三甘醇脱水系统

第22卷第4期2008年8月全面腐蚀控制TOTAL CORROSION CONTROLVol.22 No.4Aug. 20081概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H2S接触后会生成具有腐蚀性的酸,H2S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0℃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,天然气的水露点应比最低环境温度低5℃。

在CO2或H2S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10℃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,蒸气压也更低,且相同质量浓度下TEG可达到更大的露点降,而且TEG的毒性很轻微,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。

2 TEG脱水系统的工艺流程如图1[1]所示,TEG脱水装置主要包括2部分:天然气在压力和常温下脱水;富TEG溶液在低压和高温下再生(提浓。

此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。

论文目录一.三甘醇脱水系统设计摘要及绪论----------------------------------------1二.工艺流程特点----------------------------------------------------------------3三.三甘醇吸收脱水的原理流程----------------------------------------------5四.三甘醇脱水的工艺参数选取----------------------------------------------8五.三甘醇脱水装置工艺计算-------------------------------------------------12一.分离器的选择与工艺计算---------------------------------------------12二.吸收塔的工艺计算------------------------------------------------------221.进塔贫甘醇溶液浓度的确定---------------------------------------222.吸收剂贫三甘醇溶液用量的确定---------------------------------233.吸收塔塔板数的确定------------------------------------------------254.甘醇吸收塔的选型和塔径以及各种参数计算------------------30三.换热器的设计------------------------------------------------------------40四.管道的设计---------------------------------------------------------------42五.流量计的设计------------------------------------------------------------44六.参考文献-----------------------------------------------------------------------45三甘醇脱水系统设计一．摘要及绪论1.摘要：天然气在离开油藏时或自地下储集层中采出的的天然气及脱硫后的天然气通常含有水蒸气，有些气还含有H2S和CO2，酸性气体会便管线和设备腐蚀，水蒸气在天然气的压力和温度改变时容易形成水化物，不符合天然气集输和深加工的要求，因此必须脱除天然气中的水蒸气、H2S和CO2。

天然气中存在的水蒸气，在管输过程中随着温度的降低或压力的升高会从天然气中析出，形成液态水、冰甚至形成天然气水合物，从而增加管路压降，严重的还会阻塞管道。

三甘醇脱水法具有投资低、压降小、处理量大、净化效果好、补充甘醇比较容易、可连续操作等优点，因此油气行业广泛采用三甘醇脱水法。

1 三甘醇脱水系统的工艺流程湿天然气从三甘醇吸收塔下部进入，同吸收塔上部进入的三甘醇贫液在塔内进行逆流接触，从而使天然气中的饱和水被甘醇贫液吸收，经过脱水之后的天然气经过塔顶的捕雾网，除去10um以上的液滴后从塔顶出来，再通过相关的调压和计量等过程之后外输。

