天然氣三甘醇脫水裝置系列化研究

黃志超 王長軍

中海油能源發(fā)展裝備工程設(shè)計研發(fā)中心，中國·天津 300452

1 引言

為實現(xiàn)增儲上產(chǎn)“七年行動計劃”戰(zhàn)略目標(biāo)和“渤海油田三千萬再穩(wěn)產(chǎn)10年”戰(zhàn)略目標(biāo)，縮短產(chǎn)品供貨周期，降低項目整體成本，提高公司運行效率，在渤海油田工程標(biāo)準(zhǔn)化研究設(shè)計的基礎(chǔ)上開展設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化研究工作。

根據(jù)以往項目，通過系列化研究，選取位于中國渤海海域和南海海域的兩套典型天然氣三甘醇脫水裝置（簡稱TEG）作為標(biāo)準(zhǔn)化系列，兩套TEG系統(tǒng)處理量相近，但操作條件及組分等有較大差異，比較具有代表性，作為標(biāo)準(zhǔn)系列化研究對象。具體系列表如表1所示。

表1 TEG裝置系列劃分

2 標(biāo)準(zhǔn)系列化研究

以典型的兩套TEG系統(tǒng)為研究對象，開展標(biāo)準(zhǔn)系列化研究。對其技術(shù)指標(biāo)、成橇指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)化文件等內(nèi)容進(jìn)行剖析，明確其標(biāo)準(zhǔn)系列化主要內(nèi)容[1]。

2.1 TEG系統(tǒng)系列一

2.1.1 系列一技術(shù)指標(biāo)

第一，管線材質(zhì)：富甘醇系統(tǒng)為用雙相不銹鋼，貧甘醇系統(tǒng)采用碳鋼。

第二，設(shè)備材質(zhì)：富甘醇系統(tǒng)為碳鋼316L，貧甘醇系統(tǒng)采用碳鋼。

第三，不含Hg、甲醇、潤滑油。

第四，入口天然氣設(shè)計含液量不大于2m3/h。

第五，TEG閃蒸罐設(shè)計停留時間不小于20min。

第六，TEG再生純度99.7%，循環(huán)量2m3/h。

第七，再生提純采用天然氣汽提法，汽提氣設(shè)計用量36 Sm3/h。

第八，TEG再沸器塔頂泄放背壓為15kPa（G）。

第九，適用環(huán)境為渤海區(qū)域海洋鹽霧環(huán)境。

第十，TEG循環(huán)泵：

型式：往復(fù)式（非變頻）。

滿足API674（LATEST EDITION）標(biāo)準(zhǔn)要求。

整機滿足危險區(qū)防爆CLASS I ZONE 2 GROUP IIA，需滿足防護等級要求IP56。

TEG循環(huán)泵電機超過5kW需配備空間加熱器。

第十一，先導(dǎo)式安全閥選型原則：HH壓力/設(shè)計壓力大于90%。

第十二，重沸器上電加熱器控制盤柜采用三組可控硅共同控制功率調(diào)節(jié)。

第十三，罐體上液位儀表材質(zhì)選擇：若主工藝進(jìn)出口管線為雙相鋼，罐體為316L內(nèi)襯，儀表選型原則：操作溫度小于60℃，儀表接液材質(zhì)選擇316L。操作溫度大于60℃，儀表接液材質(zhì)選擇904L[2]。

第十四，針對不銹鋼設(shè)備、管線、儀表、閥門等的涂裝事宜，原則如下：

①對于316L SS，正常工況下使用，操作溫度低于60℃時，涂裝系統(tǒng)請按照規(guī)格書執(zhí)行，超過 60℃時，外表面需要進(jìn)行特涂，選用TSA。

②對于DSS，正常工況下使用，操作溫度在60～100℃時，涂裝系統(tǒng)請按照規(guī)格書執(zhí)行，超過100℃時，外表面需要進(jìn)行特涂，選用TSA。

2.1.2 系列一成橇指標(biāo)

系列一成橇尺寸及重量見表2。

表2 成橇尺寸及重量

2.2 TEG系統(tǒng)系列二

2.2.1 系列二技術(shù)指標(biāo)

