只適用于高壓天然氣并且有足夠壓力能可利用的氣田天然氣處理，對于壓小的天然氣，達不到足夠的水露點要求。如果沒有足夠的壓力就必須采用增壓時，裝置的投資和運行費用將會較高。固體吸附是利用干燥劑吸附張力從而使氣體的水分子被干燥劑內(nèi)孔吸附而從天然氣中除去的方法。常用的干燥劑有硅膠、分子篩等。該類方法中分子篩脫水應(yīng)用最廣泛，技術(shù)成熟可靠。這類方法適用于深度脫水裝置。優(yōu)點：

18、對進料氣體溫度、壓力、流量變化不敏感；操作簡單，占地面積小；無嚴(yán)重腐蝕和發(fā)泡方面的問題。缺點：設(shè)備投資和操作費用較高；氣體壓降大會導(dǎo)致吸附劑易破碎；再生耗熱量較高；再生氣氣量較大；壓力較低。適合應(yīng)用場合：水露點高以及需要深度脫水的場合，如下游有采用深冷法回收乙烷或液化石油氣的輕烴回收裝置，則就必須采用分子篩法脫水，以避免形成水合物，堵塞管道、閥門以及膨脹機入口。溶劑的吸收是利用脫水溶劑的良好吸水性能，通過在吸收塔內(nèi)進行氣液傳質(zhì)脫除天然氣中的水分。脫水劑中甘醇類化合物應(yīng)用最為廣泛，其中尤以三甘醇(TEG)作吸收劑最佳，該方法是目前天然氣工業(yè)中普遍采用的脫水方法。采用三甘醇脫水后的干天然氣水露點遠

19、低10優(yōu)點：TEG溶液要在操作溫度下性質(zhì)穩(wěn)定、吸濕性高、容易再生成99以上的濃度；蒸汽壓低氣相攜帶損失小；裝置操作簡單，占地面積??；裝置投資及運行費用較低；氣體壓降小。缺點：天然氣中要是存在輕質(zhì)油時，會有一定程度的發(fā)泡傾向，有時需加入消泡劑；含有酸性組分(如CO2、H2S)的天然氣在脫水過程中，會腐蝕設(shè)備、管道，會使三甘醇溶液呈酸性，有時需加入緩蝕劑或中和劑6。比較各種方法結(jié)合實際情況最終選擇溶劑吸收法，因為溶劑吸收法有各種優(yōu)點。吸收法脫水是根據(jù)吸收原理，采用一種親水液體與天然氣逆流接觸，從而將氣體中的水蒸氣進行吸收而達到脫水目的，脫水吸收劑應(yīng)該對天然氣中的水蒸氣有很強的親和能力，熱穩(wěn)定性好，

20、不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，容易再生，蒸汽壓低，黏度小，對天然氣和液烴的溶解度低，起泡和乳化傾向小，對設(shè)備無腐蝕，同時還應(yīng)價格低廉，容易得到。目前國內(nèi)外普遍是用三甘醇作為吸收劑。表1-3 脫水方法比較方法名稱分離原理脫水溶劑特點應(yīng)用情況低溫法高壓天然氣節(jié)流膨脹降溫能同時控制水露點、烴露點適宜于高壓天然氣溶劑吸收法天然氣與水在脫水溶劑中溶解度的差異氯化鈣水溶液費用低，需更換，腐蝕嚴(yán)重，露點降較低（1025）適宜于高壓天然氣氯化鋰水溶液對水有高的容量，露點降為2236適宜于邊遠、寒冷、氣井等不宜建脫硫廠的情況甘醇-胺水溶液同時脫除水、H2S、CO2，攜帶損失大，再生溫度要求高，露點降低于三甘醇水溶液僅限于酸性

21、天然氣脫水二甘醇水溶液（DEG）對水有高的容量，溶液再生容易，再生質(zhì)量分數(shù)不超過95%；露點降低于三甘醇水溶液，攜帶損失大應(yīng)用較多三甘醇水溶液（TEG）對水有高的容量，再生容易，質(zhì)量分數(shù)達98.7%，蒸汽壓低，攜帶損失小，露點降較高（2858）應(yīng)用最普遍固體吸附法固體吸附法利用多孔介質(zhì)對不同組分吸附作用的差異活性氧化鋁濕容量較活性鋁土礦高，干氣露點可達-73不易處理含硫天然氣分子篩高濕容量，高選擇性，露點降大于120適用于深度脫水化學(xué)反應(yīng)法利用與H2O的化學(xué)反應(yīng)可使氣體完全脫水但再生困難用于水分測定膜分離法利用H2O與烴類滲透通過薄膜性能的差異高分子薄膜工藝簡單，能耗低，露點降較低（-20國外

22、已有工業(yè)裝置運行三甘醇簡介三甘醇學(xué)名三乙二醇醚，分子式為HO(CH2)O(CH2)O(CH2)OH，是環(huán)氧乙烷水合制乙二醇的副產(chǎn)品，也可有環(huán)氧乙烷和乙二醇副作用得到，從其分子結(jié)構(gòu)可以看出，三甘醇的親水性之所以較好是因為含有3各游離的氧原子，能夠與水中的氫原子形成氫鍵。除此之外，其熱穩(wěn)定性更好，容易再生，蒸汽壓也更低，而且三甘醇的毒性也很輕微，沸點較高，常溫下基本不揮發(fā)，故使用時不會引起呼吸中毒，與皮膚接觸也不會造成傷害，因此，三甘醇脫水方法是天然氣工業(yè)中應(yīng)用最普遍的方法。三甘醇脫水的優(yōu)缺點甘醇法脫水與固體吸附法脫水是目前采用的兩種天然氣脫水方法。對于甘醇脫水來講，由于三甘醇水露點降大、成本低和

