天然气脱水工程设计报告(doc 39页).docx
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1、天然气脱水工程设计报告(doc39页)目录工程设计任务书1原料气(湿基)1产品2要求2第一部分说明书3I .1.总论31.1.1.项目名称、建设单位、企业性质3II .2编制依据31.1.3项目背景和项目建设的必要性41.1.4设计范围41.1.5编制原则41.1.6遵循的主要标准和范围51.1.7工艺路线51.1.8研究结论61.2. 基础数据61.2.1 原料气和产品61.22建设规模71. 2.3三甘醇脱水工艺流程71.3. 脱水装置81.3.1脱水工艺方法选择81.3.2流程简述111.3.3主要工艺设备121.3.4消耗141.3.5三甘醇脱水的优缺点161. 4节能171.4.1装
2、置能耗171.4.2节能措施171.5.环境保护201.5.1主要污染源和污染物20西南石油大学化学化工学院工程设计报告西南石油大学化学化工学院工程设计报告工程设计任务书原料气(湿基)本工程原料气来自仪陇天然气净化厂脱硫装置的湿净化气,其气质条件如下:1)原料气的组成组成%C4(II1.oI)C2H60.569C3H80.111J-C4H100.022C4Hio0.034ij5hi20.015,ic5h12TI0.0Ii)N0.038H1U7b00062O,战WH2Ou.29ooi1.IUUAW注:1)原料1小含有有机酸2)气处理量61610ji口料m/d西南石油大学化学化工学院工程设计报告3
3、)原料气湿度30-36C4)原料气压力2.05225MP(g)a产品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)中二类气的技术指标。其有关参数如下:产品气产量产品气温度产品气压力40104md40C192JMPH2S20mgm3总硫含量(以硫计)200mgm3CO2含量水露点3%-8CfSEZ1.MP条件下)a要求提交工艺流程图13张:设计报告一份(不少于30页);200-500字设计体会第一部分说明书1总论m项目名称、建设单位、企业性质项目名称:仪陇净化厂天然气脱水项目建设单位:中国石油西南油气田分公司企业性质:国有企业IE编制依据参考中
4、华人民共和国石油天然气行业标准天然气脱水设计及规范、中华人民共和国标准化法、中华人民共和国标准化法实施条例、化工工业产品标准化工作管理办法以及国家的有关规定。化工工业科技发展规划、计划及化工生产发展规划、计划。化工标准规划和化工标准体系表。跨年度的计划项目和调整后能够转入到本年度计划的项目。上级机关及生产、科研、使用、外贸等部门和单位急需制定标准的项目。天然气是目前最具有前途的新兴能源。目前龙卤气田已经打了1#、2#、3#共三口井,其中1#并日产天然气120万立方米,日处理天然气量600万立方米的龙卤试采工程天然气净化厂也已经开工建设,预计08年建成投产。龙卤气田的开发将有助于泸天化、川化股份
5、、赤天化、云天化的起源保障,生产装置的开工率提高随着龙岗气田的开发,资源所在地的地方利益会得到,在天然气各省分配计划中,资源所在地的合理用气需求将会得到满足。泸天化、川化股份的起源将得到保障,装置的开工率将提高。同样随着龙岗气田的开发,天然气供应增加,处于同一天然气管网内的赤天化、云天化的天然气供应量也将增加,其生产装置的开工率也将提高。3项目背景和项目建设的必要性1 项.目中石油建设的龙岗试采工程天然气净化厂计划于2007年开工,2008年全部建成投产,是年脱硫600万方的广,在四川石油管理局属于中型厂,该项目在国内外同行业种属于大型工程,属清洁能源生产,工程符合国家产业政策。该企业主要是依
