三甘醇脱水流程及设备原理.doc

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1、三甘醇脱水流程及设备原理 1 前 言 刚从井里采出来的天然气里充满了饱和水蒸气水蒸汽可能是天然气中最令人讨厌的杂质天然气被压缩或冷却时水蒸汽会转变成液态或固态液态水会加速设备的腐蚀降低输气效率而固态的冰则会堵塞阀门管件甚至输气管线为避免出现这些问题在天然气进入输气管网之前必须除掉其中的部份水蒸气 天然气脱水工程就是采用一定的方法使天然气中饱和的水蒸气脱除出来的工艺 4脱水指标 常用于表示天然气含水量 A相对湿度B绝对湿度C露点 脱水指标 A绝对含水量在一定温度压力条件下单位体积天然气中含有水汽的重量毫克标方 B露点温度 露点即是在一定压力下水蒸气开始冷凝变为液体时的温度 C露点降在一定操作压力

2、下原料气温度与脱水后干气露点温度之差 5脱水方法 常用的脱水方法 低温分离 固体吸附法 溶剂吸收法 新工艺方法 膜法脱水 6脱水剂的要求 1对天然气有较高的脱水深度 2选择吸收 3热作用和化学反应稳定 4蒸汽压低 5粘度小 6对设备无腐蚀 7密度小 8容易再生 9价格低廉易于获得 7三甘醇性质 A主要物理性质 颜色无色或稍带淡黄色的粘稠液体 分子量1502沸点2855 比重11254一物理大气压20 理论热分解温度2067 冰点-72 蒸气压25 133Pa 可燃极限09-92 粘度609610-3PaS B分子式 甘醇有两个羟基-OH 与水分子形成氢键对水有较强的亲和力 CH2OCH2CH2

3、OH CH2OCH2CH2OH 三甘醇脱水主要工艺流程可分为两个 低温高压 天然气脱水 系统 高温低压 甘醇再生 系统 天然气流程 湿气通过入口分离器除去液态烃和固态杂质后进入吸收塔底部 在吸收塔内向上通过充满甘醇的填料段或一系列泡帽或阀盘和甘醇充分接触被甘醇脱去水后再经过吸收塔内顶部的捕露网将夹带的液体留下最后脱水后的干气离开吸收塔经过贫甘醇冷却器 甘醇干气热交换器 后进入销售输气管网 天然气脱水系统 原料气过滤分离器除去液固杂质吸收塔 与甘醇逆流接触脱水干气贫甘醇换热器 计量调压输气管线 甘醇流程 贫甘醇沿沿不断地被泵入吸收塔顶部在塔内经溢流管向下依次流过每一个塔盘将在塔内向上流动的天然气

4、中的水蒸汽吸收吸满了水的甘醇 富甘醇 从塔底排出经过贫甘醇缓冲器中的大的预热盘管后通过闪蒸罐过滤器后进入重沸器上的精馏柱顶部 重沸器中产生的蒸气将通过精馏柱中的填料层向下流动的富甘醇中的水蒸汽提走上升蒸气夹带的甘醇在柱顶回流段冷凝后重新流回重沸器而未冷凝的蒸气则从精馏柱顶部出来被送入灼烧炉再生出的甘醇溢过重沸器中的挡板流入甘醇缓冲罐然后通过甘醇泵将甘醇压力提高到吸收塔的压力经过甘醇冷却器后进入吸收塔顶部开始新一轮循环 TEG循环系统引进100万装置 贫甘醇吸收塔变成富液液位调节 缓冲罐一次换热闪蒸罐闪蒸活性炭过滤器机械过滤器精馏柱二次换热缓冲罐三次换热甘醇再生器精馏柱重沸器缓冲罐贫富液换热水浴

5、冷却器甘醇泵升压贫甘醇干气换热器吸收塔脱水 燃料气系统 酸性天然气节流换热器脱硫塔净化气过滤器节流计量作重沸器燃料气和发电机组用气 干天然气缓冲罐换热节流燃料气分离器计量节流与闪蒸气混合 与重沸器再生气混合 灼烧炉 汽提气 仪表风系统 湿空气过滤器空压机冷却器稳压罐 油水分离器空气干燥器仪表风罐各气动仪表 脱水单体设备介绍 1吸收塔 作用气液传质的场所也就是使气相中的水蒸气被甘醇吸收的场所 种类吸收塔分为板式塔逐级接触式和填料塔微分接触式塔板结构有浮阀泡罩和筛孔 结构板式塔由一个园柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干块塔板组成主要有泡罩塔板和浮阀塔板 脱水单体设备介绍 维护要点 A密切注意