从吸收塔底部排出三甘醇富液，通过液位控制阀降压以后进入到三甘醇再生塔的塔顶冷凝器，通过与塔顶蒸汽换热以提供塔顶回流量并控制甘醇的损失。

然后进入到闪蒸罐，闪蒸出一些水和烃类。

闪蒸过后的三甘醇富液进入机械过滤器除去固体颗粒，再次进入到活性炭过滤器除去烃和甘醇降解产物，再进入下一级机械过滤器中拦截活性炭颗粒。

这样通过三级过滤从而过滤掉固体杂质和降解产物。

最后，三甘醇富液进入三甘醇贫富液换热器中，使三甘醇富液与重沸器中再生后的三甘醇贫液进行换热，回收热量并提高富甘醇进塔温度。

富三甘醇再进入到三甘醇缓冲罐当中的换热盘管中，与三甘醇贫液进行再次换热，最后进入到三甘醇重沸器的富液精馏柱中，从而减少重沸器的能耗。

三甘醇在重沸器进行加热再生，吸收的水分从重沸器的顶端解吸出去。

排出的气体主要包括：水蒸气、二氧化碳和烃类气体，这些气体进入分液罐，在罐内进行气液分离之后，进入尾气灼烧炉，经过灼烧之后排入大气。

再生后的贫液在三甘醇缓冲罐内与盘管中的三甘醇富液进行换热，之后进入到贫富液换热器中进行二者再次换热。

降温后的三甘醇贫液进入三甘醇循环泵中进行加压，并通过甘醇冷却器进行冷却，冷却之后进入吸收塔的上部，从而实现了三甘醇吸收和再生的循环。

2 三甘醇脱水工艺设备在脱水中的注意事项（1）将甘醇浓度提高到98.5wt%以上最常用的方法是向重沸器中注入汽提气。

天然气三甘醇脱水工艺摘要：天然气必须经过脱水处理，达到GB17820—2018《天然气》规定的管输天然气指标后，方可进行管输。

常用的天然气脱水工艺主要有三种：溶剂吸收法脱水、吸附法脱水和低温法脱水。

海洋平台多采用甘醇吸收法脱水和低温法脱水来控制海底管道中天然气的水露点。

其中，三甘醇吸收脱水因具有能耗小、操作费用低、占地面积小等优点，在海上平台应用比较广泛。

三甘醇脱水工艺作为一种成熟且常用的天然气处理工艺，其流程及设备基本已经固化。

对目前渤海油田某海上平台所使用的三甘醇脱水装置进行分析后，发现三甘醇脱水装置仍有进一步优化的可行性。

通过优化工艺流程和设计参数，替代高投资的板壳式换热器，可实现降本增效。

关键词：天然气；三甘醇；脱水系统；工艺；技术引言我国是能源消费大国，能源消费较低，石油和天然气严重依赖于外部，现有能源结构面临着巨大的环境压力，迫切需要能源转换和能源优化，未来30年，天然气和非再生能源的状况将大幅改善，中国的能源消费正在发生质的变化，因为天然气是丰富、清洁、高效、可获得、可接受的良好能源，支持天然气开发和天然气改革是推动我国生产和燃料消费革命的关键步骤。

1三甘醇脱水系统工艺技术的主要内容目前，最常用的方法仍是溶剂吸收法脱水，其吸收原理是采用一种亲水的溶剂与天然气充分接触，使水传递到溶剂中从而达到脱水的目的。

利用甘醇进行吸收脱水，投资少，压降小，可连续操作，且补充甘醇容易，再生脱水需要的热量少，脱水效果好.迄今为止，在天然气脱水工业中已经有四种甘醇被成功应用，分别是乙二醇（EG）、二甘醇（DEG）、三甘醇（TEG）和四甘醇（TREG）。

其中三甘醇脱水具有再生容易，贫液质量分数高（可达98%-99%），露点降大，运行成本低等特点，因此得到了广泛应用。

2存在问题三甘醇富液在流出吸收塔时，需经过调节阀降压，使三甘醇富液压力控制在400kPa左右。

虽然操作压力很低，但为了保证设备及管道的安全性，仍然将吸收塔三甘醇富液出口至闪蒸罐间设备的设计压力与吸收塔的设计压力保持一致，设计压力为8100kPa。

二、三甘醇脱水装置的工作原理脱水装置原理图如下：1、脱水：自采气井来的天然气含水量为饱和含水量，称湿天然气，湿天然气经吸收塔底管路进入吸收塔。

吸收塔一般为泡罩结构，塔内设约七到八层塔盘，每层塔盘上密布若干个泡罩，塔内结构见吸收塔原理示意图。

在脱水运行时，由三甘醇（下简称甘醇）泵将贫甘醇（在重沸器将水分蒸发掉的不含水甘醇）自塔顶注醇口注入塔内，使每层塔盘上均有特定厚度的甘醇（见图示）。

湿天然气经每个泡罩中心的升气管进入泡罩，被泡罩的罩帽折反向下冲破甘醇液层后向塔顶方向流去，由于甘醇和水有很强的亲和力，在湿天然气流经泡罩和甘醇接触的过程中，湿天然气中的水分就被甘醇吸收，经过塔内七到八层塔盘后，温天然气中的水分就被甘醇吸收自塔顶流出送到外输管网，达到了脱水的目的。

