500万方年天然气脱水装置的工艺设计毕业设计论文

1、500万方/年天然气脱水装置的工艺设计 摘要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。天然气工业常用的脱水方法有膨胀冷却法、加压冷却法、固体吸附剂吸附法、溶剂吸收法等。目前世界上天然气脱水应用最多的方法是溶剂吸收法中的甘醇法, 此次设计采用三甘醇脱水。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。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。本次设

2、计主要是脱水主要单体设备设计，包括吸收塔、闪蒸罐、过滤分离器、甘醇再生器等设备。设计包括各设备的尺寸、物料衡算、热量衡算及设备选材。通过此设计工艺后的天然气在设计条件下水露点-10。关键词：天然气加工；三甘醇脱水；设备设计IAbstractFilled with saturated water vapor in the gas collected from the well out. Water vapor may be the most unpleasant impurities in natural gas. When the gas is compressed or cooled, the water vapor into a liquid or solid form. Liquid water will accelerate corrosion of the equipment, reduce the transmission efficiency; solid ice is clogged valve, pipe or gas pipeline. To avoid these

3、 problems, and must get rid of part of the water vapor before the gas into the pipeline network.Expansion cooling method commonly used in the dehydration method of the natural gas industry, pressurized cooling method, the solid sorbent assay, solvent absorption method. The worlds largest natural gas dehydration applications in the solvent absorption method glycol method, the design uses a TEG dehydration.Moisture through the inlet separator to remove liquid hydrocarbons and solid impurities into

4、 the absorber at the bottom of. Glycol filler segment or a series of bubble cap or valve plate and glycol in the absorber within the full access to, glycol take off the water after capture gel network of the absorber to the top of the entrained liquid to stay the next. Finally after dehydration, the dry gas leaving absorber, after cooler of the poor glycol (DEG dry gas heat exchanger) into the sales pipeline network.Poor glycol along along constantly being pumped into the absorber at the top of

5、each tray in turn flow down the tower through the overflow pipe, the water vapor absorption in the tower upward flow of gas. Glycol (rich glycol) to suck in water discharged from the bottom into the reboiler on distillation capitals, after the preheat coil in poor glycol buffer through the flash tank filter department.This design is mainly the dehydration of the main monomer equipment design, including the absorber, flash tank, filter separators, glycol regeneration and other equipment.The desig

6、n includes the size of all equipment, material balance, heat balance and equipment selection.the water dew point of natural gas -10 in this design process in the design conditions.Keywords: natural gas processing; TEG dehydration; equipment design目录1 绪论11.1设计的选题意义11.2国内外研究现状及发展趋势21.3设计内容31.4方案选取41.5设计重点71.5.1 脱水主要单体设备设计71.5.2 确定脱水装置运行主要参数82 基础数据计算92.1建设规模92.2甘醇用量92.3物料衡算92.3.1贫甘醇浓度的确定92.3.2脱水量102.3.3 三甘醇贫液循环量112.3.4 三甘醇富液循环量122.4设备计算122.4.1吸收塔工艺参数计算122.4.1.1吸收塔塔板数的确定122.4.1.2吸收塔直径的计算122.4.1.3泡罩塔

7、板设计142.4.1.4吸收塔壁厚计算172.4.1.5塔顶空间高度HD182.4.1.6塔板间距HT182.4.1.7塔底空间高度HB182.4.1.8吸收塔高度192.4.2 再生塔192.4.2.1 精馏柱192.4.2.2 重沸器192.4.2.3 重沸器火管的计算202.4.3 循环泵212.4.4 闪蒸罐212.4.5贫/富甘醇换热器222.5热量衡算222.5.1重沸器222.5.2贫/富甘醇换热器233 脱水装置选型243.1 主要工艺设备244 节能措施295 环境保护305.1 主要污染源和污染物305.2污染控制30心得体会32谢辞33参考文献34500万方/年天然气脱水装置的工艺设计 331 绪论1.1设计的选题意义 随着世界经济迅速发展，人口急剧增加，能源消费不断增长，温室气体和各种有害物质排放激增，人类生存环境受到极大挑战。在这种形势下，清洁的、热值高的天然气能源正日益受到重视，发展天然气工业成为世界各国改善环境和促进经济可持续发展的最佳选择。天然气燃烧后产生的温室气体只有煤炭的1/2、石油的2/3，对环境造成的污染远远小于石油和煤炭。煤气热值为3000多大

8、卡，而天然气热值高达8500大卡，可见天然气是一种高效清洁的能源。 初步测算，全球天然气可采储量约为137亿吨石油当量，与石油基本相当。随着勘探、开发和储运技术的进步，过去20年内，探明储量平均每年增长4.9%，产量平均每年增长3.15%。有关专家预测，未来10年内，全世界天然气消费年均增长率将保持3.9%，发展速度超过石油、煤炭和其他任何一种能源，特别是亚洲发展中国家的增长速度会更快。 全世界天然气储采比很高（701），而且石油和煤炭消费领域里有70以上都可以用天然气取代。在全球范围内，天然气取代石油的步伐加快，尤其是在东北亚、南亚、东南亚和南美地区，随着其输送管网的建设，天然气在21世纪初期将会有更快的发展。 天然气将是21世纪消费量增长最快的能源，占一次性能源消费的比重将越来越大。预计2020年前后，天然气在全球能源结构中的份额将超过煤炭、石油成为能源组成中的第一。 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。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

9、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。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（H2S，CO2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。 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。1.2国内外研究现状及发展趋势1 天然气工业常用的脱水方法有膨胀冷却法、加压冷却法、固体吸附剂吸附法、溶剂吸收法等。目前世界上天然气脱水应用最多的方法是溶剂吸收法中的甘醇法, 而国内普遍采用的是三甘醇法。 天然气脱水的几种主要方法： ( 1) 低温冷凝脱水 该方法采用各种方法把高压天然气节流降压致冷, 用低温分离法从天然气中回收凝析液。这种方法是国内气田中除三甘醇法外应用较多的天然气脱水工艺。长庆采气二厂、塔里木克拉2等均采用该方法, 它具有工艺简单、设备较少等优点, 但也有耗能高、水露点高等缺点。 ( 2) J-T阀和透平膨胀机 J-T 阀和透平膨胀机脱水属于低温冷凝方法脱水。对于高压天然气,冷却脱水是非常经济的。例如大庆油田目前采用很多透平膨胀机脱水, 四川的卧龙河和中坝气田则使用了J-T 阀脱水。这些方法的缺点是: 脱水循环的一部分处于水合物生成范围内, 容易生成水合物, 因此需要采取添加抑制剂等防止水合物生成的措施，以及相应配套的抑制剂回收系统；需要深度脱水时需配备制冷设备，会引起工程投资和使用成

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