第5章 天然氣脫水第3節(jié)

1、1甘醇脫水的基本原理甘醇脫水的基本原理甘醇的物理性質(zhì)甘醇的物理性質(zhì)三甘醇脫水流程和設(shè)備三甘醇脫水流程和設(shè)備影響三甘醇脫水效果的參數(shù)影響三甘醇脫水效果的參數(shù)三甘醇富液再生方法及工藝參數(shù)三甘醇富液再生方法及工藝參數(shù)三甘醇脫水裝置的工藝計(jì)算三甘醇脫水裝置的工藝計(jì)算降低三甘醇損耗量的措施降低三甘醇損耗量的措施2 甘醇是直鏈的二元醇，其通用化學(xué)式是甘醇是直鏈的二元醇，其通用化學(xué)式是CnH2n(OH)2。二甘醇二甘醇(DEG)和三甘醇和三甘醇(TEG)的分子結(jié)構(gòu)如下：的分子結(jié)構(gòu)如下：3 從分子結(jié)構(gòu)看，每個(gè)甘醇分子中都有兩個(gè)羥從分子結(jié)構(gòu)看，每個(gè)甘醇分子中都有兩個(gè)羥基（）。羥基在結(jié)構(gòu)上與水相似，可以形成基（）

2、。羥基在結(jié)構(gòu)上與水相似，可以形成氫鍵，氫鍵的特點(diǎn)是能和電負(fù)性較大的原子相連，氫鍵，氫鍵的特點(diǎn)是能和電負(fù)性較大的原子相連，包括同一分子或另一分子中電負(fù)性較大的原子，包括同一分子或另一分子中電負(fù)性較大的原子，所以甘醇與水能夠完全互溶，并表現(xiàn)出很強(qiáng)的吸所以甘醇與水能夠完全互溶，并表現(xiàn)出很強(qiáng)的吸水性。水性。 甘醇水溶液將天然氣中的水蒸氣萃取出來形甘醇水溶液將天然氣中的水蒸氣萃取出來形成甘醇稀溶液，使天然氣中水汽量大幅度下降。成甘醇稀溶液，使天然氣中水汽量大幅度下降。45沸點(diǎn)較高沸點(diǎn)較高(287.4)，貧液濃度可達(dá)，貧液濃度可達(dá)9899%以上，露點(diǎn)降為以上，露點(diǎn)降為40以上。以上。蒸氣壓較低。蒸氣壓較低

3、。27時(shí)，僅為二甘醇的時(shí)，僅為二甘醇的20%，攜帶損失小。，攜帶損失小。熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。理論熱分解溫度熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。理論熱分解溫度(207)約比二甘醇高約比二甘醇高40。脫水操作費(fèi)用比二甘醇法低。脫水操作費(fèi)用比二甘醇法低。6 三甘醇脫水工藝流程主要包括兩大部三甘醇脫水工藝流程主要包括兩大部分：分： 天然氣在吸收塔的脫水系統(tǒng)；天然氣在吸收塔的脫水系統(tǒng)； 富富TEG溶液的再生系統(tǒng)（提濃）。溶液的再生系統(tǒng)（提濃）。7三甘醇脫水原理流程圖三甘醇脫水原理流程圖緩 沖 罐重 沸 器過 濾 器后 冷 卻 器循 環(huán) 泵排 放 氣 分 液 罐排 放 氣 冷 卻 器閃 蒸 罐吸 收 塔原 料 氣 過 濾 分 離

4、 器TCPCLCPCLCM干 天 然 氣 至 輸 氣 干 線濕 天 然 氣污 水 至 污 水 處 理 裝 置閃 蒸 氣 至 燃 料 氣 系 統(tǒng)排 放 氣 至 燃 料 氣 系 統(tǒng)污 水 去 污 水 處 理 裝 置燃 料 氣 來 自 燃 料 氣 系 統(tǒng)汽 提 氣 來 自 燃 料 氣 系 統(tǒng)8 三甘醇脫水工藝中主要設(shè)備有三甘醇脫水工藝中主要設(shè)備有: 原料氣分離器原料氣分離器 吸收塔吸收塔 閃蒸罐閃蒸罐 過濾器過濾器 貧貧/富液換熱器富液換熱器 再生塔等。再生塔等。9 天然氣在甘醇溶液中的溶解度天然氣在甘醇溶液中的溶解度 指指101.325kPa，20的氣體體積的氣體體積 10 三甘醇脫水是基于吸收原

