天然气三甘醇脱水设备 操作及保护手册 1 蚩粮蚤甬 眼橱 H，胃加H，川 饗義蜃累耄料昌撩H 董1 眠 皿 、概述 在地下的地层温度和压力下，天然气内含有丰满水汽。因为水 汽的存在，天然气管输进程中往往会构成管道积液，下降输气力气及 下降热值，加快天然气中H2S和CO2对钢材的腐蚀。即便在天然气 的温度高于水的冰点时，水也或许和气态烃构成烃类的固态水化物， 引起管道阀门阻塞，严峻影响平稳供气。 因而从地下储气库出来的天然气在管输前必需脱除其间的水份。 天然气中的丰满含水量取决于天然气的温度，压力和气体组成等条 件，天然气中的含水量可用每一立方米天然气中所含水份的克数来表 示，也可用必定压力下该含水量成为丰满含水量时天然气的温度来表 示，该温度称为必定压力该天然气的水露点温度。表1-1给出了不同 压力下天然气中含水量与天然气水露点的联系： 表1-1不同压力下天然气含水量与水露点的联系 露点 °C 天然气含水量mg/m3 4.5MPa 5.0MPa 5.5MPa 6.0MPa 6.5MPa 7.0MPa 7.5MPa 8.0MPa 10 314 286 257 242 223 210 200 192 5 210 195 180 170 160 152 142 134 0 160 150 140 120 115 112 108 105 -5 114 105 96 88 82 80 75 72 -10 80 75 67 64 60 57 54 52 天然气脱水的办法有很多种，紧缩冷却是常用的下降气体中水含 量的办法。有些井场，可运用天然气的压能获取低温以抵达所要求的 水露点及烃露点。气田集输与净化厂运用的天然气脱水办法主要是三 甘醇溶剂汲取法。这是天然气工业中运用最广泛的脱水办法。 三甘醇的物理性质表1—2 分子式 CH oCH CH oH 2 2 2 CH oCH CH oH 2 2 2 相对分子量 150.2 凝固点°C -7.2 沸点〔101.3kpa〕C 285.5 密度〔25 C〕 kg/m3 1119 溶解度 全溶 闪点C 177 燃点C 165.6 蒸汽压〔25C〕 pa 1.33 粘度〔20 C〕 mpa.5 37.3 〔60C〕 mpa.5 9.6 比热容KJ/〔kg.k〕 2.20 理论热分化温度C 206.7 三甘醇凝固点低热安稳性高，易于再生，蒸汽压低，带着丢失小， 吸水性强。 沸点高，常温下根本不蒸发，毒性很略微，运用时不或许会引起呼吸 中毒，与皮肤触摸也不或许会引起危害。 纯真的三甘醇溶液自身对碳钢根本不腐蚀，发泡和乳化倾向相对 较小。 三甘醇脱水是一个物理进程，运用三甘醇的亲水性，在汲取塔中 天然气与三甘醇充沛触摸，天然气中水份被三甘醇汲取，下降了天然 气中含水量。汲取了水份的三甘醇〔富甘醇〕进入再生体系加热再生 除掉汲取的水份成为贫甘醇而循环运用。 二、设备工艺技术及参数〔单套〕 2. 1、设备天然气最大处理量 150X104m3/d； 2. 2、设备最小处理量 50X104m3/d； 2. 3、汲取塔天然气进口压力 6.3Mpa~8.8Mpa 2. 4、汲取塔天然气进口温度 16°Cs48°C 2. 5、天然气组份〔mol%〕 组份 mol % 组份 mol % C1 96.1 jC5 0.03 C2 1.74 jC5 C3 0.58 C6 0.09 jC4 0.28 OC2 0.62 nC4 N2 0.56 注：天然气中含丰满和水和甲醇〔操作条件下〕 2. 