《EG脱水装置的设计》PPT课件.ppt

西南油气田分公司天然气研究院,TEG脱水装置的设计 陈赓良 2006年元月,认识与体会,TEG脱水是一种成熟的工艺 原料气脱水与净化气脱水 理论与实际的结合优秀设计 逻辑思维与形象思维的结合 人脑与电脑的结合（人脑指挥电脑）,设计的原始条件,原料气的流量范围 设计压力 设计温度范围 操作压力范围 操作温度范围 原料气相对密度（空气为1.0） 原料气的含水量或露点 脱水后气体的含水量或露点,天然气的含水量及其露点,图3-1 天然气中的水含量及其露点,露点降及要求的脱水量,假定脱水装置操作压力为2.76MPa(表) 进料气200C;含水7.34kg/104m3 脱水气-8.890C;含水1.09kg/104m3 露点降 = 20-(-8.89)=28.890C 脱水量 = 7.34 1.09 =6.25kg/104m3,进料天然气的温度,进料天然气温度应在160C490C 温度过高TEG粘度过大,塔板效率降低 温度升高含水量增加,要求提高TEG浓度 温度升高TEG的蒸发损失量也增加 必要时应设置原料气冷却器,TEG脱水的工艺流程,图3-15 TEG法脱水的原理流程,工艺流程概要,1 高压低温下脱水（吸收塔） 2 常压高温下再生（再生塔） 3 降压闪蒸释放出溶解气体（闪蒸罐） 4 贫富液换热回收能量（优化操作） 5 气体贫TEG换热控制塔顶温度 6 除沬器降低溶剂损耗 7 过滤器改善溶剂质量,优化操作的考虑,气体/TEG换热器调节塔顶温度 贫/富液换热器调节闪蒸罐温度 干气汽提提高贫TEG浓度 设置多种过滤器保证TEG溶液清洁 设置能量回收泵以降低能耗（高压装置）,TEG脱水的简化流程,简化流程的特点及适用条件,不需要外界供给冷却水及蒸汽 涉及设备少，投资低，容易维护 装置的热效率低 TEG的损失量较大 适合边远井站处理量较小的装置,原料气分离器,1 应尽可能除去机杂与液滴 控制：腐蚀 降解 发泡 2 重力式分离器应加除沬器 3 水洗式旋风分离器 4 必要时采用过滤式分离器 5 与吸收塔组合（小型装置）,分离器截面积与允许流量的关系,原料气相对密度 0.6 操作压力 2.76MPa(表) 操作温度 21.110C 查表D.2 最大流量=0.89x106m3/dm2,原料气分离器截面积的确定,截面积 Ac=Gs(实际流量)/Ga(允许) 在0.6; 2.76MPa(表);21.110C下 实际流量为1x106m3/d 允许流量为0.89xm3/(dm2) Ac = 1/0.89 = 1.12m2 查表D.3 分离器外径大致为1067mm(4.97MPa),分离器设计的优化,分离器可以与吸收塔组合一体 组合工分离器直径一般与吸收塔相同 (此时)最小直径应按吸收塔允许流速定 以捕雾器除去直径大于10m的液滴 推荐使用过滤式分离器(除掉润滑油) 必要时储液部位设置回执盘管 必要时在分离器前设置水冷器,吸收塔设计要点,塔型的选择 塔的直径 塔板间距 塔板数或填料高度 进出口管线尺寸 捕雾器与顶板间的分离空间,吸收塔塔型选择与塔径的确定,板式塔与填料塔均可采用 用泡罩塔比浮阀塔有利 TEG较粘稠 气液比很高 塔径较小时可采用填料塔 瓷质填料和不锈钢填料均相可使用 不锈钢填料不易破碎且气体流率较高 近年来(小型装置)大多使用整装填料 塔径用Brown-Sounder公式确定,Ga = 0.305C (l g)/g0.5 (3-7) D = 4.18 / G / C 0.5 / (l g)/g 0.25 (3-8) G = 0.05 Q (3-9) G = 0.00173 Q Mn (3-10) 式中 Ga 气体的最大通允许质量流速，kg/（hm2） l 吸收塔中液相密度，kg/m3 g吸收塔中气相密度，kg/m3 C常数（参见表3-9）； D吸收塔直径，m G原料气的质量流量，kg/h Q原料气的体积流量，m3/d 原料气的相对密度， Mn原料气的相对分子质量。,Brown-Sounder公式的应用,C值的选择,露点降与吸收塔实际板数(表D.5),假定塔板效率为0.33% 假定1块理论板等于0.91m填料高度 假定脱水气体含水量1.13kg/104m3 假定贫TEG浓度99.1% 假定重沸器204.40C 假定海拔高度365.76m 2.76MPa(表) 16.8L/kg 38.890C 6块 2.76 25.0 38.890C 5块 2.76 25.0 47.220C 8块,吸收塔操作温度的影响,操作压力10010000kPa,（1）循环量和塔板数固定时，TEG浓度愈高则露点降愈大，通常这是提高露点降最有效的途径。（2）循环量和TEG浓度固定时，塔板数愈多则露点降愈大，但一般情况下实际塔板数不超过10块。塔板效率大致在25%40%之间。 （3）塔板数和TEG浓度固定时，循环量愈大则露点降愈大，但循环量升高至一定值后，露点降的增加值明显减少，且循环量过大会导致重沸超负荷，动力消耗过大。