第一，管線材質(zhì)：富甘醇系統(tǒng)為雙相不銹鋼，貧甘醇系統(tǒng)采用碳鋼。

第二，設(shè)備材質(zhì)：富甘醇系統(tǒng)為316L，貧甘醇系統(tǒng)采用碳鋼。

第三，不含Hg和潤滑油，甲醇含量不大于0.05%。

第四，入口天然氣設(shè)計含液量小于等于0.016m3/h。

第五，TEG閃蒸罐設(shè)計停留時間不小于20min。

第六，再生提純采用天然氣汽提法，汽提氣設(shè)計用量11 Sm3/h。

第七，TEG再沸器塔頂泄放背壓為15kPaG。

第八，適用環(huán)境為南海區(qū)域海洋鹽霧環(huán)境。

第九，TEG循環(huán)泵：

型式：往復(fù)式（非變頻）。

滿足API674（LATEST EDITION）標(biāo)準(zhǔn)要求。

整機滿足危險區(qū)防爆CLASS I ZONE 2 GROUP IIA，需滿足防護等級要求IP56。

TEG循環(huán)泵電機超過5kW需配備空間加熱器。

第十，先導(dǎo)式安全閥選型原則：HH壓力/設(shè)計壓力大于90%。

第十一，重沸器上電加熱器控制盤柜采用一組可控硅控制整個功率調(diào)節(jié)。

第十二，針對不銹鋼設(shè)備、管線、儀表、閥門等的涂裝事宜，原則如下：

①對于316LSS，正常工況下使用，操作溫度低于60℃時，涂裝系統(tǒng)請按照規(guī)格書執(zhí)行，超過60℃時，外表面需要進(jìn)行特涂，選用TSA。

②對于DSS，正常工況下使用，操作溫度在60～100℃時，涂裝系統(tǒng)請按照規(guī)格書執(zhí)行，超過100℃時，外表面需要進(jìn)行特涂，選用TSA[3]。

2.2.2 系列二成橇指標(biāo)

系列二成橇尺寸及重量見表3。

表3 成橇尺寸及重量

2.3 標(biāo)準(zhǔn)化的系列設(shè)備

標(biāo)準(zhǔn)化的系列設(shè)備應(yīng)配套標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備資料，TEG系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)資料如表4所示。

表4 標(biāo)準(zhǔn)文件目錄

3 界面信息

一般成橇設(shè)備會有明確的接口界面信息，便于后續(xù)安裝調(diào)試，相關(guān)信息見表5。TEG系列化界面信息如圖1所示，包括入口聚結(jié)過濾分離橇、TEG脫水橇（吸收塔及內(nèi)件、貧TEG/干氣換熱器）及TEG再生橇（回流冷凝器、精餾柱、再沸器、汽提塔、分液罐、閃蒸罐、顆粒過濾器、活性炭過濾器、冷貧/富TEG換熱器、熱貧/富TEG換熱器、緩沖罐、循環(huán)泵）。

表5 接口信息

續(xù)表

圖1 成橇流程圖

4 標(biāo)準(zhǔn)化的系列產(chǎn)品要有明確的供貨及服務(wù)范圍

4.1 TEG脫水及再生橇系統(tǒng)設(shè)計

TEG脫水及再生橇系統(tǒng)設(shè)計包括以下內(nèi)容：

第一，系統(tǒng)描述。

第二，系統(tǒng)PFD和物料平衡表。

第三，系統(tǒng)P&ID（包含主要參數(shù)）。

第四，系統(tǒng)工藝和機械計算書（包括容器尺寸、系統(tǒng)流量、壓降、換熱功率等）。

第五，控制系統(tǒng)原理圖。

第六，各橇布置總圖和管線、電纜、托架和設(shè)備安裝等指導(dǎo)文件。

第七，整橇3D模型等。

4.2 TEG脫水及再生橇系統(tǒng)供貨范圍

TEG脫水及再生橇系統(tǒng)供貨范圍以下內(nèi)容：

第一，橇公共底座、墊墩。

第二，入口聚結(jié)過濾分離器、TEG吸收塔、貧TEG/干氣換熱器、TEG回流冷凝器、TEG精餾柱、TEG再沸器、TEG汽提塔、TEG閃蒸罐、TEG顆粒過濾器、TEG活性炭過濾器、冷貧/富TEG換熱器、熱貧/富TEG換熱器、TEG緩沖罐等設(shè)備本體及內(nèi)件。

第三，TEG電加熱器及TEG循環(huán)泵等PID中要求的其他設(shè)備。

第四，工藝閥門、工藝管線、管件、螺栓、墊片、螺栓螺母等配管材料、管線支撐件、橇邊緣處配對法蘭及緊固件。

第五，儀表、電纜及控制元件、接線箱、接線盒、電纜填料函、電纜托架。

第六，操維平臺、梯子。

第七，保溫和伴熱。

第八，涂裝。

第九，一年備件。

第十，橇邊緣處所有外接法蘭的配套緊固件各一套（含墊片和螺栓螺母）；人孔的墊片一套及螺栓螺母；除砂管內(nèi)件的墊片及螺栓螺母一套。

如果買方需要，提供現(xiàn)場指導(dǎo)、安裝、預(yù)調(diào)試、調(diào)試以及技術(shù)培訓(xùn)。

5 結(jié)語

天然氣三甘醇脫水（TEG）工藝是目前天然氣工業(yè)中應(yīng)用最普遍的方法之一，天然氣三甘醇脫水系統(tǒng)按照針對不同環(huán)境條件形成標(biāo)準(zhǔn)系列化，有利于相關(guān)部件提前采購制造，從而縮短采購建造周期，也有利于長期框架協(xié)議采購招標(biāo)，形成供需雙方的戰(zhàn)略合作關(guān)系。