6、脱水设备满意的工况点: 工 处理量 设备操作压力 进设备温度 外输气水露点 干气出设备温度 况 X 104m3/d Mpa(G) °C C C 1 50 8.7 35 -5 2 150 7 35 -5 W45 3 150 8.7 43 13 4 150 6.3 16 -5 2. 7、高压天然气处理设备的规划压力为10Mpa 三、工艺流程 从气井采出的天然气通过滤别离器别离掉其间微米级，亚微米级 的液滴后，以小于10Mpa的压力进入脱水设备三甘醇汲取塔。 3. 1、净化部分 呈丰满状况的湿天然气由汲取塔下部进入汲取塔的气液别离腔， 别离掉因过滤别离器处于事端状况时或许被带入汲取塔的游离液体。 通过汲取塔升气管进入汲取段。在汲取段自下而上在8层泡罩盘 上与从塔顶部进入的贫三甘醇充沛触摸，传质交流发展脱水。脱除掉 水份的天然气经塔顶捕雾丝网除掉大于5以m的甘醇液滴后出塔。 出塔后通过套管式换热器，与进塔前热贫甘醇换热，以下降进塔 三甘醇的温度。换热后，天然气通过阀2、阀102、阀3进入外输管 道。阀1为旁通阀在修补阀102时运用。其间阀102为基地式气动薄 膜调整阀，因而调整掌握汲取塔的运转压力为一设定值。阀68、79 为净化气检测取样阀。 3. 2、三甘醇循环再生部分 汲取了天然气中水份的富三甘醇从汲取塔流出经阀5、阀6 〔阀 7〕 Y型过滤器滤3 〔滤4〕进入KIMRAY泵-1 〔泵-2〕； 富三甘醇从泵1〔泵2〕低压出口出泵后，经阀8 〔阀9〕进入富 液精馏柱〔三甘醇再生塔〕柱顶回流冷却盘管。与重沸器内发生的热 蒸汽换热，供应柱顶回流冷量后被参与至约50°C左右，出盘管进入 三甘醇闪蒸罐。阀10为柱顶回流冷却盘管的旁通阀。调整阀10可调 节柱顶回流比。 富甘醇在闪蒸罐内因为升温存降压的效果〔蒸闪罐压力掌握在 0.4Mpa~0.6Mpa 〕溶解在三甘醇内的烃类气体及其它气体被闪蒸出 来，一起作为KIMRAY泵动力气的天然气也从三甘醇中别离出来， 这部分气体作为重沸器焚烧器的燃料气。 阀蒸罐设有三甘醇液位掌握器LIC—102，通过液位掌握液位阀 〔阀109 〕掌握阀蒸罐液位恒定在必定方位。 阀13为液位掌握阀旁通阀供掌握阀修补时运用。 阀31、阀84、阀85为闪蒸罐，油阀。在汲取塔内压力较高， 因为冬天塔外壁的冷却效果，关于重烃含量较高的天然气会有烃液析 出，烃液与三甘醇经KIMRAY泵进入闪蒸罐后，会在闪蒸罐内液体 上表面飘浮一层凝析油，此刻或许闪蒸罐内液位暂时进步，并经阀 31除三甘醇表面的浮油。阀84、阀85为蓖油时查看油是否蓖尽，防 止三甘醇跑失时运用，富三甘醇出闪蒸罐后经阀11、阀109、阀12 〔阀13为旁通阀〕阀14进入滤布过滤器，过滤掉液体中的大于5卩 m的固体杂质，经阀15出滤布过滤器，阀16为滤布过滤器旁通阀。 经阀17进入活性炭过滤器，通过活性炭进一步吸附掉溶解于三 甘醇中的烃类物质及三甘醇的降解物质。经阀18出活性炭过滤器。 阀19为活性炭过滤器旁通阀。 进板式贫富液换热器，与三甘醇重沸器下部换热缓冲罐出来的高 温贫三甘醇换热，升温至100°C左右经阀20进入重沸器换热缓冲罐 内之换热盘管，与缓冲罐内贫甘醇换热升温至120CS130C出盘管 进入富液精馏柱。 在精馏柱下部三甘醇重沸器内，三甘醇被加热至198C，并通过 精馏柱的分馏效果，三甘醇中的水份别离出来从精馏柱顶部排出。浓 度约为99%的贫甘醇由重沸釜内贫液汽提柱溢流至下部，三甘醇换热 缓冲罐。在贫液汽提柱中通过干气的汽提效果，进入换热缓冲罐的贫 甘醇浓度抵达99.5s99.8%。 在换热缓冲罐中，温度约198C的贫甘醇与缓冲罐换热盘管内的 富甘醇换热，并因为缓冲罐外壁的散热，温降至150CS130C出缓 冲罐。 经阀21进板式贫富液换热器与富甘醇换热。