致密氣三甘醇脫水裝置設(shè)計與分析

符顯峰

（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司設(shè)計研發(fā)中心 天津濱海新區(qū) 300452）

一、前言

三甘醇脫水裝置屬于集氣站中比較關(guān)鍵的工藝設(shè)備，在致密氣凈化處理、降低外輸水露點(diǎn)方面具有重要作用。針對非常規(guī)致密氣氣量波動大，滲透率低，含水飽和度高的特點(diǎn)，三甘醇脫水裝置采用撬裝化形式，要求裝置具備如下特點(diǎn)：1.設(shè)備布置緊湊，占地面積小，容易搬遷；2.建設(shè)周期短，費(fèi)用低；3.露天布置，可全天候運(yùn)行；4.控制系統(tǒng)高度集成。撬裝集成化裝置對邊遠(yuǎn)地區(qū)致密氣地面工程建設(shè)初期，在其儲量和規(guī)模尚未完全達(dá)到設(shè)計最大量時，具有十分明顯的優(yōu)勢。

二、設(shè)計方案

（一）工藝流程

含飽和水中壓致密氣在集氣站內(nèi)經(jīng)過折流板氣液分離器后進(jìn)入撬裝三甘醇脫水裝置，此時的致密氣不含游離水，會含有少量輕烴，如果直接進(jìn)入吸收塔，輕烴與三甘醇接觸后會使三甘醇溶液起泡，影響脫水效果，需要設(shè)置過濾分離器除去輕烴。同時在過濾分離器與吸收塔之間設(shè)置換熱器，確保致密氣進(jìn)塔溫度不低于15℃，否則致密氣溫度過低影響三甘醇流動性，進(jìn)而影響脫水效果。進(jìn)入吸收塔后先經(jīng)塔底重力分離段再次除去游離液，然后自下而上在吸收塔泡罩塔盤上與塔上由分布器進(jìn)入的三甘醇貧液逆流接觸，致密氣中所含的水分被脫除。脫水后的干氣經(jīng)過除沫絲網(wǎng)后從塔頂排出，最后經(jīng)干氣/貧液換熱器換熱后出裝置。

三甘醇富液從吸收塔下部抽出，經(jīng)能量循環(huán)泵輸送至三甘醇再生塔塔頂?shù)膿Q熱管加熱，然后去閃蒸罐進(jìn)行閃蒸，脫出富液中的烴類氣體。閃蒸罐出來的富液經(jīng)機(jī)械過濾器和活性炭過濾器除去三甘醇降解物和機(jī)械雜質(zhì)，再經(jīng)貧/富甘醇換熱器進(jìn)行加熱，加熱后的富液至富液精餾柱及其底部的重沸器提濃再生。再生后的三甘醇貧液回流至三甘醇儲液罐，通過貧/富甘醇換熱器冷卻，由能量回收泵增壓，進(jìn)入致密氣/貧三甘醇換熱器進(jìn)一步冷卻，再進(jìn)入吸收塔頂部，完成三甘醇的吸收、再生循環(huán)過程。

（二）設(shè)備設(shè)計

1.吸收塔塔板數(shù)

2.吸收塔塔徑D

選脫水吸收塔為板間距600mm的泡罩塔，C=176。被處理氣體的質(zhì)量流量G=進(jìn)塔濕氣平均分子量x進(jìn)塔濕氣摩爾流率，查HYSYS模擬數(shù)據(jù)得：進(jìn)塔貧TEG密度ρ1=1103kg/m3；進(jìn)塔濕致密氣密度ρg=45.40kg/m3，則吸收塔的塔徑估算為：

設(shè)計考慮一定的裕量，取塔徑為0.8m。

3.吸收塔高度H

根據(jù)設(shè)計要求，考慮一定的設(shè)計裕量：塔頂捕霧器到干氣出口的間距h1≥0.35D，取h2=0.5m。頂層塔板到捕霧器的間距h2≥1.5x，取h2=1m。取分離段高度h4=1.5m，中部吸收段高度h3=板間距×Np=0.6×6=3.6m。則脫水吸收塔的總高度為：H=h1+h2+h3+h4=0.5+1+3.6+1.5=6.6m考慮一定的設(shè)計裕量，取吸收塔的設(shè)計總高度為7m。

4.閃蒸罐直徑D、高度H

分離器直徑H：此處閃蒸罐為兩相立式分離器，則停留時間t=5min，取載荷波動系數(shù)β=2，估算液體通過量為：

根據(jù)設(shè)計要求分離器的液封段高度H1≥0.5m，故取H1=0.5m。入口分離段及沉降分離段的總高度H2≥1.6m，取H2=2m。除霧分離段高度H3≥0.4m，取H3=0.5m。閃蒸分離器的設(shè)計總高度為：H=H1+H2+H3=3m

5.液精餾柱直徑

三甘醇循環(huán)流量VL=0.2m3/h

（三）設(shè)備布置

整撬底部結(jié)構(gòu)尺寸為12000mm（長）×2200mm（寬）×250mm（高），撬上安裝有13臺設(shè)備，所有設(shè)備按照工藝流程布置，平面布置見圖1，高壓部分與低壓部分管道分開。整個裝置布置緊湊、合理，結(jié)構(gòu)一體化，便于操作、檢修和維護(hù)。閥門、管道及儀表均集成在撬內(nèi)。運(yùn)輸時，除超高的三甘醇吸收塔、重沸器富液精餾柱拆下單獨(dú)運(yùn)輸外，其余部分整體裝運(yùn)，運(yùn)輸荷重約15噸，撬裝尺寸及重量均滿足公路運(yùn)輸?shù)囊蟆?/p>

圖1 三甘醇脫水撬塊平面布置圖

三、結(jié)束語

本文對處理氣量為52×104m3/d，進(jìn)站壓力為5.6MPa（G）、進(jìn)站溫度為5℃的原料致密氣三甘醇脫水裝置進(jìn)行了工藝集成優(yōu)化設(shè)計，利用HYSYS對原料氣進(jìn)行模擬，計算出相關(guān)物流、能流和設(shè)備的工藝參數(shù)。并根據(jù)原料氣模擬結(jié)果計算和設(shè)計了設(shè)備尺寸，優(yōu)化設(shè)備布置，形成撬裝三維總裝設(shè)計。目前裝置已經(jīng)投產(chǎn)，現(xiàn)場運(yùn)行工況平穩(wěn)，三甘醇循環(huán)量及再生濃度與設(shè)計理論值相符合，致密氣水露點(diǎn)滿足出站要求。