23、運行可靠，在各種甘醇化合物中其經(jīng)濟效益最好，因而在國內(nèi)外廣為采用。其優(yōu)點為：1）投資較低2）壓降較小，甘醇脫水的壓降為3570kpa3）為連續(xù)操作，補充甘醇較容易4）甘醇富液再生時，脫除1kg5）甘醇脫水裝置可將天然氣中水含量降低到0.008g/m3，如有貧液氣提柱，利用氣提再生，天然氣的水含量至少降到0.004g/m3其缺點為：天然氣露點要求低于32三甘醇溶液污染和分解后有腐蝕性三甘醇脫水工藝流程三甘醇脫水主要工藝流程，可分為兩個：低溫高壓(天然氣脫水) 系統(tǒng) ；高溫低壓(甘醇再生) 系統(tǒng)。圖1-1 天然氣脫水流程如圖1-1所示為三甘醇的脫水裝置工藝流程。該裝置由高壓吸收系統(tǒng)及低壓再生系統(tǒng)兩

24、部分組成。來自脫硫裝置的濕凈化天然氣經(jīng)原料分離器自吸收塔下部進入吸收塔，由于進入吸收塔的氣體不允許含有游離液體（水與液烴）、化學(xué)劑、壓縮機潤滑油及泥沙等物，所以濕天然氣進入裝置后，先經(jīng)過進口氣滌器除去游離液體和固體雜質(zhì)。如果天然氣中雜質(zhì)過多，還要采用過濾分離器。進口氣滌器頂部設(shè)有捕霧氣（除沫器），用來脫除出口氣體中攜帶的液滴。圖中所示的吸收塔為板式塔，此處應(yīng)選用泡帽塔板。由進口氣滌器頂部分出的濕天然氣進入吸收塔底部，向上通過各層塔板，與向下流過各層塔板的甘醇溶液逆向接觸時，使氣體中的水蒸汽被甘醇溶液所吸收。吸收塔頂部設(shè)有捕霧氣（除沫器），用來脫除出口氣中攜帶的甘醇溶液液滴，減少甘醇損失。離開吸

25、收塔的干氣經(jīng)過氣體/貧甘醇換熱器（貧甘醇冷卻器），用來冷卻進入吸收塔的甘醇貧液（貧甘醇）。然后，經(jīng)產(chǎn)品氣分離后，調(diào)壓、計量后進入管道外輸。經(jīng)氣體/貧甘醇換熱器冷卻后的貧甘醇進入吸收塔頂部，由頂層塔板依次經(jīng)過每層塔板流至底層塔板。底層塔板的溢流管上裝有液封槽，用以對塔板進行液封。吸收了天然氣中水蒸汽的甘醇溶液（富甘醇）從吸收塔流出，先經(jīng)高壓過濾器除去由進料氣帶入的固體雜質(zhì)，再與再生好的熱甘醇貧液換熱后進入閃蒸分離器（閃蒸罐），經(jīng)過低壓閃蒸分離，分出被甘醇溶液吸收的烴類氣體。從閃蒸分離器底部排出的富甘醇依次經(jīng)過纖維過濾器和活性炭過濾器除去甘醇溶液在吸收塔中吸收與攜帶過來的少量固體、液烴化學(xué)劑及其它

26、雜質(zhì)。這些雜質(zhì)可以引起甘醇溶液氣泡、堵塞再生系統(tǒng)的精餾柱（通常是填料柱），還可使重沸器的火管結(jié)垢。由纖維過濾器和活性炭過濾器來的富甘醇經(jīng)貧/富甘醇換熱器預(yù)熱后，進入重沸器上部的精餾柱中。精餾柱一般充填填料。富甘醇在精餾柱內(nèi)向下流入重沸器時，與由重沸器中氣化上升的熱甘醇蒸汽和水蒸汽接觸，進行傳熱和傳質(zhì)。精餾柱頂部裝有回流冷凝器，以在精餾柱頂部產(chǎn)生部分回流?；亓骼淠骺梢圆捎每諝饫鋮s，也可以采用冷的富甘醇冷卻。從富甘醇中氣化的水蒸汽，最后從精餾柱頂部排至大氣中。從精餾柱流入重沸器的富甘醇，在重沸器中被加熱到177204左右，以便充分脫除所吸收的水蒸汽，并使甘醇溶液中的甘醇濃度提濃到99%（w）以上

27、。再生好的熱貧甘醇由重沸器流經(jīng)貧/富甘醇換熱器等冷換設(shè)備進行冷卻后。當(dāng)采用裝有換熱盤管的緩沖罐時，熱貧甘醇則由重沸器的溢流管流入緩沖罐中，與流經(jīng)緩沖罐內(nèi)換熱盤管的冷富甘醇換熱。緩沖罐也起甘醇泵的供液罐作用。離開貧/富液換熱器的貧甘醇經(jīng)甘醇泵加壓后去氣體/貧甘醇換熱器進一步冷卻，然后再進入吸收塔頂部打循環(huán)使用。1.5設(shè)計重點1.5.1 脫水主要單體設(shè)備設(shè)計4入口分離器入口分離器一般為立式分離器和臥式分離器，一般采用立式分離器（圖1-2）。分離器用于分離原料天然氣中烴類所夾帶的固體或液滴等雜質(zhì)，常見雜質(zhì)由以下幾類：(1) 游離水 水會增加甘醇的循環(huán)量、重沸器的熱負荷和燃料費用。(2) 油 溶解的油

