三甘醇脱水工艺流程流程图课程设计报告.doc

重庆科技学院
课程设计报告
学院：石油与天然气工程学院 专业班级： 油气储运10—3
学生姓名： 汪万茹 学 号： 2010440140
设计地点（单位)____ k715 _____ __
设计题目：___ 某三甘醇天然气脱水站的工艺设计______
完成日期: 2013 年 6 月 28 日
指导教师评语： ______________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________
成绩（五级记分制）：______ __________
指导教师（签字）:________
摘要
天然气还含有气态的水，仅用分离器不能将其分离出来,这些气态水又会在天然气管道输送过程中随着压力和温度的改变而重新凝结为液态水，堵塞、腐蚀管道.根据实际情况我们选用了三甘醇脱水方法来脱除这部分气态水.三甘醇脱水工艺包括甘醇吸收和再生两部分.
含水天然气经过三相分离器脱除液态水，然后进入吸收塔与贫甘醇逆流接触后从塔顶流出。然后富甘醇依次经过再生塔、三甘醇闪蒸罐、过滤器等再生为贫甘醇循环使用。
根据实际情况和石油行业相关的规范和相关的书籍设计出了合理的三甘醇脱水的工艺流程，并用AutoCAD软件绘制了工艺流程图。
关键词：三甘醇;吸收;再生；流程图
目 录
第一章 前言…………………………………………………………………1
第二章 三甘醇脱水工艺设计说明
2．1 设计概述……………………………………………………………2
2。1.1 三甘醇脱水工艺的主要工作任务…………………………… 2
2.2天然气基础资料…………………………………………………… 3
2。3 设计规范…………………………………………………………… 4
2.4 遵循的规范、标准………………………………………………… 4
第三章 工艺流程设计
3。1 设计要求……………………………………………………………5
3。2 工艺方法的选择……………………………………………………5
3。3 所设计工艺流程的特点……………………………………………6
3.4 所设计工艺流程简述………………………………………………7
3。5 工艺流程中设备参数………………………………………………8
第四章 总结……………………………………………………………… 9
1 前 言
从地层中开采出来的天然气含有游离水和气态水，对于游离水,由于它是以液态水方式存在的，天然气集输过程中，通过分离器就可以将其分离；但是对于气态水，由于其在天然气中是以气态的方式存在，运用分离器不能完成分离.而这些气态水又会在天然气管道输送过程随着温度压力的改变而重新凝结为液态水。液态水将会导致天然气水合物的形成和液体本身也会堵塞管路、设备或降低它们的负荷,引发二氧化碳、二氧化硫等酸液的腐蚀，对天然气管道造成很严重的破坏。因此在输送之前脱除天然气中的水是很必要的。
天然气的脱水方法有很多种,按其原理可以分为低温冷凝法、吸收脱水法和吸附脱水法三种。吸收法是根据吸收原理，采用一种亲水液体与天然气逆流接触，从而脱除气体中的水蒸气。用来脱水的吸收剂主要有甲醇、甘醇等。吸收水分后的溶液蒸汽压很低，且可再生和循环使用，脱水成本低，已在天然气脱水中得到广泛的应用。
三甘醇脱水工艺设计是油气集输工艺设计的重要组成部分，为使其最大限度地满足油气田开发和油气开采的要求,需要做到经济合理、技术先进、生产安全可靠，保证为国家生产符合数量和质量要求的合格天然气产品.
本设计充分考虑集输站站设计工程中可能存在的一些问题，通过大量的计算以及校验,最终制定了集输站三甘醇脱水的设计方案。
2 天然气集输站三甘醇脱水工艺设计说明
2。1 设计概述
天然气集输站三甘醇脱水工艺设计是天然气集输工艺设计的重要组成部分,为了使其最大限度地满足天然气脱水的要求，设计时应该做到技术先进，经济合理，生产安全可靠，保证为国家生产符合质量要求的合格油气田产品。
2.1。1三甘醇脱水工艺的主要工作任务
（1） 接收站内输来的气液混合物;
（2） 进入吸收塔脱水;
（3） 三甘醇的再生;
（4）干气的输出;
2。2 天然气基础资料
天然气组成
表格2。1
组成
％（mol）
CH4
97.812
C2H6
0.569
C3H8
0。111
i—C4H10
0.022
n-C4H10
0.034
i-C5H12
0.015
n—C5H12
0。015
n-C6H14
0。038
N2
0。976
H2
0。006
O2+Ar
0。015
CO2
0.087
H2S
0。000
H2O
0.296
合计
100。00
表2。2.2
原料气处理量 21×104m3/d³
原料气湿度 30~36 ºC
原料气压力 2.05～2。25MPa (g)中二类气的技术指标。
产品气参数
质量
40×104m3/d³
温度
≤40 ºC
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）

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）
2。3 设计范
根据重庆科技学院油气集输课程设计任务书,设计范围为某三甘醇天然气脱水工艺流程图，并根据实际天然气的组成及基本参数和实际情况设计工艺流程图。
2。4 遵循的规范、标准
［1]梁平，王天祥.《天然气集输技术》.石油工业出版社
［2］ SY/T0076-2008．《油气集输设计规范》
［3］曾自强，张育芳．《天然气集输工程》．石油工业出版社
［4]SY/T 0076— 2003。《天 然 气 脱水设计规范》
［5］GB50350-2005，《油气集输设计规范》
[6］SY/T0602—2005。《甘醇型天然气脱水设计规范》
3 工艺流程设计
3.1设计要求
（1)尽可能采用先进设备，先进生产方法及成熟的科学技术成就,以保证产品质量.
