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文档简介

1表6-1天然气的质量指标1表6-1天然气的质量指标12第一节

天然气脱除酸性组分的方法天然气脱水就是脱除天然气中的水蒸气,使其露点或含水量达到一定的要求。第一节

述1、低温冷凝法2、溶剂吸收脱水法3、固体吸附脱水法2第一节天然气脱除酸性组分的方法天然气脱水就是脱除天然气23第二节

溶剂吸收法脱水一、甘醇脱水的基本原理和物理性质3第二节溶剂吸收法脱水一、甘醇脱水的基本原理和物理性质34每个甘醇分子中都有两个羟基(OH)。羟基在结构上与水相似,可以形成氢键,氢键的特点是能和电负性较大的原子相连,包括同一分子或另一分子中电负性较大的原子。这是甘醇与水能够完全互溶的根本原因。4每个甘醇分子中都有两个羟基(OH)。羟基在结构上与水相似,45表7-1甘醇的物理性质5表7-1甘醇的物理性质56二、TEG吸收脱水的工艺流程6二、TEG吸收脱水的工艺流程67提高三甘醇贫液浓度的方法主要采用气体汽提法。7提高三甘醇贫液浓度的方法主要采用气体汽提法。78三、含硫天然气脱水8三、含硫天然气脱水892、含硫天然气TEG脱水存在的主要问题(1)系统构成复杂,可能泄漏的点增多,运行管理要求高,运行成本较高;(2)各集气站均需要设置尾气焚烧炉对TEG闪蒸过程中的含硫气进行焚烧后排放,环境污染较大;(3)TEG存在一定的降解,TEG更换较频繁,运行成本高;(4)湿气及富液对设备的腐蚀严重;(5)需从天然气净化厂建一条高压净化气管道至各集气站,且汽提气还需增压后才能返回原料气中,流程复杂;(6)废弃的TEG处理困难。92、含硫天然气TEG脱水存在的主要问题910四、工艺操作条件影响三甘醇脱水装置操作的主要因素是吸收塔的操作条件、三甘醇贫液浓度和三甘醇循环量。而三甘醇贫液浓度又是最关键的因素。1、吸收温度甘醇溶液的吸收温度一般为10~54℃,但最好在27~38℃。吸收温度低于21℃时,甘醇溶液粘度过大,起泡增多,因而使塔板效率降低,甘醇损失增加,如低于10℃,脱水效果就明显下降。吸收温度高于43℃,进料气中含水量太高,而且甘醇溶液的脱水能力也会下降。10四、工艺操作条件影响三甘醇脱水装置操作的主要因素是吸收塔10112、塔内压力通常认为3.45~8.27MPa的脱水压力是最经济3、吸收塔的塔板数25%的塔板效率相邻塔板的间隔一般为610mm4、贫甘醇的温度贫甘醇温度较吸收塔的出口气体温度高3~8℃。

112、塔内压力通常认为3.45~8.27MPa的脱水压力是11125、甘醇的浓度图7.7吸收塔温度、进塔TEG贫液质量分数和出塔干气平衡露点关系离开吸收塔的气体的实际露点,一般较平衡露点高5~8℃。

125、甘醇的浓度图7.7吸收塔温度、进塔TEG贫液质量分12136、甘醇重(再)沸器温度把重沸器的温度限制在177~199℃之间,

7、重沸器的压力重沸器的压力一般接近于常压。8、汽提气使用被水蒸气饱和的湿气作为汽提气。图7.8气提气量对TEG质量分数的影响136、甘醇重(再)沸器温度把重沸器的温度限制在177~1913149、甘醇比循环量三甘醇的比循环量一般为12.5~33L/kg水

10、精馏柱温度精馏柱顶的温度可通过调节柱顶回流量使其保持在99℃左右,柱顶温度低于93℃时,由于水蒸气冷凝量过多,会在柱内产生液泛,甚至将液体从塔顶吹出;柱顶温度超过104℃时,甘醇就可能显著地被蒸发而损失。

149、甘醇比循环量三甘醇的比循环量一般为12.5~33L/1415表7-2甘醇脱水装置操作温度推荐值15表7-2甘醇脱水装置操作温度推荐值15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,但一般都不超过10块实际塔板;循环量、浓度与塔板数的相互关系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,故最高不应超过33L/kg水。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、浓1617五、TEG吸收脱水主要设备的设计计算1、吸收塔直径计算2、吸收塔塔板数的确定17五、TEG吸收脱水主要设备的设计计算1、吸收塔直径计算217183、闪蒸分离器停留时间,min。两相分离器为5~10min;三相分离器为20~30min;4、再生塔精馏柱的直径:183、闪蒸分离器停留时间,min。两相分离器为5~10mi18195、重沸器(1)重沸器热负荷(2)重沸器的尺寸重沸器火管表面平均热通量的正常范围是18kW/m2~25kW/m2,最高不超过31kW/m2。195、重沸器(1)重沸器热负荷(2)重沸器的尺寸重沸器火管1920第三节