6、产品气分析记录根据产品气的含水量原料气进气量含水量随时调整TEG的循环量保证产品气质 B经常观察吸收塔的液位防止TEG液位过低和分离段液位过高 C经常观察吸收塔压差防止三甘醇溶液严重出现被 产品气带走的现象 脱水单体设备介绍 2闪蒸罐 除去进入富液中的轻烃组分减少再生塔负荷闪蒸罐压力为04-055MPa 脱水装置单体设备介绍 3过滤分离器 作用 过滤分离器用于气体的深度净化处理以除去天然气中微小液固体杂质常用于脱水脱硫压缩机组等装置前的气体净化 结构 过滤分离器主要由筒体储液罐滤芯除雾器快开盲板等几部分组成其上设有天然气入口天然气出口 排污口 4机械过滤器活性碳过滤器 机械过滤器用于除去被入口

7、分离器不能除尽的原料气携带的固相杂质设备腐蚀产物 活性碳过滤器用于除去被入口分离器不能除尽的原料气携带的固相和液相杂质烃类物质三甘醇变质产物设备腐蚀产物等活性碳能滤去甘醇中的烃气井处理化学剂压缩机油和其它杂质从而有效地消除大部份起泡问题 脱水单体设备介绍 5甘醇再生器 重沸器提供热量通过简单的分离利用水与甘醇沸点差使甘醇与水分离的设备 精馏柱通常是一个填料塔装在重沸器的顶部利用甘醇沸点通过分馏将甘醇和水分离 缓冲罐提浓TEG给TEG贫液富液提供热交换的场所 汽提柱通常也是一个填料塔装在重沸器与缓冲罐之间是利用汽提气对甘醇进行提浓的场所 富液精馏柱 精馏柱通常是一个填料塔装在重沸器顶部通过分馏将

8、甘醇和水分离填料通常是鞍形瓷片为防止破裂也可用304不锈钢环 缓冲罐 缓冲罐主要由富液贫液换热盘管燃料气贫液换热盘管组成该设备通常都装有一个甘醇热交换盘管让从重沸器流下来的贫甘醇冷却和给到精馏柱去的富甘醇预热通过罐体表面的热辐射贫甘醇也能降一些温因此缓冲罐一般不采取保温措施也可采用水冷却的办法来帮助控制贫甘醇的温度 重沸器 重沸器是提供热量通过简单的分馏使甘醇和水分离的设备现场的脱水装置使用的重沸器一般都采用直燃式火管用部份干气作为燃料加热部件通常是一个U形管 脱水单体设备介绍 三甘醇在重沸器中的温度应为200-204不使用气提汽用一般的重沸器再生出的贫甘醇浓度最大约为988柱顶温度为107

9、提高甘醇贫液的方法 减压再生 汽提气 共沸再生 6UNION泵 三甘醇电动循环泵是将从缓冲罐来的低压贫甘醇升压至吸收塔的工作压力后再输送入吸收塔内以此来实现脱水装置中三甘醇的循环一套脱水装置一般安装有两台循环泵互为备用以保证脱水装置三甘醇的正常循环 当活塞向右运动时活塞套内的体积空间增大压力降低此时排液阀关闭进液阀打开甘醇被吸入活塞套内直至活塞运动到右死点位置时完成吸入过程当活塞向左运动时活塞套内的体积空间缩小压力增加此时进液阀关闭当活塞套内的压力略大于出口管线的压力时排液阀被打开三甘醇排出直至活塞运动到左死点位置时排液过程完成 脱水单体设备介绍 7 灼烧炉 含硫天然气脱水后产生的再生气中含有

