三甘醇脱水装置 技术方案 Rev 日期 编制 校对 审核 审定 A 2007．9 LCo.Ltd.Allrightsreserved Fortechnicalassistance,phonetheDWELLCustomerServiceDepartment: InCHINA,phone441 联系我们：北京迪威尔石油天然气技术开发公司（英文简称DWELL）是依据《中华人民共和国公司法》组建的，集科研、生产、服务于一体的高新技术企业。 DWELL企业具有一支高素质的、专业配套齐全的科技开发人才队伍，现有员工120人，其中，高级工程师27人、工程师35人，工程建设项目经理7人。公司营业范围主要涉及石油天然气、石油化学工业及相关行业的机电设施、检验测试仪器仪表、生产助剂的研发、生产、销售；石油天然气工程技术开发、技术服务。企业具有建设部和国家相关部门颁发的工程设计、工程总承包等诸项甲级资质证书；拥有用于承受压力的管道、能承受压力的容器设计证书；拥有独立的中华人民共和国进出口企业资格证书、机电设施施工资质证书。企业具有注脂密封球阀、原油含水分析仪、低油气比原油分离计量等十多项自主专利技术和产品，服务范围有国内各大油气田，以及苏丹、哈萨克斯坦等国外油气田。公司技术装备配套齐全，建立了先进的计算机网络系统，拥有国内先进的软、硬件，大范围的应用于科研开发和生产服务等领域，实现了管理的现代化；拥有电子实验室、化学实验室、油气流程模拟实验室。公司总部在上地信息产业基地中心地带，拥有1500多平方米的研发中心。在北京延庆建有占地30亩的机电设施生产基地，在河北廊坊正在建设83亩的油田化学药剂生产基地。 DWELL公司本着“诚信、务实、拼搏、创新”的企业精神，以为客户提供“环保、节能、增效”型服务为立足点，发挥公司人才优势，充分的利用新技术、新材料、新工艺，为石油、石油化学工业行业的可持续发展倾心尽力。 公司坚持科学技术创新的战略方针，坚持以人为本的经营理念，本着“诚正精进”的企业精神，发挥公司人才优势，为客户提供优质的服务和高品质的产品。 公司地址：北京市海淀区上地信息路8号CPE大厦C座三层 联系电线方案简介┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5 2设计基础资料┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5 2.1设计数据┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5 2.2气象资料┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5 2.3工程地质资料┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉5 2.4气量预测┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉6 2.5天然气物性┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉6 2.6设计规范┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉7 3设计的具体方案┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉7 3.1设计原则┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉7 3.2设计原理┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉7 3.3工艺流程┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉8 4主要结构及组成┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉8 4.1吸收塔┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉8 4.1.1工作原理┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉9 4.1.2设备计算┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉9 4.1.2.1塔型的选用┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉9 4.1.2.2三甘醇的循环量┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉9 4.1.2.3塔径┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉10 4.1.2.4塔板间距┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉11 