28、會減弱甘醇的脫水能力，由游離水存在時，回引起溶液發(fā)泡，不可溶的油會在換熱器的熱交換表面結(jié)焦，同時會增加甘醇的粘度。(3) 鹽 溶解于甘醇中會腐蝕鋼材，易引起重沸器火管穿孔。(4) 添加劑 如腐蝕防護劑、酸化和壓裂液，這些物質(zhì)易引起發(fā)泡、腐蝕和對火管造成熱蝕。(5) 固體雜質(zhì) 如砂、腐蝕產(chǎn)物（FeS、鐵銹等），這些物體易引起發(fā)泡、侵蝕泵和閥門、堵塞踏板和填料。 圖1-2 立式分離器簡圖閃蒸罐在甘醇吸收水分的過程中，較重的烴類包括芳香烴會不可避免地部分溶解于甘醇溶液中。閃蒸罐（圖1-3）的作用就是在較低壓力下除去甘醇富液中的烴類氣體，以減少再生塔的負荷。原料天然氣較貧時可選用兩相分離器，溶液的停留

29、時間為510min。原料天然氣較富時，甘醇吸收了大量的重質(zhì)烴，氣體的相對密度大，應(yīng)選用三相分離器，其停留時間應(yīng)為20-30min。氣體凝液甘醇分離的最佳條件是溫度為38-65圖1-3 閃蒸灌簡圖過濾器過濾器（圖1-4）的作用是過濾溶液以除去腐蝕產(chǎn)物及其他雜質(zhì)，減小溶液發(fā)泡的可能性。過濾器一般設(shè)置在閃蒸罐之后，此時溶液溫度較高，粘度較低，便于過濾。常用的過濾器有固體過濾器和活性炭過濾器。其中固體過濾器以纖維制品、紙張或玻璃纖維為濾料，可除去5微米以上的粒子，固體過濾器的容量應(yīng)滿足處理全部循環(huán)溶液的需要?；钚蕴窟^濾器主要是除去溶液中的溶解性雜質(zhì)，如高沸點的烴類、表面活性劑、壓縮機潤滑油及甘醇降解產(chǎn)

30、物等。循環(huán)溶液可以全部進入活性炭過濾器處理，也可以部分處理，視溶液中雜質(zhì)含量而定。溶液在過濾器內(nèi)的停留時間應(yīng)為1520min，以保證處理效果。圖1-4 過濾器流程圖循環(huán)泵循環(huán)泵（圖1-5）是脫水裝置中唯一的轉(zhuǎn)動設(shè)備，它使甘醇貧液增壓后進入吸收塔。常用的循環(huán)泵有三種驅(qū)動方式：高壓氣體驅(qū)動、高壓液體驅(qū)動和電動泵。一般設(shè)置兩臺泵，每臺泵的能力都要能滿足全部甘醇循環(huán)的需要，一臺工作，另一臺備用。對大型裝置選擇電動泵、水平或正位移泵。對小型的邊遠裝置，經(jīng)常選用高壓液體或氣體驅(qū)動的循環(huán)泵。從吸收塔底出來的高壓甘醇可給雙動泵提供部分動力，從吸收塔頂出來的高壓氣體也能提供部分動力，當(dāng)然這就要求吸收塔內(nèi)有較高的

31、壓力。圖1-5 循環(huán)泵流程圖貧富甘醇換熱器貧富液換熱器用來控制閃蒸罐和過濾器的富液溫度，并回收貧液的熱量，是富液升溫至148左右進再生塔，以減輕重沸器的熱負荷。最常用的是管殼式換熱器。對小型裝置可以不設(shè)置專門的換熱器，而在緩沖罐中用換熱盤管來代替，采用這種換熱形式可以簡化流程，節(jié)省投資，但其換熱效果較差，換熱后的入塔富液溫度很難超過甘醇再生塔再生塔主要由精餾柱、重沸器和帶有換熱盤管的緩沖罐構(gòu)成，其作用是蒸出甘醇富液中的水分而使之再生。精餾柱安裝在重沸器上部，柱內(nèi)一般填充1.22.4m高的填料，或采用塔板。精餾柱頂部設(shè)有冷卻盤管作回流冷凝器，使部分水蒸氣冷凝而提供柱頂回流，從而控制柱頂溫度。重沸

32、器主要提供熱量將甘醇加熱至一定溫度，使其所吸收的水分汽化。重沸器一般采用釜式，可以用燃料氣直接加熱，也可以用水蒸汽或加熱管的直燃式重沸器，形狀為U形管。緩沖罐的主要作用是容納從吸收塔出來的全部甘醇。正常運行期間，緩沖罐應(yīng)半滿，同時應(yīng)設(shè)置氣封以防止甘醇和空氣接觸。吸收塔作用：氣液傳質(zhì)的場所，也就是使氣相中的水蒸氣被甘醇吸收的場所。種類：吸收塔分為板式塔（逐級接觸式）和填料塔（微分接觸式）。塔板結(jié)有浮閥、泡罩和篩孔。結(jié)構(gòu)：板式塔由一個園柱形的殼體及其中按一定間距水平設(shè)置的若干塊塔板組成。主要有泡罩塔板和浮閥塔板。天然氣三甘醇脫水裝置的核心部分為吸收塔，吸收塔分為板式塔和填料塔兩種類型。前者通常采用