6、托南充、达州、巴中等川东北片区丰富的天然气资源,建设一座高含硫天然气净化厂,计划选址时仪陇县阳通乡二郎庙村,厂址距离该县的立山镇约2.5公里,距阳通乡集镇1公里,距仪陇县城直线距离50公里。工厂总占地面积500亩,工程计划投资5亿元以上,每天处理天然气600万立方米左右。1.1.3.踞建设的必要性天然气中含有大量的水蒸气,天然气脱水是防止水合物形成的根本措赧天然气脱水尤其是脱除天然气集输过程中的水蒸气是天然气集输系统中的关键。该项目为清洁能源生产,在国内外同行业种属于大型工程,工程符合国家产业政策。工程在可行性研究中,对厂址选择、工艺技术等问题都进行了充分的考察和论证,尽可能避开环境敏感点,并
7、采取了一系列减轻环境影响及环境风险、保护生态和防止水土流失的工程技术措施。有关部门指出,龙卤试采工程天然气净化厂的建成,还将大大促进四川南充石化工业的快速发展。IM设计范围原料气处理量6161.4md产品气产量40104mdIB编制原则认真贯彻执行国家关于环境保护的方针政策,遵守国家有关法规,规范,标准。天然气的含水量以单位体积天然气中所含的水汽量来表示的,有时也用天然气的水露点来表示。天然气的水露点是指在一定的压力条件下,天然气与液态水平衡时的温度。一般要求天然气水露点比输气管线可能达到的最低温度还低56七。往往还要求输送温度不超过49C,对输送压力无严格要求。此外,还有以下要求:操作管理方
8、便、技术要求简单,最大程度地实现自动化控制,管理、维护简单方便,宜于长期使用。设备选型要综合考虑性能,价格因素,设备要求高效节能,噪音低,运行可靠,维护管理简便。无二次污染,清洁及安全生产原则。遵循的主要标准和范围G石油天然气工程设计防火规范(GB501832004)Q爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范(GB5005892)0大气污染物综合排放标准(GB162971996)及国家环境保护局环函199948号关于天然气净化厂脱硫尾气排放执行标准有关问题的复函0工业企业噪声控制设计规范(GBJ8785)气田天然气净化厂设计范围(SY/T0011-96)用标准孔板流量计测量天然气流量(SY/T614
9、3-2004)(7)石油化工企业自动化仪表选型设计规范(SY3005-1999)(8)石油天然气工程总图设计范围(SY/T0048-2000)(9)中华人民共和国石油天然气行业标准天然气脱水设计规范W工艺路线经脱硫后的天然气仍含有大量的水分需脱除,以满足天然气水露点的技术指标。天然气脱水的方法溶剂法、固体吸附法等。从以下几方面对比吸收法与吸附法脱水。吸收法的建设费用低。吸收法操作费用低。吸收塔的压降小,而且吸收法脱除单位质量水的再生热小。吸收法甘醇再生在常压下进行,补充甘醇容易。吸附法更换吸附剂时需中断生产,有时影响向下游连续供气。吸收装置脱水深度低。只能将天然气脱水至露点40。C左右;吸附法
10、,特别是分子筛能将气体含水脱至满足天然气深冷加工的要求。气流中重任、H2S、CO2等易使吸附剂中毒,丧失活性在本次工程设计选择溶剂吸收法脱水。工艺路线为:原料天然气经过入口分离器去除其中的大部分液固杂质,然后经过吸收塔脱除其中的水蒸气,得到干气;溶剂经过吸收塔后由贫液变为富液,需要到再生塔进行高温低压脱除溶解在其中的水分,西南石油大学化学化工学院工程设计报告从而得到贫液,并继续用作吸收剂,从而完成一个工艺循环。IB研究结论由上可知,能达到干气露点要求的前提下,溶剂吸收脱水比吸附脱水好,常用于管输天然气的处理。但要求天然气深度脱水的情况采用分子筛法脱水。本次设计采用溶剂吸收脱水法。E基础数据H原