(2）“就地取材”,充分利用当地原料，以便获得最佳的经济效果。
(3)所采用的设备效率高，降低原材料消耗及水电气消耗，以使产品成本降低.
（4)经济效益高
（5）充分预计生产的故障，以便及时处理，保证生产的稳定性.
（6）充分考虑天然气进料性质、产品质量及品种，生产能力及今后发展。
（7）设计流程尽可能采用循环法，尾气处理符合国家环境排放标准。
3。2 工艺方法的选择
对吸收剂的要求
表3。2.1
吸收容量：
对水有高的吸附能力;
选择性：
具有较高的选择性吸附能力;
饱和蒸汽压：
越小越好，可减小循环量，节约热、电、吸收塔直径等；
沸点：
应在443K~473K范围内；
粘度：
影响热量传递和输送的重要因素，粘度小将节约热能和电能;
热化学稳定性：
热化学性质稳定性，便于再生,要求一般使用6~18年。
其他：
密度小；有足够的强度；价格便宜.
根据这些要求目前常用的脱水吸收有甘醇类化合物和氯化钙水溶液。
常用吸收剂方法的比较
表3。2。2
脱水吸收剂
优点
缺点
适用范围
CaCl2
水溶液
①投资与操作费用低，不燃烧
②在更换新鲜CaCl2前可无人值守
①吸收水容量小,且不能重复使用
②露点降较小，且不稳定
③更换CaCl2时劳动强度大，且有废CaCl2水溶液处理问题
边远地区小流量、露点降要求较小的天然气脱水
　二甘醇
（DEG）水溶液
①浓溶液不会“凝固”
②天然气中含有H2S、CO2 O2时，在一般温度下是稳定的
③吸水容量大
①蒸气压较三甘醇高，蒸发损失大
②理论热分解温度较三甘醇低，仅为164。4 ℃，故再生后的DEG水溶液浓度较小
③露点较三甘醇溶液得到的小
④投资及操作费用较三甘醇高
集中处理站内大流量、露点降要求较大的天然气脱水
　三甘醇
（三甘醇）水溶液
①投资与操作费用低，不燃烧
②在更换新鲜CaCl2前可无人值守
①投资及操作费用较CaCl2水溶液法高
②当有液烃存在时再生过程易起泡，有时需要加入消泡剂
集中处理站内大流量、露点降要求较大的天然气脱水
二甘醇(DEG）、三甘醇（三甘醇)均为乙二醇的缩合物，反应式为：
二甘醇
三甘醇
二甘醇: 沸点:245。0℃； 分解温度：164。4 ℃
三甘醇： 沸点：287.4℃； 分解温度：206。7 ℃
通过上面两个表的比较和二甘醇三甘醇的比较可以得出在天然气脱水工艺中选择三甘醇作为吸附剂优于其他吸附剂。三甘醇溶液具有热稳定性好、易于再生、吸湿性很高、蒸汽压低、携带损失量小、运行可靠等优点.三甘醇脱水装置主要分为吸收和再生两部分, 应用了吸收、分离、气液接触、传质、传热和抽提等原理, 露点降通常可达到30 ℃～60℃，最高可达85 ℃。
3.3所设计工艺流程的特点
（1）工艺流程简单、技术成熟，与其它脱水法相比具有可获得较大露点降、热稳定性好、易于再生、损失小、投资和操作费用省等优点；
（2）采用高效过滤分离器分离原料气中固、液颗粒，减少甘醇污染;
(2）在富液管道上设置过滤器，以除去溶液系统中携带的机械杂质和降解产物，保证溶液清洁,防止溶液起泡，有利于装置长周期平稳运行;
（4）再生所采用的直接火管加热方法成熟、可靠、操作方便；
(5）为了增强天然气脱水装置的适应性，在贫液精馏柱上设有气提气注入，气提气起源使用干气.