吸收了天然气中水分的甘醇（称富甘醇）在塔内自上向下流动，然后由甘醇泵抽出送入重沸器加热再生，蒸发掉水分后又由甘醇泵注入塔内，不断地循环，使脱水连续地进行。

２、三甘醇再生：天然气脱水装置甘醇的再生是该装置的主要工艺，甘醇再生通过加热重沸实现。

自塔底抽出的富甘醇（含水甘醇）由甘醇泵输送入重沸器，经重沸器的燃烧温控系统加热到200℃(±1.5℃)，在200℃时甘醇中的水分被蒸发掉，使甘醇还原到不含水甘醇称贫甘醇，经换热降温后再由甘醇泵注入吸收塔作为脱水媒质。

在脱水装置运行中，甘醇处于在吸收塔内吸收水分－在重沸器中再生－再进入吸收塔的不断循环过程中。

３、开米尔泵：开米尔泵是脱水装置能撬装化和在没有电源的条件下使脱水装置运行的关键设备。

该泵能利用塔底富甘醇的高压能量作动力（降压）的同时将贫甘醇注入吸收塔内。

开米尔泵由美国进口，性能稳定可靠。

４、自控仪表：脱水装置的关键控制回路采用基地式气动控制仪表。

控制仪表气源来自脱水后的天然气经降压取得。

采用美国FISHER和KIMRY公司的基地式气动控制器对脱水塔压力、闪蒸罐液位、重沸器温度等工艺参数进行控制。

[收稿日期]2007212210　[作者简介]姜安(19732),男,1996年大学毕业,高级工程师,现主要从事油气田开发技术研究工作。

友谊号三甘醇脱水及再生系统运行问题的解决 姜　安　长江大学石油工程学院,湖北荆州434023中海石油(中国)有限公司天津分公司,天津300452[摘要]介绍了渤海友谊号FPSO (浮式生产储卸油装置)上三甘醇脱水和再生系统的工艺流程和应用情况;根据2年多的实际使用经验,结合生产实际情况,对系统运行中出现的实际问题进行了原因分析,并根据具体情况提出了相应的解决措施。

作为海上油田FPSO 上使用三甘醇脱水及再生系统的管理经验,为海洋石油中三甘醇脱水设备的应用及管理提供了参考。

[关键词]浮式开采平台;储卸油装置;天然气处理系统;三甘醇脱水系统;再生系统;运行[中图分类号]TE53[文献标识码]A [文章编号]100029752(2008)022*******溶剂吸收法是目前最常用的天然气脱水方法之一。

用溶剂吸收法脱水时,常使用甘醇类化合物,如乙二醇、二甘醇和三甘醇。

相对于前两者,三甘醇溶液具有热稳定性好、易于再生、吸湿性很高、蒸气压低、携带损失量小、运行可靠、达到的露点降大、浓溶液不会固化等优点,因而在国外得到了广泛的应用。

据统计,仅在美国投人使用的溶剂吸收法中,三甘醇溶液使用就占到85%。

在我国,因考虑各类甘醇的产量及价格等因素,二甘醇和三甘醇均有采用;而我国海洋石油工业一般选用三甘醇溶液作为天然气脱水溶剂。

渤海友谊号FPSO (浮式生产储卸油装置)作为渤南油气田的生产处理中心,设置了原油处理系统、污水处理系统和天然气处理系统。

其中天然气处理系统包括天然气压缩系统和三甘醇脱水系统,分离出的天然气经增压和脱水后,通过单点和海底管线输往陆上终端,原油经脱水、稳定处理后去储油舱贮存,然后通过外输油轮外运。

友谊号FPSO 上三甘醇脱水及再生系统于2006年1月投入运行以来,相继出现了一些问题。