4.1.2.5塔板数┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉11 4.1.2.6吸收塔的高度┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉12 4.1.2.7塔的主体高度┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉12 4.1.2.8塔的顶部空间高度┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉12 4.1.2.9塔的底部空间高度┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉12 4.1.2.10支座高度┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉13 4.1.2.11液流型式┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉13 4.1.2.12除沫器┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉14 4.1.2.13丝网除沫器厚度┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉15 4.1.2.14丝网除沫器的直径┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉15 4.1.2.15丝网除沫器在塔内的安装的地方┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉15 4.1.3主要技术参数┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉15 4.1.4技术特点┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉16 4.2再生塔┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉16 4.2.1工作原理┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉16 4.2.2设备计算┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉17 4.2.2.1塔径┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉17 4.2.2.2填料的选择┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉17 4.2.2.3填料高度h┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉18 4.2.2.4精馏柱高度┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉18 4.2.3主要技术参数┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉18 4.2.4技术特点┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉18 4.3加热炉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉19 4.3.1工作原理┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉19 4.3.2主要技术参数┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉19 4.3.3技术特点┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉19 5设备供货清单┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉20 6优点┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉21 7缺点┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉21 1方案简介 本装置是针对夏子街增压站因老的脱水设备不能正常运行的基础上设计研发。 2设计基础资料 2.1设计数据 处理气量：50X104Nm3/d 操作压力：2.5MPa 设计压力：3.0MPa 操作温度：夏天20℃ 冬天10℃ 设计温度：80℃ 2.2气象资料 夏子街地区气象参数见表4-1。 