33、泡罩塔板，在確定了進料氣所要求的露點降、吸收塔的溫度和壓力等參數(shù)后三甘醇濃度、三甘醇循環(huán)量和露點降之間的關(guān)系，來選擇合適的貧三甘醇塔塔板數(shù)。實踐證明，任何泡罩式甘醇吸收塔至少要有4塊實際塔板數(shù)才脫水效果，一般采用412塊。填料塔主要采用瓷質(zhì)鞍形填料和不銹鋼環(huán)填料效率和填料系數(shù)選擇填料的尺寸。板式吸收塔和填料式吸收塔優(yōu)缺點對比：板式塔優(yōu)點：(1)可在氣液比較低時使用，(2)當(dāng)氣體流量較低時不會發(fā)生漏液或排干塔板上的液體，(3)技術(shù)發(fā)展成熟，應(yīng)用廣泛。板式塔缺點：(1)當(dāng)氣體流量過大時塔板上的“吹液”現(xiàn)象會惡化。填料塔優(yōu)點：(1)當(dāng)處理量較高時，由于液體以潤濕膜的形式流過填料表面，不受“吹液”現(xiàn)象

34、的影響，(2)由于液體受氣體攪動程度相對低，有利于處理三甘醇溶液的起泡現(xiàn)象，填料塔缺點：(1)若三甘醇流量較低，塔內(nèi)填料不能完全濕潤，會降低接觸效率，（當(dāng)塔徑小于300mm時，宜于選）(2)使用不廣泛。鑒于板式塔技術(shù)發(fā)展成熟，且一直存在這樣的看法，即填料塔直徑不宜超過600mm，直徑大了其造價比板式塔高，因而海洋石油工業(yè)所用的三甘醇脫水裝置均采用板式吸收塔。但近年來，隨著新型高效開孔填料的開發(fā)，上述看法值得商榷，采用新型填料塔代替泡罩板式塔做為三甘醇吸收塔，在某些方面顯現(xiàn)出較為優(yōu)越的特性。據(jù)國外報道，對已有的板式吸收塔進行改造，用規(guī)整填料取代塔板，可以使處理量增大1倍，脫水效率比原來增加50%

35、;且從現(xiàn)場實驗中發(fā)現(xiàn)，規(guī)整填料塔具有相當(dāng)好的調(diào)節(jié)比，即12:1。采用規(guī)整填料塔作為吸收塔，可縮小了塔的尺寸，減少了相應(yīng)的費用。采用規(guī)整填料塔無論是在空間尺寸、整體質(zhì)量還是費用上都比泡罩塔板式節(jié)省得多。綜合以上各類型塔的優(yōu)缺點以及結(jié)合實際情況得出本設(shè)計采用板式吸收塔。盡管浮閥塔板比泡罩塔板的效率高，但因甘醇脫水裝置通常氣液比很高，即甘醇循環(huán)量很少，且甘醇有較高的粘度，在低氣量時采用泡罩塔板不會發(fā)生漏液，因此，實際過程中往往采用泡罩塔板。圖1-6 吸收塔簡圖1.5.2 確定脫水裝置運行主要參數(shù) 1溫度脫水裝置的脫水效率對來氣的溫度特別敏感。在常壓下，來氣溫度升高，氣中的水含量亦升高。入口溫度升高，

36、甘醇的蒸發(fā)損失也增大。10被認為是甘醇脫水的最低操作溫度。 貧甘醇進入吸收塔的溫度至少應(yīng)高于天然氣入口溫度10重沸器的溫度和壓力決定著貧甘醇的濃度，在204 精餾柱頂部的溫度也很重要，它關(guān)系到水的蒸發(fā)和甘醇的回流，不應(yīng)太高和太低，建議柱頂溫度為107度，低于105度水蒸氣就會開始冷凝而流回精餾柱，高于120度，甘醇的損失就會增大。2壓力在常溫下，壓力降低，入口天然氣中水的含量增加。然而在正常操作范圍內(nèi)，甘醇脫水裝置的壓力并不十分重要。應(yīng)注意閃蒸罐的壓力和吸收塔的壓差。3循環(huán)量吸收塔的塔盤數(shù)和甘醇的濃度一定，飽和天然氣的露點降就成為甘醇循環(huán)量的函數(shù)。脫去1kg水需要25-60L提高甘醇的濃度比增

37、加甘醇的循環(huán)量更容易獲得大的露點降。如果循環(huán)量太大，特別是超過裝置的設(shè)計能力，會使重沸器過載而降低甘醇的再生的濃度，同時也造成塔內(nèi)氣液兩相接觸又不充分和增加泵的維護工作量。循環(huán)量過大同樣會造成甘醇的損失量升高。 4濃度提高甘醇的濃度比增加甘醇的循環(huán)量更容易獲得大的露點降。甘醇脫水的脫水深度主要取決于被重沸器蒸發(fā)掉的水量。進入吸收塔內(nèi)的甘醇濃度越高，它的脫水效果就越好。2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算2.1建設(shè)規(guī)模本設(shè)計天然氣處理規(guī)模為600萬方/年。根據(jù)實際生產(chǎn)停車估算，年開工時間按300天計，天然氣天處理量為20000方/天。2.2甘醇用量5對于三甘醇脫水工藝，影響脫水效果的關(guān)鍵參數(shù)是三甘醇貧液濃度、三甘醇

