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1、目录第一篇 设计说明书- 1 -1 概述- 1 -1.1任务要求- 1 -1.2设计原则- 1 -1.3遵循的规范、标准- 1 -1.4设计内容- 2 -1.5主要技术经济指标- 2 -1.5.1 天然气气质资料- 2 -1.5.2 外输天然气- 3 -2 工艺流程（TEG）- 5 -2.1 工艺方案- 5 -2.1.1工艺方法选择- 5 -2.1.2参数对比研究及方案优选- 6 -2.2工艺流程- 9 -2.2.1工艺流程选择总则- 9 -2.2.2工艺流程选择- 9 -2.2.3三甘醇脱水工艺流程简述- 9 -2.3三甘醇脱水主体装置能耗- 10 -2.3.1三甘醇脱水主要能耗指标- 10
2、 -2.3.2节能- 10 -2.4三甘醇脱水工艺流程图- 11 -三甘醇脱水工艺流程图见附图。- 11 -3设备选型- 11 -3.1 原料气过滤分离器- 11 -3.2 干气出口分离器- 12 -3.3 吸收塔- 12 -3.4 换热器- 13 -3.4.1 干气/三甘醇贫液换热器- 14 -3.4.2 甘醇贫/富液换热器- 15 -3.5 闪蒸罐- 15 -3.6 再生系统- 16 -3.7 过滤器- 18 -3.8 三甘醇循环泵- 19 -4 三甘醇脱水主要装置选型- 20 -第二篇 计算说明书- 21 -1 引言- 21 -2主要设备的计算和选型- 22 -2.1 三甘醇吸收塔设计计
3、算(C-1101)- 22 -2.2闪蒸罐设计计算(D-1201)- 25 -2.3再生塔计算：(E-1301/H-1301)- 26 -2.4产品气分离器(D-1101)- 32 -2.5管线的选型和计算- 34 -第一篇 设计说明书1 概述1.1任务要求学习油气储运工程专业课程之后，为了对油气储运工程专业有一个更加系统、全面的了解，综合利用所学知识进行400104 m3/d天然气三甘醇脱水装置工艺设计。通过学习和训练，能深入理解油气储运工程的基本理论和技术，掌握油气储运工程的设计思路及方法。工程设计应符合现行执行的技术规范和技术标准。要求绘制的工艺流程图和相关图样完整和规范。在工艺计算及设
4、备选型时，确保理论依据充分，使用的图表和公式正确，计算步骤简明，计算结果正确、可靠。尽可能采用国内外油气储运工程的新技术、新工艺和设备。提交的工程设计成果包括：原始数据、说明书、有关图件、参考文献等。1.2设计原则1） 贯彻国家建设基本方针政策，遵循国家和行业的各项技术标准、规范。2） 贯彻“安全、可靠”的指导思想，以保证设备安全、稳定地运行。3） 遵循“高效节能、安全生产”的设计原则。4） 充分考虑环境保护，节约能源。1.3遵循的规范、标准 1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 2GB5021-1994输气管道工程设计规范 3 GB/T8163-1999输送流体用无缝钢管
5、4 SY/T0010-96气田集气工程设计规范 5 SY 0401-98输油输气管道线路工程施工及验收规范 6曾自强，张育芳天然气集输工程石油工业出版社 7林存英天然气矿场集输石油工业出版社 8SY0420-2000石油天然气站内工艺管道施工及验收规范 9 SY/T 0602-2005.甘醇型天然气脱水装置规范 10SY/T 0076- 2003.天 然 气 脱水设计规范 11常用压力手册 12 GB-T_17395-2008_无缝钢管尺寸 13 GBT 9019-2001 压力容器公称直径 14 GB150.2-2010 固定式压力容器1.4设计内容根据给定的天然气气质工况和处理规模， 以S
6、Y/T 0602-2005甘醇型天然气脱水装置规范、SY/T 0076-2003天然气脱水设计规范及其相关技术设计规范为依据，对400104 m3/d天然气脱水工程进行了工艺流程设计、流程模拟、工艺参数研究和主要工艺设备设计计算。本应用工程完成了以下的研究内容：1） 三甘醇脱水工艺流程设计，绘制流程图；2） 利用HYSYS软件对三甘醇脱水工艺流程进行模拟；3） 三甘醇脱水工艺参数研究及选用；4） 三甘醇脱水工艺装置设计： 分离器（F-1101/D-1101） 甘醇吸收塔（C-1101） TEG闪蒸罐（D-1201） 再生设备（E-1301/H-1301/C-1301） 甘醇过滤器（F-1201
7、/F-1202/F-1203） 甘醇换热器（E-1201/E-1302） 甘醇循环泵（P-1101） 主要工艺管线 1.5主要技术经济指标1.5.1 天然气气质资料 气体处理规模：400104 m3/d（最大处理能力480104 m3/d）进站压力：6.07.0 MPa进站温度：2030 干气外输压力：5.5 MPa干气水露点要求：-5 天然气气质组成见表2-1。 表1-1 天然气组成表（干基）组分N2CO2H2SC1C2mol%0.0241.93130.001297.06780.8216组分C3iC4nC4iC5nC5mol%0.10810.0170.0160.0090.0041.5.2 外
8、输天然气天然气三甘醇脱水装置主要产品为干气， 干气外输压力大于5.9 MPa，产品指标符合天然气（GB17820-1999）中一类天然气的要求。详见表1-2。表1-2 产品气气质条件项目干气温度，31.84压力，kPa5900标况下气体体积，m3/d4004698.966分子量16.75流体密度，kg/m343.82低位热值，MJ/m32030.5244水露点，-5摩尔百分数氮气，N20.000240 二氧化碳，CO20.019291 硫化氢,H2S0.000012 甲烷，CH40.970647 乙烷，C2H40.008215 丙烷，C3H60.001081 异丁烷0.000170 正丁烷0.