3.4所设计工艺流程简述
三甘醇脱水工艺流程主要由天然气吸收脱水、三甘醇富液再生两部分组成.其工艺设备主要有原料气过滤分离器、三甘醇吸收塔、三甘醇闪蒸罐、三甘醇循环泵、三甘醇过滤器、三甘醇再沸器、贫富液换热器等设备。
（1）原料气脱水
湿天然气进入原料气过滤分离器，分离固体杂质、游离水等后进入三甘醇吸收塔底部，与吸收塔上部注入的贫三甘醇溶液逆流接触而脱除水分，吸收塔顶部出来的天然气经干气/贫甘醇换热器换热后进入产品气分离器，分离出少量三甘醇溶液后，从干气分离器中分离出的气相小部分做为燃料气补充气,大部分为产品气
（2）三甘醇富液再生
三甘醇吸收塔底部排出的三甘醇富液与三甘醇再生塔顶部换热后进入三甘醇闪蒸罐，尽可能闪蒸出其中所溶的烃类气体，闪蒸后的三甘醇富液一次经过纤维过滤器和活性炭过滤器，除去甘醇溶液在吸收塔中吸收与携带过来的少量固体、液烃、化学剂及其他杂质,以防止引起甘醇溶液起泡、堵塞再生系统的精馏柱或使再沸器的火管结垢。过滤后的富三甘醇进入三甘醇换热罐提高三甘醇进三甘醇再生塔的温度，从再生塔中部进料，经三甘醇重沸器加热再生,再生后的三甘醇贫液经三甘醇换热罐和三甘醇后冷器冷却，冷却后的三甘醇贫液由三甘醇循环泵输送到干气/贫
3。5工艺流程中设备参数
设备名称
设备数量
设备名称
设备数量
气液分离器
1台
吸收塔
1台
甘醇泵
1台
重沸器
1台
再生塔
1台
换热器
3台
闪蒸分离器
1台
过滤器
2台

4 结 论
本次油气集输课程设计我们小组设计任务是某三甘醇脱水工艺设计，本人具体负责工艺流程设计及绘制,在本次设计中本人查阅了大量的资料，并且从熟悉CAD操作到绘制出工艺流程图。其中，在工艺流程设计中，经查阅资料、小组讨论以及老师指导确定了用三甘醇气提法来脱水的工艺流程.本次设计的结果，经计算,符合设计要求.
两周的课程设计结束了，在设计过程中与小组同学分工设计,相互合作完成了小组任务.课程设计是我们专业各种综合知识实际应用的体现，其中不仅体现 了学科综合知识的应用还需要我们有很好的团队合作能力。我们小组在最开始的时候就讨论设计出了基本的工艺流程图，并且把设计任务落实到了每一个人的身上,让每个人都清楚自己设计的内容及从哪些方面着手，这样很好的提高了设计效率.对本人来说用CAD绘制工艺流程图是此次设计中最难的，因为之前没有用过CAD。在极短的时间内自学了一些简单的CAD绘图知识，并且根据使用行业的相关制图规范标准绘制了CAD工艺流程图。通过本次设计,综合本专业所学的理论基础知识及生产实际知识进行三甘醇脱水工艺设计，培养了和提高了学生的独立思考、应用知识以及团队合作等多方面的能力.让我们巩固和扩充了油气集输课程的相关知识,掌握了天然气三甘醇脱水设计的方法和步骤，清楚了怎样确定工艺方案,熟悉了一些相关的标准和规范,并且 提高了计算机和绘图软件的应用能力。
再次尤为感谢梁平老师,这次工艺流程图从设计到绘制成图每一个环节都离不开您的细心指导.
同时也感谢我们同组的同学，是你们的全力配合和共同努力和无私帮助才使我们很好的完成本次设计。
由于本人设计能力有限，再设计过程中难免出现错误，恳请老师同学们多多指教,我十分乐意接受你们的批评指正，本人将万分感谢.
参考文献
［1] 冯叔初，郭揆常。油气集输.第二版.中国石油大学出版社。2006：74—364.
［2] GB 50350—2005，油田油气集输设计技术手册。
［3] SY/T 0045—1999,油田集输管道施工及验收规范
［4］梁平，王天祥.《天然气集输技术》。石油工业出版社
［5］SY/T 0076— 2003.《天 然 气 脱水设计规范》
［6］SY/T0602-2005。《甘醇型天然气脱水设计规范》