38、循環(huán)量、吸收塔和再生塔的塔板數(shù)、再生塔溫度、再生方式。在甘醇循環(huán)量和塔板數(shù)一定的情況下，三甘醇的濃度越高，天然氣露點降就越大。因此，降低出塔干氣露點的主要途徑是提高三甘醇貧液濃度。根據(jù)溶液吸收原理，循環(huán)量、濃度與塔板數(shù)的相互關(guān)系如下： eq oac(,1)循環(huán)量和塔板數(shù)固定時，三甘醇濃度愈高則露點降愈大； eq oac(,2)循環(huán)量和三甘醇濃度固定時，塔板數(shù)愈多則露點降愈大； eq oac(,3)塔板數(shù)和三甘醇濃度固定時，循環(huán)量愈大則露點降愈大，但循環(huán)量升到一定程度后，露點降的增加值明顯減少，而且循環(huán)量過大會導(dǎo)致重沸器超負荷，動力消耗過大。三甘醇循環(huán)量是控制脫除天然氣中總水量，必須保證甘醇與氣

39、體接觸較好的最小循環(huán)率，一般從天然氣中脫除1 kg水需要25 L 60L三甘醇。2.3物料衡算2.3.1貧甘醇濃度的確定當(dāng)吸收塔塔頂氣體與吸收劑充分接觸達到平衡時，離塔干氣的水露點是可能達到的最低露點，即干氣的平衡露點；而干氣中所含水汽量為塔頂吸收溫度、壓力下可能達到的最低水汽量。即飽和水汽量。此時，進塔貧三甘醇溶液的濃度即為達到最低干氣露點所必須的最低濃度。實際上，吸收塔塔頂氣-液兩相接觸時間不足以達到平衡，出塔干氣不能達到平衡水露點，而出塔干氣的真實水露點比平衡水露點略高，即： 其中:出塔吸收干氣的平衡露點,。:出塔吸收干氣的實際露點,。 :偏差值，一般為811，此處取8。 因為原料氣進料

40、溫度為20，設(shè)原料氣進口溫度為20，而吸收溫度比原料氣溫度高38，此處取5，因此設(shè)吸收溫度為25，則由不同三甘醇質(zhì)量分數(shù)下出塔干氣平衡露點與吸收溫度的關(guān)系圖圖2-1 不同三甘醇質(zhì)量分數(shù)下出塔干氣平衡露點與吸收溫度的關(guān)系2.3.2脫水量6吸收裝置單位時間所需要的三甘醇貧液用量可根據(jù)給定的工藝參數(shù)，先計算出單位時間的脫水量（），再確定三甘醇溶液用量V式中：脫出的水量， 進入吸收塔天然氣的量，y進入吸收塔的天然氣含水量， y離開吸收塔的干氣含水量，由已知條件可得：當(dāng)進口原料氣溫度為20，壓力為4.0時，查天然氣含水量圖可知，y=0.75；出口干氣溫度為-10，壓力為4.0時，查天然氣水含量圖2-2可

41、知，y=0.08；則可求得： 圖2-2 天然氣含水量圖2.3.3 三甘醇貧液循環(huán)量天然氣中吸收1水需要2560升三甘醇溶液，低于該值可能造成塔板上液封不夠或不能潤濕填料，高于此值則可能會過多地增加動力消耗和冷卻水的消耗。在此通過先確定脫水量再用經(jīng)驗公式確定三甘醇貧液用量： 式中：天然氣中每吸收1水所需要的三甘醇溶液量，一般取0.025-0.06，此處取0.05。 則三甘醇貧液用量為：在25，三甘醇濃度為98.7%的情況下，查得三甘醇溶液密度為1120kg/m3則三甘醇貧液用量為： 2.3.4 三甘醇富液循環(huán)量三甘醇富液循環(huán)量為貧液甘醇量加上吸收的水量。由上述可知，脫水13.4，貧液三甘醇循環(huán)量

42、為750.4，綜上三甘醇富液循環(huán)量為： 三甘醇富液濃度為： 2.4吸收塔2.4.1塔板數(shù)的確定7三甘醇脫水屬于多組分逆流吸收過程，在吸收塔中由于從天然氣中脫除的水量較多，沿塔氣液相流率V、L基本保持不變，液氣比L/V可視為一常數(shù)，同時，吸收過程沿塔溫度變化不大，因此可以使用吸收因子法來計算吸收塔的理論板數(shù)。吸收因子法方程如下： 式中 原料天然氣中水的摩爾分數(shù) 出塔干氣中水的摩爾分數(shù) 出塔干氣與進塔三甘醇溶液處于平衡狀態(tài)時干氣中水的摩爾分數(shù) 吸收因子，是操作線斜率L/V與平衡線斜率K之比 三甘醇溶液循環(huán)量 原料天然氣流量 吸收塔內(nèi)氣相中水汽和三甘醇溶液中液相水之間水ude相平衡常熟 吸收塔理論板

43、數(shù)式的左端是吸收塔內(nèi)氣相中實際水摩爾分數(shù)變化與最大水摩爾分數(shù)變化的比值。若式中分子分母同乘以吸收塔內(nèi)氣相流率，則分子部分 代表水分在吸收塔內(nèi)被吸收的量，由于代表了該吸收塔內(nèi)水分可能被吸收的最大值，兩項之比稱為吸收率。由于大多數(shù)工業(yè)三甘醇吸收塔常使用11.5塊理論板，最多不超過2塊理論板。顯然，只要確定了吸收因子A就可以利用吸收因子法求得所需的理論板數(shù)。而確定A則必須求得相平衡常熟K。在吸收塔內(nèi)，由于沿塔三甘醇質(zhì)量分數(shù)是變化的，故K值也是變化的。通過長期實踐得出，在操作條件1.51.7Mpa，450計算公式如下： 式中 天然氣與純液相水呈平衡狀態(tài)時，飽和水汽在天然氣中的摩爾分數(shù) 三甘醇溶液中水的