10、一定量的硫化氢气体和烃类气体硫化氢气体不能直接排放应通过灼烧炉转换成二氧化硫后再进行排放 脱水装置运行主要参数分析 1温度 脱水装置的脱水效率对来气的温度特别敏感在常压下来气温度升高气中的水含量亦升高入口温度升高甘醇的蒸发损失也增大 10被认为是甘醇脱水的最低操作温度 贫甘醇进入吸收塔的温度至少应高于天然气入口温度10F 5 以防烃类在吸收塔内冷凝而引起发泡贫甘醇温度太高常造成甘醇损失增大和脱水不深 脱水装置运行主要参数分析 重沸器的温度和压力决定着贫甘醇的浓度在204 以下重沸器的温度提高有利于再生出高浓度的贫甘醇 精馏柱顶部的温度也很重要它关系到水的蒸发和甘醇的回流不应太高和太低建议柱顶温

11、度为107度低于105度水蒸气就会开始冷凝而流回精馏柱高于120度甘醇的损失就会增大 脱水装置运行主要参数分析 2压力 在常温下压力降低入口天然气中水的含量增加然而在正常操作范围内甘醇脱水装置的压力并不十分重要 平时应注意闪蒸罐的压力和吸收塔的压差 脱水装置运行主要参数分析 3循环量 吸收塔的塔盘数和甘醇的浓度一定饱和天然气的露点降就成为甘醇循环量的函数脱去1kg水需要25-60L三甘醇 提高甘醇的浓度比增加甘醇的循环量更容易获得大的露点降如果循环量太大特别是超过装置的设计能力会使重沸器过载而降低甘醇的再生的浓度同时也造成塔内气液两相接触又不充分和增加泵的维护工作量循环量过大同样会造成甘醇的损

12、失量升高 脱水装置运行主要参数分析 4浓度 提高甘醇的浓度比增加甘醇的循环量更容易获得大的露点降甘醇脱水的脱水深度主要取决于被重沸器蒸发掉的水量进入吸收塔内的甘醇浓度越高它的脱水效果就越好 体会 含硫天然气脱水是控制集气管道内腐蚀的重要手段 三甘醇脱水工艺适用于处理气量大对水露点要求不太高的天然气集输环节 脱水装置应根据上游气田开发进度进行适应性的大修与改造 谢 谢 请各位同事批评指正 中国石油天然气集团公司版权所有 中国石油天然气集团公司版权所有 二一一年六月 西南油气田分公司 采气技能培训基地 三甘醇脱水流程及设备原理 学习天然气脱水的基础知识 了解三甘醇脱水装置单体设备结构与原理 培训目

13、的 安全经验分享 天然气脱水基础 单体设备结构及原理 目 录 天然气脱水基础 天然气脱水基础 1水蒸汽的危害 A天然气中有水汽存在时会减少输气管道对天然气的输送能力降低天然气的热值 B当管输压力和环境温度变化时可能引起水汽从天然气中析出形成液态水在一定条件下还会与烷烃分子等形成固态水合物这些物质的存在会增加输压减少管线的输气能力严重时还会堵塞阀门管线等影响平稳输气 C在输送含有酸性组分的天然气时液态水的存在还会加速酸性组分H2SCO2等对管壁阀件的腐蚀减少管线的使用寿命严重时还会引起管道破裂等突发事件造成天然气的大量泄漏和安全事故 天然气脱水基础 2水合物 生成条件 A液态水的存在B低温C高压

14、D其它条件 预防方法 A提高天然气的温度B加注防冻剂C干燥气体 解堵措施 A注防冻剂B加热法C降压解堵法 天然气脱水基础 3含水量的影响因素 A压力不变的情况下温度越高水汽含量越多 B温度不变的情况下压力升高水汽含量减少 C气体分子量越高则单位体积内的水汽含量越少 D天然气含氮气时水汽含量减少 E当含CO2和H2S时水汽含量增多 天然气脱水基础 天然气脱水基础 天然气脱水基础 天然气脱水基础 天然气脱水基础 原料气 乙二醇贫液 乙二醇贫液 低温分离器 三相分离器 原料气预冷器 原料气预冷器 原料气预冷器 原料气预冷器 至燃料气系统 至凝析油稳定装置 至乙二醇再生及注醇装置 干气过滤分离器 低温分离装置 醇烃加热器 干气外输 天然气脱水基础 天然气脱水基础 天然气脱水基础 天然气脱水基础 天然气脱水基础 天然气脱水基础 天然气脱水基础 天然气脱水基础 天然气脱水基础 天然气脱水基础 天然气脱水基础 天然气脱水基础