11、料气和产品1.12原料气(湿基)组成及相关物性常数组分Mo1.%Tc,KPc,Mpa相对分子量HS20.000373.28.93634CO20.087304.27.37744HO20.296647.121.8318CH497.812190.64.616CH260.569305.44.88430iCH4100.022408.13.79958nCH4100.034425.23.64758N20.976126.23.39428H20.00633.21.2802OAr20.015154.65.04632注:1)原料气不含有机硫2)原料气处理量616xIOmWd30-36C2.05-2.25MPa (g
12、)气(GB17820-1999)产品气质量产品气温度 产品气压力H2SS中二类气的技术指标。其有关参数如下:40104d40C 1.92.1MPa20mg33)原料气温度4)原料气压力5)产品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总硫含量(以硫计)200mgm3CO2含3%量水露点-8C(在2.1.MPa条件下)E建设规模根据中国石油西南油气田分公司编制的该区域气田开发部署情况,结合该区域内现有净化厂处理能力及应急能力调配方案,本工程天然气总处理规模确定为150IOmWd,年开工时间按8000小时计。三甘醇脱水工艺流程甘醇脱水装置主要由吸收系统和再生系统两部分组成
13、。工艺过程的核心设备是吸收塔。天然气脱水过程在吸收塔内完成,在再生塔内完成甘醇富液的再生。原料天然气从吸收塔的底部进入,与从塔顶进入的甘醇贫液在塔内逆流接触,脱水后的天然气从吸收塔顶部离开,甘醇富液从吸收塔底部离开,富液经过再生塔顶部冷凝器的盘管升温后进入闪蒸罐,离开闪蒸罐的儿液相经过过滤器过滤后流入贫/富液换热器、缓冲罐,进一步升温后进入再生塔。在再生塔内经过加热时甘醇富液中的水分在低压、高温下脱除,再生后的贪液经贫腐液换热器冷却后,经甘醇泵泵入吸收塔顶部循环使用。其工艺流程图如下:西南,闪盆气汽提干气.祜廿醉排污排排污除沫瑞一I泡罩I 降液管一4 吸收塔一I1.气体/口雷F气曲口原料气进口
14、B脱水装置H脱水工艺方法选择通常采用的脱水工艺方法有溶剂脱水法和固体干燥剂吸附法。溶剂吸收法具有设备投资和操作费用较低的优点,较适合大流量高压天然气的脱水,脱水吸收剂应该对天然气中的水蒸气有很强的亲和能力,热稳定性好,不发生化学反应,容易再生,蒸气压低,对天然气和液足的溶解度低,起泡和乳化倾向小,对设备无腐蚀,同时还应价廉易得。常用的脱水吸收剂是甘醇类化合物,尤其是三甘醇因其露点降大,成本低和运行可靠,在甘醇类化合物中经济性最好,因而广为使用。当要求天然气露点降至30-70C时,通常应采用甘醇脱水。甘醇法脱水主要用于天然气露点符合管道输送要求的场合,一般建在集中处理厂(湿气来自周围井和集气站)
15、、输气首站或者天然气脱硫脱碳装置的下游。表31天然气脱水方法方法名称分离原理示例特点应用情况低温工息压能同时控制水露适用艺天然气点、足露点十高困(冷冻节流膨天然气分离)胀降温氯化便宜,露点降较适用于钙水低边远、寒溶液(1025)冷气井氯化对水有很高的容由于溶天然铝水量,露点降为价高,一剂气与水溶液2236般不使吸分在脱用收水溶剂甘醇同时脱水、HS、2仅限于法中溶解-胺co,携带损失大、2酸性天度的差溶液1耳生温度要求异然气脱高、露点降低于水西南石油大学三甘醇脱水化学化工学院工程设计报告x1.-U甘Xy水有较高的容新装殖水量、溶液再牛容置多不溶液易、再生度不超采用(DE过95%。露点降G)低于三
16、甘醇脱水,携带损失大。三甘对水有高的湿容应用最醇水量、再生容易、普遍溶液浓度可达98.7%,(TE蒸汽压低、携带G)损失小、露点降高(28158)古活性便宜、湿容量低、铝土露点降低体西南石油大学吸附法利用多孔介质表面对不同组分的吸附作用矿化士已化工学院匚程设计报告活性氧化铝湿容量较活性铝土矿高、干气露点可达73,但能耗高不宜处理含硫天然硅胶湿容量悬,易破碎一般不单独使用分子筛高湿容量、高选择性、露点降大于120应用于深度脱水化学反应法利用与Ho的化2学反应可使气体完全脱水,但再生困难用于水分测定E流程简述水是天然气从采出至消费的各个处理加工步骤中最常见的杂质组分,且其含量经常达到饱和。冷凝水的