因此，通常最高不超过33L/kg（水）。,循环量塔板数TEG浓度的关系,原料气/贫TEG换热器,其作用是控制贫TEG温度比天然气流温度高5.5616.670C 贫TEG温度过高，有较多水残留于脱水气体中 贫TEG温度过低，虽有利于降低TEG损耗，但易使烃类在吸收塔中冷凝 采用简化流程的小型装置，可在顶部塔板与除雾器之间设置一组换热盘管来取代换热器,富液闪蒸罐,1 功能是释放出TEG中的溶解气体 烃类气体 硫化氢 二氧化碳 2 操作压力0.300.50MPa 3 停留时间520min 贫天然气通常取5min 4 需要破乳时应升温至约650C，并在罐内停留20min,天然气在DEG及TEG中的溶解度,闪蒸罐尺寸的计算（D.8),根据液体停留时间(t)计算 V = L t/60 V= 闪蒸罐所需沉降容积(m3) L= TEG循环量(m3/h) 两相时t取5min;三相时t取1030min 典型尺寸与沉降容积的关系可查表 D.6(立式) D.7(卧式),TEG循环量的计算,WR=(Win-Wout)/Gs WR=脱除水量; kg/h Win=进料气含水量; kg/h Wout=脱水气含水量; kg/h Gs=装置处理量; m3/h,TEG循环泵,按TEG循环量及吸收塔压力选泵 天然气驱动与电驱动 能量回收泵的应用(节能考虑) 是否需要备用泵 电机型式 功率 电压 转速 脉动缓冲器 流量指示(流量计),TEG过滤器,功能是除去固体及溶解性杂质 机械过滤器除去5左右的固体杂质 滤料：纤维制品 纸张 玻璃纤维 活性炭过滤器除去溶解性杂质 重烃 表面活性剂 润滑油等等 可采用部分过滤或全流过滤 停留时间为1520min,贫富液换热器,1 回收贫液热量，使富液升温至 1480C 2 调节贫液入塔的富液闪蒸温度 3 最常用的形式为罐壳式 4 小型装置可用换热罐替代 5 换热罐效率较低，一般换热后富液温度温度不超过930C,再生塔和重沸器,再生系统的功能是提浓TEG溶剂 再生塔约需3块理论板，重沸器算1块 重沸器可选用蒸汽、火管、热油等形式 回流比一般取1左右 富液在塔中部进料，塔顶设置除沬器 塔径也用Brown-Sounder公式计算,(贫)TEG的缓冲罐,缓冲罐是否与重沸器组合? 缓冲罐必须有足够的容积 缓冲罐应配有足够大的TEG储罐 安装高度应保证入泵的压头,重沸器温度与TEG浓度的关系,TEG重沸器传热强度/温度,火管传热强度不应大于31.5kW/m2 平均范围18.931.5kW/m2 注意燃烧器火焰形状及长度 避免在火管中形成过热点 TEG平均温度不大于2040C 最高壁温不应大于2210C 进一步提高热效率可以增加火管表面积,重沸器热负荷的估算(D.9),QR = L Qc QR=所需热负荷; kW L=TEG循环量; m3/h Qc=1m3TEG所需热量; kJ/m3,重沸器热负荷的经验系数(表D.8),基础条件 贫TEG浓度 99.1% 重沸器温度 204.40C 大气热损失 10% 出贫TEG换热的TEG温度 93.30C 吸收塔温度 TEG/水比率 系数(kJ/m3) 26.7 16.8 373.5 37.8 16.8 340.0 37.8 25.2 298.2,典型的重沸器尺寸(表D.9),根据表D.8确定重沸器热负荷 根据传热强度确定传热面积 传热强度=火管热负荷/火管表面积 热负荷 传热强度 火管表面积 103kJ/h 103kJ/hm2 m2 79.1 68.1 1.16 79.1 113.6 0.70 263.8 68.1 3.88 263.8 113.6 2.32,TEG脱水的操作要点,保证TEG的提浓效果 惰气气提 共沸蒸馏 合理确定循环量 2030L/kg(H2O) 合理确定再生温度和再生热量 重沸器加热温度不宜超过2040C 合理确定贫液入塔温度和富液闪蒸温度 必要时使用消泡剂、中和剂和缓蚀剂,气提气量对TEG浓度的影响,TEG浓度循环量塔板数的关系,TEG浓度是最关键的控制条件。当贫TEG浓度不符合要求时，塔顶气液平衡决定产品气的含水量，即使提高循环量不能改善脱水效果。 TEG浓度和循环量不变时，塔板数愈多露点降愈大。但一般不应超过10块理论板。塔板效率大致在25%40%之间 TEG浓度和塔数不变时，循环量愈大则露点降也愈大。但一般不应超过35L/kg(H2O)。,8块实际塔板 接触温度380C,6块实际塔板 接触温度380C,4块实际塔板 接触温度380C,降低TEG损耗的技术措施,合理选择操作参数 改善气液分离效果 改善破沬与除沬效果 加强过滤分离，保持溶液清洁 必要时使用助剂,天然气TEG脱水工艺技术交流,装置实例分析 陈赓良 2006年元月,东方11脱水装置存在的问题,处理量达不到设计要求 400万/日（设计） 260万/日（实际） 贫TEG含水过高 99.8%(设计） 96%98.8%（实际） 产品气远未达到技术指标 138ppmv（设计） 1%(