44、活度系數(shù)經(jīng)過幾十年的實踐，GPSA做出了吸收溫度為38時，吸收塔的實際塔板數(shù)（總板效率20%左右）、吸收1水所需三甘醇的量、三甘醇的質(zhì)量分數(shù)與氣體露點降的關(guān)系圖。由于大多數(shù)工業(yè)三甘醇吸收塔常使用1-1.5塊理論板，最多不超過2塊理論板,現(xiàn)在給出了=1、=1.5、=2時的關(guān)系圖圖中縱坐標(biāo)為脫水率，其中為原料天然氣中的含水量，為干氣的含水量。已知條件可得：當(dāng)進口原料氣溫度為20，壓力為4.0時，查天然氣含水量圖可知，y=0.75；出口干氣溫度為-10，壓力為4.0時，查天然氣水含量圖2-2可知，y=0.08；則吸收塔的脫水率為：圖2-3 不同質(zhì)量分數(shù)三甘醇的循環(huán)量與脫水率的關(guān)系（N=1）圖2-4

45、不同質(zhì)量分數(shù)三甘醇的循環(huán)量與脫水率的關(guān)系（N=1.5）圖2-5 不同質(zhì)量分數(shù)三甘醇的循環(huán)量與脫水率的關(guān)系（N=2） 由圖2-3可知，在理論塔板數(shù)為1，三甘醇質(zhì)量分數(shù)為98.5%，三甘醇循環(huán)量選擇為0.05水時。查圖得脫水率小于0.8933（總版效率按25%計算）。由圖2-4可知，在理論塔板數(shù)為1.5，三甘醇質(zhì)量分數(shù)為98.5%，三甘醇循環(huán)量選擇為0.05水時。查圖得脫水率大于0.8933（總版效率按25%計算）。因此吸收塔的實際板塊數(shù)為6塊。由圖2-5可知，在理論塔板數(shù)為2，三甘醇質(zhì)量分數(shù)為98.5%，三甘醇循環(huán)量選擇為0.05水時。查圖得脫水率大于0.8933（總版效率按25%計算）。因此吸

46、收塔的實際板塊數(shù)為8塊。總板效率按25%計算，則實際板塊數(shù)為6塊或8塊。2.4.2塔直徑的計算對于板式塔，計算塔徑時，可先按Brown-Souder公式計算出允許最大空塔氣速，計算公式如下： 其中：氣體的最大允許氣速，； 吸收塔中液相密度，； 吸收塔中氣相密度，；經(jīng)驗常數(shù)，可由表查得；塔徑，； 氣體在塔內(nèi)的實際流量，；三甘醇貧液的密度為1120kg/,所以；氣體在操作條件下的密度求?。河梢阎獥l件，根據(jù)公式求得天然氣分子量可視為：查臨界常數(shù)和偏心因子表得：，因此， 由，查圖得知壓縮因子設(shè)塔板間距為600mm，則查表2-1可得C=0.045m/s 表2-1 設(shè)計吸收塔推薦的C值吸收塔類型C，m/s

47、泡罩間距，mm5000.0436000.0457000.052填料類型規(guī)整填料0.0910.122亂堆填料2.5cm鮑爾環(huán)0.0400.0555cm鮑爾環(huán)0.0580.079進料氣在操作條件下的體積流量： 則塔徑： 因此取內(nèi)徑1.0m2.4.3泡罩塔板設(shè)計8泡罩塔盤所用的氣液接觸元件是泡罩，它的結(jié)構(gòu)形式有圓形及槽形兩類。泡罩安裝在升氣管上方，在安裝良好和氣液負荷不過量的情況下，不會發(fā)生泄漏，因此泡罩塔板操作穩(wěn)定，彈性較大。由于結(jié)構(gòu)原因，塔盤上液層較高，兩相接觸時間較長。但是亦由此而導(dǎo)致壓力降較高，霧沫夾帶增多，以及塔盤上液面落差較大等缺點。（1）泡罩直徑泡罩直徑，應(yīng)用較小直徑的泡罩，能充分利用

48、鼓泡區(qū)的面積，塔板效率高，但是造價較大。根據(jù)我國泡罩標(biāo)準(zhǔn)（JB1212-1999），泡罩公稱直徑有DN80，DN100，DN150三種規(guī)格。通常根據(jù)塔徑大小選擇（表2-2）。當(dāng)塔徑小于1.2m時,多選用DN80的泡罩，當(dāng)塔徑為1.23.0m時，可選用DN100的泡罩；當(dāng)塔徑超過3.0m時，可選用DN150的泡罩。則本設(shè)計由塔內(nèi)徑為1.0m,選用泡罩的直徑為DN80表2-2 泡罩塔直徑的選擇塔徑/m泡罩直徑/mm1.0以下801.031003.0以上150（2）泡罩齒縫的形狀和尺寸9泡罩齒縫有矩形，梯形，和三角形三種，通常選用矩形齒鍵。本設(shè)計選擇矩形齒縫，齒縫寬度范圍是315mm,常用取4mm，