固体吸附法脱水一、吸附操作原理20第三节固体吸附法脱水一、吸附操作原理20tB—吸附过程的转效点单一可吸附物质(水汽)的气体混合物在固定床上的基本吸附过程C0—进料气的浓度CB—转效点浓度。图1吸附转效曲线图1(b)中阴影部分为吸附传质段,其长度用hz表示;在吸附传质段上部的吸附剂床层已被吸附物所饱和,称为饱和吸附段,其长度用hs表示;在吸附传质下部的吸附剂则尚未吸附物质,称为未吸附段,其长度用hb表示;当AA线到达床层出口端时,达到了吸附的转效点,出口气流中吸附物浓度迅速上升,床层必须进行再生。tB—吸附过程的转效点单一可吸附物质(水汽)的2122二、吸附剂主要有活性氧化铝、硅胶、分子筛等22二、吸附剂主要有活性氧化铝、硅胶、分子筛等22231、活性氧化铝2、硅胶SiO2.nH­2O231、活性氧化铝2、硅胶SiO2.nH­2O23243、分子筛Me—某些碱金属或碱土金属离子,如Na+、K+、Ca2+等;分子直径为2.7~3.1

分子筛作为吸附剂的显著优点是:(1)具有很好的选择吸附性(2)具有高效吸附特性(3)在较高温下只有分子筛才是有效的脱水剂。243、分子筛Me—某些碱金属或碱土金属离子,如Na+、K+2425表7-6各种分子筛性能表25表7-6各种分子筛性能表2526三、吸附法脱水1、吸附法脱水工艺流程26三、吸附法脱水1、吸附法脱水工艺流程26272、酸性天然气分子筛脱水图7.12酸性天然气分子筛脱水工艺流程示意图272、酸性天然气分子筛脱水图7.12酸性天然气分子筛脱27284、分子筛吸附器设计计算(1)吸附周期确定短周期8小时24小时周期应作全面的技术经济分析来确定吸附周期。284、分子筛吸附器设计计算(1)吸附周期确定短周期8小时2283、分子筛吸附器设计计算2)吸附器直径(2)吸附器直径计算(3)吸附剂用量计算式中:m—吸附剂用量,m3;wH—每小时脱出的水量,kg/h;τ—吸附周期,h;xS—吸附剂动态饱和吸附量,kg(水)/kg(吸附剂);g—分子筛的堆密度,kg/m3。3、分子筛吸附器设计计算2)吸附器直径(2)吸附器直径计算(293、分子筛吸附器设计计算(4)吸附传质区长度式中:hZ—吸附传质区长度,m;

A—系数,分子筛=0.6;

q—床层截面积的水负荷,kg/m2.h;

vg—空塔线速,m/min;

—进吸附器气体相对湿度,以%表示。3、分子筛吸附器设计计算(4)吸附传质区长度式中:hZ303、分子筛吸附器设计计算(5)转效点计算式中:B—到达转效点时间,h;

x—选用的分子筛有效吸附容量,%;

hT—整个床层长度,m;3、分子筛吸附器设计计算(5)转效点计算式中:B—到达313、分子筛吸附器设计计算(6)气体通过床层的压力降式中:P—压降,kPa;

L—床层高度,m;

—气体粘度,mPa.s;

vg—气体流速,m/min;g—气体操作状态密度,kg/m3。3、分子筛吸附器设计计算(6)气体通过床层的压力降式中:323、分子筛吸附器设计计算(7)再生气用量计算再生气进吸附器温度一般为260℃左右。当再生气出吸附器温度升到180~200℃,并恒温约2小时后,可认为再生完毕。

1)再生加热所需的热量式中:Q1—加热分子筛的热量,kJ;

Q2—加热吸附器本身(钢材)的热量,kJ;

Q3—脱附吸附水的热量,kJ;

Q4—加热铺垫的瓷球的热量,kJ;3、分子筛吸附器设计计算(7)再生气用量计算3334图8再生过程的温度变化曲线1.再生气进床层的温度变化曲线2.再生气出床层的温度变化曲线3.原料湿气温度(环境温度)吸附剂的再生过程可划分为A、B、C、D四个阶段:在A阶段,烃类全部被脱附,水的脱附集中在阶段B,阶段C主要清除重烃等不易脱附的物质,增加再生后吸附剂的湿容量,阶段D则冷却床层至吸附温度。T2≈110℃,T3≈127℃,TB≈116℃,T4≈175~260℃。再生气体温度和流量控制了每一阶段的时间。34图8再生过程的温度变化曲线1.再生气进床层的温度变343、分子筛吸附器设计计算式中:G—再生气用量,kg;Q—再生加热所需的热量,kJ;cp—再生气用定压比热,kJ/(kg.℃);—再生气平均温降,℃;t2—再生加热结束时气体出口温度,℃;t3—再生气进吸附器时的温度,℃。吸附后床层温度是t1,热再生气进出口平均温度为t22)再生加热所需的气量计算3、分子筛吸附器设计计算式中:G—再生气用量,kg;353、分子筛吸附器设计计算3)冷却吸附器计算冷却吸附塔需移去的热量Q,总共需冷却气量(G):

吸附后床层温度是t

1,热再生气进出口平均温度为t2,冷却气初温为(再生气的初温)ta3、分子筛吸附器设计计算3)冷却吸附器计算冷却吸附塔需移去的363、分子筛吸附器设计计算4)加热炉热负荷:一般取再生气出加热炉的温度比再生气进吸附器时的温度t3高10~15℃,加热炉热负荷Q。式中:G—再生加热气量,kg/h;

cpm—平均比热,kJ/(kg.℃);

ta—再生气进加热炉温度,℃。3、分子筛吸附器设计计算4)加热炉热负荷:一般取再37四、脱水工艺的选择三甘醇法用于一般要求的场合,分子筛用于深度脱水。能耗小,操作费用低;处理量小时,可作成撬装式,紧凑并造价低,搬迁和移动方便,预制化程度高;三甘醇使用寿命长,损失量小,成本低;脱水后干气露点可达-30℃左右,能满足一般的天然

气脱水要求。

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