17、局部积累将限制管道中天然气的流率,降低输气量,而且水的存在使输气过程增加了不必要的动力消耗;液相水与CO2或H?s接触后会产生具有腐蚀性的酸,不仅导致常见的电化学腐蚀,它溶于水生成的HS还会促使阴极放氢加快,HS阻止原子氢结合为分子氢,从而造成大量原子态氢积聚在钢材表面,导致钢材氢鼓泡、氢脆及硫化合物应力腐蚀开裂(SSC);湿天然气中经常遇到的另一个麻烦问题是,其中所含水分和小分子气体及其混合物可在较高的压力和温度高于0C的条件下,形成一种外观类似于冰的固体水合物。因此,天然气一般都应先经脱水处理,使之达到规定的指标后才能进入输气干线。我国强制性国家标准规定:在天然气交接点的温度和压力条件下,
18、瑜气的水露点应该比最低环境温度低5Co在CO2或H?s存在的情况下,目前海洋工程设计过程中认为只有当水露点比最低操作温度低10C时介质不具有腐蚀性。甘醇类化合物具有很强的吸湿性,其水溶液冰点较低,故其被广泛应用于天然气脱水。最初应用于工业的是二甘醇(DEG),上世纪50年代后主要采用三甘醇(TEG),其热稳定性更好,容易再生,蒸气压更低,且相同质量浓度下TEG可达到更大的露点降,而且TEG得毒性很微薄,沸点较高,常温下基本不挥发,故使用时不会引起呼吸中毒,与皮肤接触也不会造成伤害。因此,TEG脱水方法是天然气工业中应用最普遍的方法。TEG脱水装置主要包括两部分:天然气在压力和常温下脱水;富TE
19、G溶液在低压和高温下再生(提浓)。三甘醇脱水工艺流程图所示流程包括了若干优化操作方面的考虑,如以气体TEG换热器调节吸收塔顶温度,以分流(或全部)富液换热的方式控制进入闪蒸罐的富液温度,以干气汽提提高贫TEG的浓度,以及设置多种过滤器等。TEG富液由吸收塔底部流出,经减压后进入重沸器上部的富液精惚柱中的换热盘管加热后,进入闪蒸耀闪蒸,闪蒸气进入燃料系统。闪蒸后的富液经缓冲耀后与热的贫TEG换热,然后进入富液精憾柱,与来自重沸器的蒸汽逆流接触而得到部分提浓。在重沸器内,富液被加热至约200C,除去其中绝大部分水分。随后,TEG溶液经贪液精储柱后进入缓冲罐,与自下而上的气提气逆流接触而进一步提浓。
20、高温TEG贫液在缓冲罐中与TEG富液换热后。经冷却器冷却,再经TEG循环泵升压后返回吸收塔上部OB主要工艺设备(1)原料气分离器进入吸收塔的原料气一般都含有固体和液体杂质。实践证明,即使吸收塔与原料气分离器位置非常近,也应该在二者之间安装入口分离器。此分离器可以防止新鲜水或盐水、液烧、化学剂或水合物抑制剂以及其他杂质等大量和偶然进入吸收塔中。即使这些杂质数量很少,也会给吸收和再生系统带来很多问题:、溶于甘醇溶液中的液足可降低溶液的脱水能力,并使吸收塔中甘醇溶液起泡。不溶于甘酹溶液的液足也会堵塞塔板,并使重沸器表面结焦;游离水增加了甘醇液循环流率、重沸器热负荷和燃料用量;携带的盐水(随天然气一起
21、来自地层水)中所含盐类,可使设备和管线产生腐蚀,沉积在重沸器火管表面上还可使火管表面局部过热产生热斑甚至烧穿;化学剂(例如缓冲剂、酸化压裂液)可使甘醇溶液起泡,并具有腐蚀性。如果沉积在重沸器火管表面上,也可使其局部过热;固体杂质(例如泥沙、铁砂)可使溶液起泡,使阀门、泵受到侵蚀,并可堵塞塔板或填料。(2)吸收塔湿天然气气流中含有较高的CO,不能使用碳钢。推荐使用碳钢内衬3161.,不锈2钢,依据工艺提供的计算模型依据,确定内衬的最高位置,一般到1/2位置,接触塔顶不需要内衬,那里的干气腐蚀性较弱。(3)天然气出醇换热器该换热器一面是贪甘醇,另一侧是脱水气,两种流体的腐蚀性都很弱。因此,碳钢加3
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