49、本設(shè)計取4mm。齒縫高度較小時，處理能力較小；齒縫高度較大時，壓降較大，泡罩齒縫下部可帶有緣圈或者是敞開式的。前者泡罩的強度較好，不易變形，后者超負荷能力較大。齒縫高度的選擇查表2-3，本設(shè)計泡罩直徑80mm，因此齒縫高度取25mm。表2-3 齒縫高度與泡罩直徑的關(guān)系泡罩直徑/mm齒縫高度/mm802030100253215035（3）泡罩底隙泡罩底隙是指泡罩底部與塔板的間隙。泡罩底隙較大時，液面梯度較小，當(dāng)液面梯度較小時，液體流動阻力較大，且易幾句沉淀物，泡罩底隙一般在540mm范圍內(nèi)，對于清潔無聊可取較小值，對于存在沉淀物，宜取較大值。我國泡罩標(biāo)準(zhǔn)中，選取泡罩底隙為10mm。（4）升氣管直

50、徑和高度升氣管主要是為使氣體流經(jīng)泡罩的阻力較小，通常使泡罩內(nèi)的環(huán)形面積略大于升氣管的面積，升氣管上部的回轉(zhuǎn)面積略大于環(huán)形面積。以此泡罩直徑?jīng)Q定升氣管的直徑，并且確定升氣管頂至泡罩內(nèi)頂垂直距離。此外，還應(yīng)考慮升氣管頂高出齒縫頂1012mm，以免液體進入升氣管。由泡罩塔與升氣管之間的環(huán)形面積與升氣管面積之比為1.11.4，本設(shè)計取1.25，泡罩塔直徑為80mm，由下式得：所以 考慮到升氣管頂高出齒縫頂1012mm，本設(shè)計取10mm，則最終升氣管的高度為:（5）所需最小泡罩數(shù)允許最大空塔氣速：體積流速為：最小齒縫面積為：其中：每層塔板的最小齒縫面積，：最大氣相負荷，：液相密度，：氣相密度，h：泡罩齒

51、縫高度，m r：泡罩齒縫上底寬/下底寬（矩形為1）則：最小泡罩數(shù)：其中：F4為單個泡罩的齒縫面積（每個泡罩有30個齒縫） 所以：（6）泡罩排列及中心距10塔板上的泡罩采用三角形排列，液流方向與各排泡罩相垂直，以利于液相分布。適宜的泡罩中心距t為其外徑的1.251.5倍，本設(shè)計取1.4倍。則中心距： 相鄰泡罩邊緣間的距離為：（7）版面布置11溢流裝置計算塔徑=1.0m，可選用單溢流弓形降液管，采用凹形受液盤安定區(qū)邊取 緣區(qū)寬度 取堰長取=0.6=0.41.0=0.40m溢流堰高度 由=選用平直堰，堰上液層高度，由弗蘭西斯公式計算根據(jù)經(jīng)驗公式E=1，則：取板上清夜高度，則弓形降液管寬度和截面積由

52、查弓形降液管的參數(shù)圖得 圖2-5 弓形降液管的參數(shù)圖 液體在降液管中停留時間即： 故降液管設(shè)計合理降液管底隙的高度 取 則 故降液管底隙高度設(shè)計合理 選用凹形受液盤，深度 2.4.4塔壁厚計算根據(jù)常用壓力容器手冊 選用材料16MnR鋼，壁厚公式得：式中：設(shè)計壓力， ，取4.4MPa 材料最大許用應(yīng)力，157MPa 鋼板負偏差，取1.2（根據(jù)常用壓力容器手冊） 吸附塔腐蝕裕量，取1 焊縫系數(shù)，無縫鋼管取0.9，焊接鋼管取0.8則由計算可得：所以壁厚取。2.4.5塔頂空間高度塔頂空間高度的作用是安裝塔板和開人孔的需要，也使氣體中的液滴自由沉降，減少塔頂出口氣體中液沫夾帶，必要時還可以節(jié)省破沫裝置。

53、塔頂空間高度HD一般取1.01.5m，塔徑大時可適當(dāng)增大。本設(shè)計中HD=1200mm2.4.6塔板間距塔板間距HT的大小與液汽和霧沫夾帶有密切關(guān)系。板間距大，可允許氣體流速較高，塔徑可小些；反之，多需要的塔徑就要增大。一般來說，取較大的板間距對提高操作彈性有利，安裝檢修方便，但會增加塔的造價，因此，HT可根據(jù)表2-4進行適當(dāng)選擇。表2-4 板間距與塔徑間關(guān)系塔徑 D, mm300500500800800160016002400板間距HT，mm200,250,300250,300,350300,350,400,450,500400,450,500,550,600但當(dāng)設(shè)計到開有人孔的板間距時，其上

54、下兩塔板間的間距HT應(yīng)等于或大于600mm。人孔數(shù)目S是根據(jù)物料清潔程度和塔板安裝方便而確定。對于易結(jié)垢、結(jié)焦的物料，應(yīng)經(jīng)常清洗，每隔46塊塔板就要開一個人孔；對于無需經(jīng)常清洗的清潔物料，可每隔810塊板設(shè)置一個人孔；若塔板上下都可拆卸，可隔15塊板設(shè)置一個人孔。對于本設(shè)計，考慮到人孔設(shè)置，本塔有人孔板間距為600mm，其余為300mm,板上下可拆卸，所以人孔開在第一塊板上方。2.4.7塔底空間高度塔底空間高度HB具有中間貯槽的作用，塔釜料液最好能在塔底有1015min的儲量，以保證塔底料液不致排完。若塔的進料段設(shè)有緩沖時間的容量，則塔底容量可較小；對于塔底產(chǎn)量大的塔，塔底容量也可取小些，有時

