三甘醇脱水系统设计毕业论文

三甘醇脱水系统设计毕业论文

目录

一.三甘醇脱水系统设计摘要及绪论----------------------------------------1

二.工艺流程特点----------------------------------------------------------------3

三.三甘醇吸收脱水的原理流程----------------------------------------------5

四.三甘醇脱水的工艺参数选取----------------------------------------------8

五.三甘醇脱水装置工艺计算-------------------------------------------------12

一.分离器的选择与工艺计算---------------------------------------------12

二.吸收塔的工艺计算------------------------------------------------------22

1.进塔贫甘醇溶液浓度的确定

---------------------------------------22

2.吸收剂贫三甘醇溶液用量的确定

---------------------------------23

3.吸收塔塔板数的确定

------------------------------------------------25

4.甘醇吸收塔的选型和塔径以及各种参数计算------------------30

三.换热器的设计------------------------------------------------------------40

四.管道的设计---------------------------------------------------------------42

五.流量计的设计WORD版本.

------------------------------------------------------------44

六.参考文献-----------------------------------------------------------------------45

2.绪论：

天然气三甘醇脱水系统中的主要工艺设备有三甘醇吸收塔、三甘醇加热炉、三甘醇再生塔、三甘醇循环泵、贫富甘醇换热器、水冷(空冷)、闪蒸罐等。

在油田天然气甘醇脱水装置中，甘醇加热炉一般采用天然气明火加热炉，三甘醇的分解温度为206％，所以加热炉燃烧器就成为加热炉的关键部件。燃烧器性能的好坏直接影响加热炉的热效率，燃烧器性能不好，炉管局部温度过高，三甘醇大量分解变质，甚至造成炉管损坏。目前，国较多采用的是负压引风式燃烧器，空气燃气比例不易调节，往往造成火焰温度偏低，降低了加热炉的热效率。全自动正压鼓风式燃烧器安全性能好，能自动调节空气燃气比例，火焰温度较高(可达1900~C)，较大地提高了加热炉的热效率。

三甘醇再生塔在正常生产时，在塔顶排出的水蒸气中不可避免地会含有部分轻烃，轻烃所占比例随天然气中重组分含量的不同而不同，这部分轻烃通常直接排入大气中，既对周围大气环境造成污染，又容易发生火灾事故，因为再生塔底就是明火加热炉。，在三甘醇再生塔顶的出口连接一台冷凝器，用三甘醇吸收塔出来的富三甘醇作为冷源，使水蒸气和轻烃全部冷凝下来，再进行分离处理，既减少了大气污染，又回收了轻烃，一举两得。再生后的贫三甘醇通过二级换热，经甘醇泵增压后进入天然气脱水塔，如果考虑减少能耗，加大热量回收，必须增加换热器面积，但是这样会造成贫三甘醇进泵阻力增加(因为加热炉为常压)，甘醇泵容易发生抽空现象，如果采用较小的换热面积来减少泵阻力，则热量回收率低，加热炉负荷要相应增大，增大了装置能耗。在设计该部分工艺时，可把甘醇循环泵设置在两级换热器之间，这样既可以降低甘醇泵入口流阻，又可以加大二级换热器的换热面积，同时严格计算一级换热器阻力损失和甘醇泵安装高度，以防止抽空，改造后的装置最大限度地回收了贫三甘醇余热，降低了能耗。三甘醇吸收塔一般采用泡罩塔板，1.5~3块理论板。

通过以上分析，对天然气三甘醇脱水系统工艺技术总结如下：

①加热炉燃烧器宜选用正压鼓风式燃烧器，可提高加热炉的热效率；②再生塔顶水蒸气WORD版本.

中的轻烃宜回收利用，既有经济效益又有社会效益；③甘醇循环泵宜设置在两级换热器之间，最大限度地回收贫三甘醇余热，节约能源；④吸收塔宜采用规整填料，减少三甘醇损失。

二：工艺流程的特点：

1.1三甘醇的溶解特性

三甘醇（TEG）学名三乙二醇醚，分子式为OH（CH2）.O（CH2）2O（CH2）2OH，是环氧乙烷水合制度乙二醇的副产品，也可由环氧乙烷和乙二醇的作用而得，起主要特性如下，从其分之结构可以看出三甘醇的亲水特性之所以较好是因为还有三个游离的氧原子，能够与水中的氢原子形成氢键。除此之外，三甘醇的热稳定性好，其黏度和液烃中的溶解度较低等因素，也促使它成为最为广泛使用的天然气脱水溶剂。

三甘醇常见物理特性：

相对分子量蒸汽压（25

度）/Pa 密度（60

度）/

（g.cm-3）

理论人分解

温度/度

实际生产温

度/度

黏度（20

度）/

（mpa.s）

150.2 〈1.33 1.092 206.7 176~196.1 47.8cm 1.2 一般工艺流程

WORD版本.

常见的三甘醇脱水装置主要分为吸收和再生两部分，分别应用了吸收，分离气液接触，传质，传热和和抽提等原理，露点降通常可以达到30~60摄氏度最高可达到85度。我们此次设计的脱水项目为：原料气处理量：50*104 立方米/天；原料气进单元压力：4.0MPa；原料气进单元温度：20摄氏度；水露点：-10摄氏度；原料气组成。

设备：

1.原料气分离器。

其功能是分离掉原料气中夹带的固体液体，如沙子，管线腐蚀物，液态烃以及井下作业使用的化学药剂等。常用卧式或者立式的重力分离器，装金属网除沫器。如原料器中夹带有很多的细小固体粒子，应考虑用过滤式或者水洗式旋风旋风分离器。

2.吸收塔。

可以采用填料塔或者板式塔，塔顶应设置除沫器。在板式塔中虽然泡罩塔的效率略低于浮阀塔，但是由于TEG溶液比较粘稠，而塔的液/气比较低，故采用泡罩塔盘更为适宜。3．闪蒸罐

闪蒸罐的功能是闪蒸出溶液在TEG溶液中的烃类，以防止溶液发泡。闪蒸罐的操作压力为0.35~0.53MPa，溶液在罐停留的时间为5~20MIN ，对于重烃含量低的贫天然气，一般停留10MIN就足够了。如果原料器中所含重烃和TFG溶液形成了乳状液就会导致溶液发泡，此时应使溶液升温约65摄氏度，停留时间达到20min左右才能使之破乳而闪蒸出烃类。

4. 过滤器。

与脱硫装置类似，过滤器的功能是除去TEG溶液中的固体粒子和溶解性杂质。常用的有固体过滤器和活性炭过滤器两种。前者为纤维制品，纸或者玻璃纤维为滤料，除去5微米以上粒子。活性炭过滤器主要用于除去溶液中的溶解性杂质，如沸点高的烃类，表面活性剂，压缩机润滑油以及TEG将解产物等。

贫—富液换热器

用来控制进闪蒸罐和过滤器的富液温度，并祸首贫液的热量，使富液升温至148摄WORD版本.

氏度左右进再生塔，以减轻重沸器的热负荷。最常用的是管壳式换热器。

再生塔和重沸器

主要有再生塔和重沸器组成的溶液再生系统，其功能是蒸出富TEG溶液中的水分使之被提浓。由于TEG与水的沸点相差非常大，而且不产生共沸物，故再生塔只须2~3快

理论塔板即可，其中一块为重沸器。重沸器一般采用釜式，在井场的装置可用火管加热，有条件的场合也可用蒸汽加热，

WORD版本.

三：三甘醇吸收脱水的原理流程

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，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，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WORD版本.

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，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。

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

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