报告 学    院：_石油与天然气工程学院    专业班级：              学生姓名：                         学    号：              设计地点：（单位）：                                          设计题目：  某三甘醇天然气脱水工艺设计--------再生塔设计 完成日期：  2012年6月20日 指导教师评语：                                            成绩（五级记分制）：                指导教师（  签字）：                摘要 天然气中的水对于天然气的输送和使用都是有害的，因此，在经济条件允许的情况下，尽可能的脱去天然气中的水，不论对于天然气输送还是用都非常的有必要。天然气中的水通常以气态和液态两种形式存在，在少数情况下也会呈固态。三甘醇在吸收塔中吸收了水分变成富液，不能再接着使用。因此，再生塔就为富甘醇进行再生，并且打入吸收塔中再次利用。三甘醇再生塔是安装在重沸器（再沸器）顶部的立式分馏塔。通过三甘醇脱水工艺流程，TEG吸收塔底部排出的三甘醇富液与TEG再生塔顶部换热后进入TEG闪蒸罐，尽可能闪蒸出其中所溶的烃类，闪蒸后的三甘醇富液经过TEG过滤器除去固体、液体杂质，进入TEG换热罐提高三甘醇进TEG再生塔的温度，从再生塔中部进料，经TEG重沸器加热再生，再生后的三甘醇贫液经TEG换热罐和TEG后冷器冷却，冷却后的三甘醇贫液由TEG循环泵输送到干气/贫甘醇换热器与吸收塔顶部出来的天然气换热后进入吸收塔，实现三甘醇贫液的循环利用。由此可见三甘醇再生塔在三甘醇脱水工艺流程中显得很重要。本篇就重点介绍三甘醇再生塔在脱水工艺流程中的设计和需要注意的几点。 关键词：三甘醇再生塔  精馏柱  填料塔  冷却盘管 三甘醇贫液的循环利用 目录 1.设计

  …………………………………………………………………………… 4 2.遵循的规范、

  ………………………………………………………………… 6 3.再生塔设计………………………………………………………………………… 7 3.1再生塔工作原理…………………………………………………………………7 3.2再生塔塔设备的选型……………………………………………………………7 3.3三甘醇再生方法选择……………………………………………………………8 3.4参数对比及

  优选……………………………………………………………9 4.三甘醇再生塔的计算……………………………………………………………… 11 4.1富液精馏柱计算……………………………………………………………… 12 4.2贫液精馏柱工艺计算………………………………………………………… 13 4.3富液精馏柱顶部冷却盘管工艺计算………………………………………… 13 4.4三甘醇再生塔主要设备选型计算结果……………………………………… 14 5.结论…………………………………………………………………………………16 6.参考文献……………………………………………………………………………17 1．设计参数 基础资料： 天然气组成如下