55、僅取35min的儲量。對于易結(jié)焦物料，塔底停留時間則應(yīng)按工藝要求而定，HB可按儲量和塔徑計算。本設(shè)計HB=1000mm。2.4.8塔高度吸收塔直徑：=1.0吸收塔內(nèi)塔板間距為：300共6層塔板，高度為：塔頂空間高度為（含捕霧器）：1.2塔底空間高度為：1裙座?。?.5吸收塔總高度為：=1.8+1.2+1+1.5=5.5()2.5 再生塔2.5.1 精餾柱(1) 直徑富甘醇再生過程實質(zhì)上是甘醇和水兩組分混合物的蒸餾過程。甘醇和水的沸點差別很大，又不生成共沸物，故較易分離。因此，精餾柱的理論板數(shù)一般為3塊，即底部重沸器、填料段和頂部回流冷凝器各1塊。富甘醇中吸收的水分由精餾柱頂排放大氣，再生后的貧

56、甘醇由重沸器流出。精餾柱一般選用不銹鋼填料，其直徑D可根據(jù)柱內(nèi)操作條件下的氣速和噴淋密度計算，也可按下式來估算：其中： 精餾柱直徑，； 甘醇循環(huán)流率，水； 吸收塔的脫水量，；則由前可得：(2)填料高度精餾柱高取1.8m，內(nèi)填充25mm的陶瓷Intalox填料。2.5.2重沸器12 重沸器通常為臥式容器，既可采用火管直接加熱也可以采用水蒸氣或熱油間接加熱。采用三甘醇脫水，重沸器火管傳熱表面熱流密度的正常范圍是18一25，最高不超過3l ，由于甘醇在高溫會分解變質(zhì)，因此，重沸器溫度最高不能超過204。根據(jù)脫水量由下式（21）估算： 式中 ：脫除1kg水所需的重沸器熱負荷，：甘醇循環(huán)量，水吸收1kg

57、水所需三甘醇量：重沸器熱負荷為：考慮50%的設(shè)計裕量，故重沸器的熱負荷取重沸器火管傳熱表面的熱流密度取，故重沸器火管傳熱面積為：2.5.3 重沸器火管的計算重沸器火管傳熱面積按下式進行計算： 其中：重沸器的供熱量，； 重沸器火管表面平均熱通量。該流程選用重沸器采用間接火管加熱，重沸器熱負荷為。SY/T 0076-2003天然氣脫水設(shè)計規(guī)范中規(guī)定重沸器火管表面平均熱通量的正常范圍是1825 kW/m2，故重沸器火管表面平均熱通量采用。由上式算出，重沸器火管傳熱面積為?？紤]富裕熱負荷取熱負荷為。殼體設(shè)計壓力取0.25mpa,殼體規(guī)格mm，壁厚不小于10mm.火筒直徑300mm,爐管直徑89mm，設(shè)

58、計壓力2.5mpa。煙囪直徑300mm.查SY/T 0540加熱爐型式與基本參數(shù)選用碳鋼20，在250許用應(yīng)力110Mpa火管壁厚 取火管 3009，長850mm。3.熱量衡算3.1重沸器重沸器通常為臥式容器，既可采用火管直接加熱也可以采用水蒸氣或熱油間接加熱。采用三甘醇脫水，重沸器火管傳熱表面熱流密度的正常范圍是18一25，最高不超過3l ，由于甘醇在高溫會分解變質(zhì)，因此，重沸器溫度最高不能超過204。根據(jù)脫水量由下式（21）估算： 式中 ：脫除1kg水所需的重沸器熱負荷，：甘醇循環(huán)量，水吸收1kg水所需三甘醇量：重沸器熱負荷為：考慮50%的設(shè)計裕量，故重沸器的熱負荷取重沸器火管傳熱表面的熱

59、流密度取，故重沸器火管傳熱面積為：3.2貧富甘醇換熱器貧/富液換熱器是用來控制閃蒸罐和過濾器的富液溫度，并回收貧液的熱量，使富液升到一定溫度后進入再生塔，以減輕重沸器的熱負荷。最常用的為管殼式換熱器。貧/富甘醇進口與出口溫度：貧甘醇進口溫度199，出口溫度88；富甘醇進口溫度25，出口溫度t貧甘醇熱負荷貧甘醇在平均溫度為143的比熱容為2.82，貧甘醇熱負荷為：計算富甘醇出口溫度假定富甘醇出口溫度為146富甘醇（97.01%）在85.5時的比熱容為2.64由熱量平衡確定富甘醇的出口溫度，經(jīng)迭代計算得：3.3干氣貧甘醇換熱器1.貧甘醇熱負荷貧甘醇進口溫度為88，出口溫度為38。貧甘醇在平均溫度6

60、3時的比熱容為2.34，故貧甘醇熱負荷=31.272.34(88-38)=3658.592.氣體降溫由于出吸收塔干氣質(zhì)量流量遠遠大于貧甘醇質(zhì)量循環(huán)流量，故干氣經(jīng)過氣體/貧甘醇換熱器后的降溫較小，其值可由熱量平衡確定。干氣摩爾流量干氣的摩爾熱容為36，由熱量平衡確定干氣溫降為4.其他設(shè)備的計算4.1循環(huán)泵13循環(huán)泵是脫水裝置中唯一的轉(zhuǎn)動設(shè)備，它使甘醇貧液增壓后進入吸收塔。常用的循環(huán)泵有三種驅(qū)動方式：高壓氣體驅(qū)動、高壓液體驅(qū)動和電驅(qū)動。一般設(shè)置兩臺泵，每臺泵的能力都要滿足全部甘醇循環(huán)的需求，一開一備。對大型裝置選擇電動泵、水平或正位移泵。對小型的邊遠裝置，經(jīng)常選用高壓液體或氣體驅(qū)動的循環(huán)泵。將泵放