9、000160 异戊烷0.000090 正戊烷0.000040 水，H2O0.000056 三甘醇0.0000002 工艺流程（TEG）2.1 工艺方案2.1.1工艺方法选择天然气的脱水方法多种多样，目前应用较广泛的有低温分离法脱水、溶剂吸收法脱水和固体吸附法脱水。针对上述给出的原料气气质工况、处理规模和外输干气对水露点的要求，由于三甘醇的贫液浓浓度可达9899%，三甘醇蒸气压较低，携带损失小，热力学性质稳定，理论分解温度较高，可以获得较大的露点降，而且能耗低，投资及操作费用较低，且甘醇类化合物毒性很轻微，三甘醇的沸点高，常温下基本不挥发，使用时不会引呼吸中毒，与皮肤接触也不会引起伤害。因而选用
10、三甘醇脱水工艺可以满足天然气脱水技术和经济性要求。2.1.2参数对比研究及方案优选对于三甘醇脱水工艺，影响脱水效果的关键参数是三甘醇贫液浓度、三甘醇循环量、吸收塔和再生塔的塔板数、再生塔温度、再生方式。 目前常用的再生方法有三种：减压再生；汽提汽提；共沸再生。气体汽提是现行三甘醇脱水装置中应用较多的再生方法。气体汽提是将甘醇溶液同热的汽提气接触，以降低溶液表面的水蒸气分压，使甘醇溶液得以提浓到99.995%（质），干气露点降至-73.3。但是汽提气排至大气，会产生污染，也增加了生产费用，对此需有相应的措施。 在甘醇循环量和塔板数一定的情况下，三甘醇的浓度越高，天然气露点降就越大。因此，降低出塔
11、干气露点的主要途径是提高三甘醇贫液浓度。根据溶液吸收原理，循环量、浓度与塔板数的相互关系如下：循环量和塔板数固定时，三甘醇浓度愈高则露点降愈大；循环量和三甘醇浓度固定时，塔板数愈多则露点降愈大，但一般都 超过10块实际塔板； 塔板数和三甘醇浓度固定时，循环量愈大则露点降愈大，但循环量升到一定程度后，露点降的增加值明显减少，而且循环量过大会导致重沸器超负荷，动力消耗过大。三甘醇循环量是控制脱除天然气中总水量，必须保证甘醇与气体接触较好的最小循环率，一般从天然气中脱除1 kg水需要20 L30 L三甘醇。甘醇循环量与三甘醇贫液浓度、吸收塔塔板数与要求的露点降有关，本文应用HYSYS 2004对三甘
12、醇脱水工艺流程进行了模拟计算及参数对比分析，主要研究了三甘醇贫液浓度、甘醇循环量与天然气脱出水量之间的关系。通过计算可知，在6.0 MPa，30 下原料气中含水量为111.84 kg/h，在三甘醇脱水吸收塔中，由于天然气与贫甘醇不可能达到充分接触达到平衡状态，理论平衡水露点与实际水露点相差810 ，本工程要求天然气实际水露点要求小于-5 ，外输干气设计控制天然气平衡水露点为-13-15 即可满足要求。 应用HYSYS2004进行工艺计算，研究了汽提气的循环量和三甘醇循环量对干气水露点的影响，见表2-2和表2-3。表2-1 汽提气流量对三甘醇脱水效果的影响汽提气流量m3/h三甘醇贫液浓度%干气水
13、露点0.0764399.055-8.1560.152999.1788-9.2660.305799.3373-10.840.382199.3954-11.470.420499.4211-11.760.458699.4449-12.630.53599.4879-12.530.573299.5074-12.760.611599.5257-12.99表2-2 贫甘醇循环量对三甘醇脱水效果的影响三甘醇循环量（m3/h）三甘醇再生温度外输干气含水量kg/h外输干气水露点重沸器热负荷kW0.648715027.7076.82346.761.29715014.425-2.68890.481.9461509.6
14、571-8.218131.62.5951507.4243-11.72168.12.7251507.1232-12.27174.72.8031506.9597-12.59178.72.8291506.9077-12.67179.92.881506.8068-12.87181.3针对上述给出的原料气气质工况、气体处理规模，对三甘醇贫液浓度、三甘醇循环量、再生温度进行了优选，其优选的工艺参数见表2-3。从表2-3中可以看出三甘醇贫液浓度为99.5%，三甘醇循环量为902 kg/h（0.8 m3/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-5 以