  ： 组成 %（mol） CH4 98.51 C2H6 0.423 C3H8 0.121 i-C4H10 0.012 n-C4H10 0.024 i-C5H12 0.023 n-C5H12 0.024 n-C6H14 0.012 N2 0.493 H2 0.006 O2+Ar 0.015 CO2 0.087 H2S 0.012 H2O 0.325 合计 100.00     原料气处理量            40×104m3/d 原料气露点                30~36 oC 原料气压力                6MPa (g) 拟建天然气脱水装置产品气为干净化天然气，该产品气质量符合国家标准《天然气》（GB17820-1999）中二类气的技术指标。其有关参数如下： 产品气质量              40×104m3/d 产品气温度              ≤40 oC 产品气压力              1.9~2.1mpa H2S含量                ≤20mg/m3 总硫含量（以硫计）  ≤200mg/m3 CO2含量                ≤3% 水露点                  ≤-8 oC(在2.1mpa条件下) 2.遵循的规范、标准 [1] SY/T 0076-2008 《天然气脱水设计规范》 [2] SY/T 0602-2005 《甘醇型天然气脱水设计规范》 [3] SH 3098-2000 《石油化学工业塔器设计规范》 [4] GBT 9019-2001 《能承受压力的容器公称直径》 [5] GB150.2-2010 《固定式能承受压力的容器》 [6] SY/T 0504-2006 《石油工业用加热炉型式与基本信息参数》 [7] 石油大学出版社石油地面工程手册．第三册．《气田地面工程设计》 [8] 曾自强，张育芳．《天然气集输工程》．石油工业出版社 [9] 梁平，王天祥。《天然气技术技术》 石油工业出版社 [10] 俞晓梅 袁孝竞《塔器》化学工业出版社 3.再生塔设计 3.1再生塔工作原理 三甘醇再生塔是安装在重沸器（再沸器）顶部的立式分馏塔。由吸收塔来的富三甘醇经闪蒸后在再生塔精馏柱和重沸器内进行再生（提浓），富三甘醇的再生过程实质上是甘醇和水二组分混合物的简单蒸馏过程。富三甘醇中吸收的水由精馏柱顶部排放大气，再生后的贫甘醇由再生塔流出。精馏柱顶部设有冷却盘管（回流盘管），可使部分水蒸气冷凝，成为精馏柱顶的回流，从而使柱顶温度得到控制，并可减少三甘醇损失量。当三甘醇溶液所吸收的重烃中含有芳香烃时，应将放空气引至地面，使其在罐中冷凝，排放的冷凝物应符合苯的排放规定；对于含硫化氢的放空气，可采用灼烧的办法来进行处理。精馏柱的直径可根据其底部所需的气、液负荷来确定。 通过三甘醇脱水工艺流程，TEG吸收塔底部排出的三甘醇富液与TEG再生塔顶部换热后进入TEG闪蒸罐，尽可能闪蒸出其中所溶的烃类，闪蒸后的三甘醇富液经过TEG过滤器除去固体、液体杂质，进入TEG换热罐提高三甘醇进TEG再生塔的温度，从再生塔中部进料，经TEG重沸器加热再生，再生后的三甘醇贫液经TEG换热罐和TEG后冷器冷却，冷却后的三甘醇贫液由TEG循环泵输送到干气/贫甘醇换热器与吸收塔顶部出来的天然气换热后进入吸收塔，实现三甘醇贫液的循环利用。 3.2再生塔塔设备的选型 天然气净化厂中通常是采用三甘醇脱水，三甘醇吸收水后由“贫液”变为“富液”。再生塔的作用就是将富液再生成为贫液，使三甘醇能够循环使用。再生塔能够使用板式塔，也能够使用填料塔。采用何种形式的塔更为经济合理，应根据处理量的大小、溶液的洁净程度等因素来确定。一般来说，处理量较大时，宜采用板式塔；处理量较小或者溶液比较洁净时，可采用填料塔。下表3-1为填料塔和板式塔的比较。 表3-1填料塔和板式塔的优缺点比较 型式 优点 缺点 备注 板式塔 1） 可在气液比较低时使用，当气体流量较低时不可能会发生 2）漏液或排干塔板上的液体 3）技术发展成熟，应用广泛 当气体流量过大时塔板上的“吹液”现象会恶化   填料塔 1）当处理量较高时，由于液体以润湿膜的形式流过填料表面，不受“吹液”现象响 2）由于液体受气体搅动程度相对低，有利于处理三甘醇溶液的起泡现象 1）若三甘醇流量较低，塔内填料不能完全湿润， 会降低接触效率 2）使用不广泛 当塔径小于300mm时，宜于选用         再生塔的作用是采用精馏方式实现水和甘醇的分离，一般都会采用填料塔。考虑到精馏柱中的温度高于100 oC，此时有少量的水蒸气和溶解的气体，有一定的腐蚀性，推荐不使用不锈钢316L。 3.3三甘醇再生方法选择 在常压再生的基础上可采用以下再生方法： （1）减压再生。减压再生是降低再生塔的操作压力，以提高甘醇溶液的浓度。但减压系统很复杂，限制了该法的应用。 （2）气提再生。气体汽提是将甘醇溶液与热的汽提气接触，汽提气可搅动甘醇溶液，使滞留在高粘度甘醇溶液中的水蒸气逸出，同时也降低了水蒸气分压，使更多的水蒸气从再沸器和精馏柱中脱除，从而将贫甘醇中的甘醇浓度进一步提浓到99.995%（质），干气露点可降至-73~-95℃。此法是现行三甘醇脱水装置中应用较多的再生方法。如图3 （3）共沸再生。共沸再生是20世纪70年代初期发展起来的。该法采用的共沸剂应具有不溶于水和三甘醇。与水能形成低沸点共沸物、无毒、蒸发损失小等性质，最常用的是异辛烷。共沸剂与三甘醇溶液中的残留水形成低沸点共沸物汽化，从再生塔顶流出，经冷凝冷却后，进入共沸物分离器，分区水分后，共沸剂用泵再打回再沸器。该法可将甘醇溶液提浓至99.99%（质），干气露点达-73℃。共沸剂在闭路中循环，损失量很小。如图3、4。 目前为止，国外设计的一些三甘醇吸收脱水装置仍采用汽提气再生的方法。因汽提气含量很少，虽然污染，但是不影响达到环保标准。成本低，操作便捷提浓效果好，是该方法的一大优点，所以国内外大多采用这种方法。 3.4参数对比及方案优选 3.4.1甘醇循环量 进料气带入的水量为： Kg水/h 三甘醇循环量按脱除进料气带入的全部水量计算，此法虽然保守，但却比较安全。 三甘醇循环流量为： 贫甘醇浓度为98.8%（ ），在吸收操作温度32 下的密度为1.11 因此其质量循环流量为： 3.4.2贫甘醇流量 贫甘醇浓度为98.8%（ ），流量为438.45 因此贫甘醇中的三甘醇量为： 贫甘醇中的水量为： 3.4.3富甘醇流量 富甘醇中的三甘醇量为：434.06kg/h 富甘醇中的水量为： 因此富甘醇流量为： 富甘醇浓度为： 看出三甘醇贫液浓度为98.8%（w），三甘醇循环流量为438.45kg/h时，其产品气平衡水露点计算值为-14.73 ℃。因此本流程采用99.5%的贫甘醇，采用气提再生工艺，实际水露点控制在-8 ℃以下是完全可行的。

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