温降至60C左右， 出换热器，经阀23 〔阀22〕过滤器滤5 〔滤6〕进KIMRY泵1 〔泵2〕。 贫三甘醇由KIMRY泵泵至塔压出泵经阀25 〔阀24〕止回阀。阀29、 阀27进入汲取塔外部套管式气液换热器套管管层。与出塔气体换热 冷却后由套管上部进入汲取塔顶部，KIMRY泵出口三甘醇有一支路 经阀26至富液精馏柱，此流程为设备投产时将三甘醇由缓冲罐打入 重沸器时运用。 3、燃料气及汽提气流程 由汲取塔出口干气管段引出一股干气，经阀45进三甘醇重沸器 下部换热缓冲罐干气加热管，被贫三甘醇加热后，经自力式压力调整 阀，阀103节省至0.3Mpa进燃料气缓冲罐。 出燃料气缓冲罐后，一路经阀46及汽提气流量计FI102进入重 沸器加热后进入贫液汽提柱下部作为贫液汽提气。 另一路经止回阀阀54,经自力式压力调整阀稳压至o.o5Mpa左 右，经高温堵截阀阀107、温度掌握阀阀108及阀49进入重沸器燃 烧器，作为重沸器的燃料气。 阀87为焚烧器母火供气阀。阀101为高温堵截阀阀107的旁通 阀。 重沸器焚烧器的另一路燃料气是三甘醇闪蒸罐的闪蒸气。闪蒸罐 顶部出来的闪蒸气经阀52与来自燃料气缓冲罐的燃料气调集作为重 沸器燃料气。 3. 4、外表风流程 站内压力约1Mpa的外表风进设备后经阀47并经自力式压力调 节阀阀104稳压至0.3Mpa进外表风缓冲罐。出缓冲罐后经阀48及仪 表风过滤器〔滤一7〕至装各气动掌握设备。 3. 5、排污体系 汲取塔塔底排污物经阀4、阀30至站内排污体系。 闪蒸罐底排污经阀32、阀33；滤布过滤器底排污经阀34、阀35； 活性炭过滤器底排污经阀36、阀37；重沸器底排污经阀38、阀39； 换热器冲罐底排污经阀41、阀42。以上各排污点排污调集进入三甘 醇再生橇排污总管后至站内排污体系。焚烧炉排污经阀50至站内污 水罐。 3. 6、放空体系 汲取塔进气管线至站内放空体系。 闪蒸罐超压时〔NlMpa〕罐内气体经阀56至橇放空总管闪蒸罐 运转压力N0.6Mpa时闪蒸罐经放散阀阀105及止回阀阀53至橇放空 总管。 燃料气缓冲罐超压时缓冲罐内气体经阀55进入橇放空总管。 橇放空总管接至站内放空体系。 3. 7、自控体系 3. 7. 1、汲取塔压掌握体系〔PC-PV-101〕 通过Fisher4195KB压力掌握器掌握气动薄膜调整阀6〃 -657-ET 〔阀102〕掌握汲取塔压力6.3Mpa~8.7Mpao 3. 7. 2、闪蒸罐液位掌握体系〔LC-LV102〕 通过Fisher2502—249V液位掌握器掌握Fisher气动薄膜调整阀 1“ -667-EZ 〔阀109〕掌握闪蒸罐液位安稳在必定高度。 3. 7. 3、燃料气缓冲罐压力掌握〔PV—102〕 通过Fisher 1〃一627—WCB—NPT自力式压力调整阀〔阀103〕 掌握阀后燃料气缓冲罐压力为0.3Mpa?0.5Mpa。 3. 7. 4、外表风缓冲罐压力掌握〔PV-105〕 通过Fisher 1〃一627—WCB—NPT自力式压力调整阀〔阀104〕 掌握阀后燃料气缓冲罐压力为0.3Mpa。 3. 7. 5、闪蒸罐散放压力掌握〔PV-104〕 通过Fisher 1〃一630R—WCB—NPT自力式压力调整阀〔阀 105〕掌握阀前闪蒸罐散放压力为0.5Mpa~0.6Mpao 3. 7. 6、三甘醇重沸器内三甘醇重沸温度掌握〔TC-TV-103〕 通过KimrayT-18温度掌握器掌握Fisher 1〃 -D4温控阀〔阀108〕,控 制焚烧强度，掌握三甘醇重沸温度在196°Cs200°C。 3. 7. 