表4-1夏子街地区气象资料表 序号 项目 名称 单位 夏子街油田 1 气温 最冷月平均 ℃ -18 最热月平均 25.2 极端最高 41.9 极端最低 -37.3 年平均气温 6.1 2 极大风速 m/s 40 降水量 1日最大值 mm 34 历年平均值 mm 87 4 最大积雪深度 cm 20 5 最大冻土深度 m 1.6 6 年≤8级大风 平均91.8天 7 风向 西北 2.3工程地质资料 夏子街地区地势较平坦，为干旱少雨的荒漠戈壁，平均地面海拔455m。工程地质资料见表4-2。 表4-2夏子街地区工程地质资料表 序号 项目 内容 1 地形地貌 为戈壁荒漠，属山前洪冲积地带 2 土壤性质 地表为第四纪砾石和粘土，地表以下2m为亚粘土，属白垩系地层。工程地质条件好。 3 土壤电阻率（Ω.m） 6.1～135 4 地下水位（m） 5.0m以下 5 地耐力（kPa） 大于150 6 地震烈度 6度 2.4气量预测 根据夏子街油气田产量预测，天然气产量情况见表4-3。 表4-3夏子街油田产气量预测表 年度 2006年 2007年 2008年 2009年 2010年 井口 伴生气量 （×104m3） 老井 9525 9049 8597 8167 7758 新井 943 2716 4371 6308 6790 井口气井气量 （×104m3） 4177 4359 4523 4671 4804 井口气量合计 （×104m3） 14645 16124 17491 19145 19352 工业气量 （×104m3） 12155 13388 14517 15891 16063 2.5天然气物性 夏子街气井气相对密度0.61，组分数据见表4-4。 表4-4夏子街气井气组分表 序号 组分 摩尔分数 (%) 1 N2 3.00 2 CO2 0.00 3 C1 91.83 4 C2 3.01 5 C3 0.93 6 iC4 0.40 7 nC4 0.31 8 iC5 0.19 9 nC5 0.14 10 C6 0.14 11 C7 0.03 12 C8 0.01 夏子街油田伴生气相对密度0.64，组分数据见表4-5。 表4-5夏子街伴生气组分表 序号 组分 摩尔分数 (%) 1 N2 3.27 2 CO2 0.00 3 C1 89.1 4 C2 4.00 5 C3 1.62 6 iC4 0.65 7 nC4 0.48 8 iC5 0.25 9 nC5 0.19 10 C6 0.33 11 C7 0.06 12 C8 0.03 2.6设计规范 GB150-1998《钢制能承受压力的容器》 GB151-1999《管壳式换热器》 《能承受压力的容器安全技术监察规程》 JB4730-1994《能承受压力的容器不伤害原有设备的检测》 GB3836.1-2000《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求》 GB/T13306-1991《标牌》 GB12348《工业公司厂界噪声标准》等 3设计的具体方案 3.1设备原则 1）设计本着可靠、适用的原则，体现为业主高度负责的精神。 2）设计上使用先进的工艺技术和流程，最好能够降低工程投资，减少操作成本。 自动控制技术采取和目前水平相当的技术和工艺。 4）结合该增压站的现状和真实的情况，本着必要和节省的原则，地面设施尽量露天布置，考虑尽量橇装化，缩短现场施工周期。 5）设计严格执行有关HSE规范要求，体现重视安全、健康和环保理念。 3.2设备原理 考虑到夏天和冬天的输量、输送压力、输送温度不同，常规的集气站三甘醇脱水工艺达不到工艺的要求，增设了水露点自动检验测试控制管理系统和温度自动控制系统，从而有效提升了设备的实用性，为了减小设备体积，提高脱水效率，降低投资，本方案考虑采用撬装化，有效的缩短了工期。 3.3工艺流程 温度约10-20℃的天然气由吸收塔下部进入吸收塔，自下而上与三甘醇传质交换脱水后出塔，经塔压调节阀外输。吸收了水的富三甘醇由吸收塔底出塔，经塔液位控制阀后至三甘醇再生塔顶换热盘管，给再生塔塔顶回流提供冷量并被加热；然后经机械过滤器过滤，进入板式贫富液换热器与热贫甘醇换热；升温后进入缓冲罐换热盘管与缓冲罐内的贫甘醇进一步换热，温升至约140-150℃后进入三甘醇再生塔。在三甘醇再生重沸器中被加热至195-200℃，分离出水分及溶解在醇液中的烃类，由再生塔塔顶排出。重沸器中贫甘醇由溢流口溢流至贫液汽提柱，经干气汽提后进入换热缓冲罐；换热缓冲罐中贫液与富液换热后进入贫富液换热器进一步换热，冷却后经甘醇循环泵打入吸收塔塔顶。 4主要结构及组成 4.1吸收塔 如图，该设备由筒体、塔板等原件等组成。 4.1.1工作原理 吸收塔由底部的涤气段、中部的传值或干燥段、顶部的甘醇冷却和捕雾器组成。 湿天然气切向进入塔底部一体化的气体洗涤器，然后穿过丝网捕雾器以去除随气体带入的残余液体颗粒，通过这样的两级处理使可能进入甘醇体系的污染物最小化。一体化的气体洗涤器是对入口分离器的补充，它不能代替入口分离器。 在干燥段．气体向下而上与由上而下的甘醇进行逆流接触．一般需4～12层泡罩塔板或浮阀塔板，尽管浮阀塔比泡罩塔有较高的教率，但由于泡罩在低气速下不致漏液．且适合粘性液体。因此，实际过程中．往往采用泡罩塔板。 甘酵趋向于发泡，因此塔板问距至少应保持204mm，较为贴切的值是610～760mm。安装时，应保持塔体垂直，否则由于塔板上液位不致将影响到气液接触效果。塔顶的捕雾器保证气相中尽可能少地夹带甘醇．捕集垫由100～200mn的不锈钢和绦纶组威。液体的分离空间是十分重要的。从捕雾器到第一块塔板的距离至少应为扳间距的1．5倍。 4.1.2设备计算 4.1.2.1塔型的选用 根据现场的运作情况，选择用泡罩板式塔。 4.1.2.2三甘醇的循环量 Q＝50104m3/d（吸收塔的处理量） ①由P=2.5Mpat=20查《天然气处理与加工工艺》图9-1知 原料气饱和含水量W=800 ②由P=2.5Mpat=-15查《天然气处理与加工工艺》图9-1知 产品气饱和含水量W=120 ③需脱出的水量W= ④三甘醇循环量计算 按《天然气加工工艺》P87,脱出1Kg水需要用40升的贫甘醇，； ⑤富甘醇的浓度 =97.40% 4.1.2.3塔径 D＝［］/［()］ 式中：—吸收塔中液相密度,； —吸收塔中气相密度,； C—常数； D—吸收塔塔径，m； G—被处理气体的质量流量，kg/h。 塔径计算过程如下： =1125.4 =0.63kg/m3（标准状态） P2=Pa（吸收塔的工作所承受的压力） t1=20℃（标准状态时的温度） t2=20℃（原料气在吸收塔中的温度） Q＝50104m3/d G＝Q=501040.63=31.5104m3/d=1.31104kg/h 表1 设备和介质 C值 板间距460mm 板间距610mm 板间距760mm 油吸收塔 700 800 850 甘醇吸收塔 易发泡，不推荐 500 550 醇胺吸收塔 易发泡，不推荐 350 395 精馏塔和蒸馏釜 440 540 600 由表1，查出C=500 D＝［］/［(1125.4—15.59)15.95］=0.91m 4.1.2.4塔板间距 塔板间距与塔高直接相关，主要考虑以下几个因素。 a.雾沫夹带在一定的气液负荷和塔径条件下，适当增加塔板间距，可减少雾沫夹带量。但每一物系在允许空塔速度下各有一最大塔板间距与之对应；超过此值，雾沫夹带量将不再减少，因此过大的塔板间距是不必要的。 b.物料的起泡性处理易起泡物料的塔板间距，应选得大些。 c.操作弹性要求操作弹性较大时，可选较大的塔板间距，这样可提高操作负荷的上限。 d.安装和维修的要求在确定塔板间距时，还需考虑安装检修塔盘所需的空间高度，例如开人孔处的塔板间距不应小于600mm。 此外，塔板间距与液泛紧密关联，塔板间距大，不易发生液泛。由于塔板间距与解决能力、操作弹性及塔板效率以及塔径大小都紧密关联，选用较大的塔板间距可允许较高的空塔气速，这样塔径可小些，但塔高增加了。对于塔板数较多或放在室内的塔，可选用较小的塔板间距，以适当增加塔径来降低塔高。增加塔高往往比增加塔径有利。 表2，塔板间距（mm） 塔径D 塔板间距 600～700 300 350 450 800～1000 350 450 500 600 1200～1400 350 450 500 600 800 1600～3000 450 500 600 800 3200～4200 600 800 查表2知，该吸收塔的塔板间距为600mm 4.1.2.5塔板数 结合实际经验，对一般甘醇溶液吸收塔应有8～10块理论塔板，塔板效率约为25%～40%，实际使用的塔板数有20～40块。 这里取理论塔板数为8块，塔板效率为40% 实际塔板数= 取实际塔板数为20块。 4.1.2.6吸收塔的高度 板式塔的高度系由主体高度HZ、顶部空间高度Ha、底部空间高度Ｈb，以及裙座高度Hs等部分所组成。 4.1.2.7塔的主体高度 板式塔的主体高度是从塔顶第一层塔盘至塔底最后一层塔盘之间的垂直距离。而填料塔的主体高度就是填料层的高度。采用板式塔时，应确定塔板效率，从理论塔板数求得实际塔板数，再乘以塔板间距，即可求得塔的主体高度。 吸收塔的主体高度HZ=塔板数塔板间距=2060010-3=12m 4.1.2.8塔的顶部空间高度 塔的顶部空间高度是指塔顶第一层塔盘到塔封头切线的距离。为减少塔顶出口气体中夹带的液体量，顶部一般取1.2～1.5m。 这里塔的顶部空间高度取1.2m。 4.1.2.9塔的底部空间高度 塔的底部空间高度是指塔底最末一层塔盘到塔底下封头切线处的距离。 式中和h—塔的底部空间高度,m； V—塔的底部空间体积，m3； t—三甘醇溶液在底部空间的停滞时间，h； —三甘醇的循环量， 停留时间一般为3～5min 取t=4min 计算过程如下： =0.06m 4.1.2.10支座高度 塔体常由裙座支承。裙座的型式分为圆柱形和圆锥形两种，常用圆柱形裙座。裙座高度是指从塔底封头切线到基础环之间的高度。 由吸收塔的重量、壁厚以及现场底部安装管的高度决定，故这里不取。 吸收塔的总高度H=HZ+Ha+Ｈb+Hs=12+1.2+0.06=13.26m 4.1.2.11液流型式 图2液流型式 单流型： 双流型： 回转流型 径向流型 阶梯流型 曲折流型 图3（a）单流型（b）双流型 正确设计溢流型塔盘的液流型式很重要，行程长有利于气液两相的接触，但会引起液面落差大和造成液流短路，影响板效率；然而喷射

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