7、三甘醇重沸器内三甘醇高温掌握〔TS-TSV-103〕 通过KimrayT-12M温度掌握器掌握Fisher -119高温堵截阀 〔阀107〕当重沸器内三甘醇温度被加热至202Cs204C时堵截阀 107,然后堵截了焚烧器燃料气的供应。 3.7. 8、焚烧器母火〔长明火〕平息堵截燃料气掌握〔BS-TSV-103〕 通过KimrayH-18-PG火焰检测器掌握Fisher 1〃 T19高温堵截 阀〔阀107〕,当母火平息时，堵截燃料气。 3. 7. 9、燃料气稳压掌握〔PV-103〕 通过Fisher 1〃 -627-WCB-NPT自力式压力调整阀〔阀106〕安稳 阀后燃料气压力为0.5Mpa。 3. 7. 10、远传检测变送点共九个，运转参数引进站控DCS系 统监示和报警。检测点和外表装备如下： 1〕、天然气出脱水橇温度检测变送： TRY/PRG/4-20mA/10-30DC/LH2MS； 2〕 、天然气出脱水橇压力测验变送：3051CG 4~20mADC； 3〕 、闪蒸罐压力测验变送：3051CG 4~20mADC； 4〕 、焚烧器平息报警检测压力变送：3051CG 4~20mADC； 5〕 、重沸器温度检测变送：TRY/PRG/4-20mA/10-30DC/LH2MS； 6〕 、三甘醇贫液进泵温度检测变送： TRY/PRG/4-20mA/10-30DC/LH2MS； 7〕 、闪蒸罐液位检测变送：3051CG 4?20mADC； 8〕 、自耗气流量检测变送：TDS-25B-0.5/1.6 RS485； 9〕 、气提气流量检测变送：TDS-20B-0.5/1.6 RS485； 以上检测变送外表防爆等级均不小于ExdIIBT4，防护等级大 于等于IP65。 四、工艺设备 1、三甘醇汲取塔〔总图见附图 〕 规划压力： 10Mpa 规划温度： 50 °C； 塔板型式： 圆泡罩塔盘 塔盘数： 8块 总高： 9714mm 塔内径： ①1200 mm 塔壁厚： 44 mm 质量： 15773kg 原料： 筒体及封头16MnR 接纳及法兰 16Mn111 塔下部为气液别离段，因天然气进塔前现已过过滤别离器别离， 塔下部别离段只能别离出自过滤器至汲取塔间沿程温降，从湿天然气 中分出的很少数气体。因而别离段只设就地液位显现及手动排污。分 离段设置丝网捕雾器，进塔天然气通过丝网捕器后，从升气管进入塔 板汲取段。通过8层泡罩塔盘后从塔顶出塔，塔顶设丝网捕雾器捕获 或许被天然气带着的三甘醇微滴。 三甘醇从塔上部三甘醇贫液进口进入汲取塔，通过各层塔盘降温 管下降至升气管腔，由三甘醇富液出口出塔。 4. 2、气体一贫三甘醇换热器 规划压力：10Mpa； 规划温度： 管程60°C ；壳程80°C； 总长：7480mm； 换热段长度：5906mm； 内管管径：①168X10； 外套管管径：①273X14； 内、外管原料：16Mn； 法兰原料： 16Mn111； 气体一贫三甘醇换热器为套管式换热器。内管内介质为出汲取塔 天然气。外套管内介质为进塔贫三甘醇。 4. 3、三甘醇富液闪蒸罐 规划压力：l.OMpa； 规划温度：80 °C； 内径：申800mm； 壁厚： 6mm； 总高：2701mm； 质量：475kg； 原料：封头、筒体16MnR，接纳20#，法兰20 II； 富三甘醇在闪蒸罐内闪蒸别离出在汲取进程中溶解在甘醇内的 气体以及驱动Kimray泵的动力气。 罐顶部设有丝网捕雾器，捕获闪蒸汽中带着的三甘醇微滴。罐侧 面设有液位掌握器接口，装置Fishtr2502C-249

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