5、理而實(shí)現(xiàn)的。影三甘醇脫水是基于吸收原理而實(shí)現(xiàn)的。影響脫水效果的主要參數(shù)有：響脫水效果的主要參數(shù)有： 進(jìn)氣溫度；進(jìn)氣溫度； 吸收塔的操作壓力和塔板數(shù)；吸收塔的操作壓力和塔板數(shù)； 三甘醇貧液濃度和溫度；三甘醇貧液濃度和溫度； 三甘醇循環(huán)量。三甘醇循環(huán)量。 11進(jìn)氣溫度較高將增加裝置的脫水負(fù)荷進(jìn)氣溫度較高將增加裝置的脫水負(fù)荷和增大甘醇的氣化損失量。和增大甘醇的氣化損失量。在三甘醇濃度不變時(shí)，出塔氣體平衡在三甘醇濃度不變時(shí)，出塔氣體平衡露點(diǎn)隨進(jìn)氣溫度的下降而降低。露點(diǎn)隨進(jìn)氣溫度的下降而降低。因低溫下，三甘醇變得非常粘稠導(dǎo)致因低溫下，三甘醇變得非常粘稠導(dǎo)致塔效率降低、壓降增大和攜帶損失。塔效率降低、壓降

6、增大和攜帶損失。 進(jìn)塔的天然氣溫度應(yīng)維持在進(jìn)塔的天然氣溫度應(yīng)維持在1548。12與不同濃度三甘醇相平衡的氣體水露點(diǎn)與不同濃度三甘醇相平衡的氣體水露點(diǎn)（壓力（壓力10010000kPa）13實(shí)踐證明，吸收塔的操作壓力低于實(shí)踐證明，吸收塔的操作壓力低于20MPa時(shí)，出塔干氣露點(diǎn)溫度基本上與吸收塔操時(shí)，出塔干氣露點(diǎn)溫度基本上與吸收塔操作壓力無關(guān)。作壓力無關(guān)。維持較高壓力，氣體含水量較少，并能減維持較高壓力，氣體含水量較少，并能減少塔徑，但增大了塔的壁厚。少塔徑，但增大了塔的壁厚。通常認(rèn)為通常認(rèn)為2.510MPa的脫水壓力是較經(jīng)濟(jì)的脫水壓力是較經(jīng)濟(jì)的。的。14 在甘醇循環(huán)率和貧甘醇濃度恒定情況下，在甘

7、醇循環(huán)率和貧甘醇濃度恒定情況下，塔板數(shù)越多，露點(diǎn)降越大。通常多數(shù)塔板都塔板數(shù)越多，露點(diǎn)降越大。通常多數(shù)塔板都定為定為68塊。塊。 在各級(jí)塔板上，甘醇并沒有都達(dá)到平衡在各級(jí)塔板上，甘醇并沒有都達(dá)到平衡狀態(tài)。通常用狀態(tài)。通常用25%的塔板效率作設(shè)計(jì)。在泡的塔板效率作設(shè)計(jì)。在泡罩式塔內(nèi)，相鄰塔板的間隔一般為罩式塔內(nèi)，相鄰塔板的間隔一般為610mm。15氣體露點(diǎn)隨三甘醇濃度增加有顯著的下降。因此，氣體露點(diǎn)隨三甘醇濃度增加有顯著的下降。因此，降低出塔干氣露點(diǎn)的主要途徑是降低出塔干氣露點(diǎn)的主要途徑是提高三甘醇貧液提高三甘醇貧液濃度。濃度。三甘醇與氣流中水蒸汽的平衡條件受溫度影響，三甘醇與氣流中水蒸汽的平衡

8、條件受溫度影響，溫度高氣流中水汽含量高，同時(shí)增加了甘醇損失，溫度高氣流中水汽含量高，同時(shí)增加了甘醇損失，但甘醇溫度低使烴類在塔中冷凝而引起甘醇發(fā)泡。但甘醇溫度低使烴類在塔中冷凝而引起甘醇發(fā)泡。多數(shù)設(shè)計(jì)要求三甘醇的溫度略高于氣流溫度多數(shù)設(shè)計(jì)要求三甘醇的溫度略高于氣流溫度10（API推薦推薦1030），且三甘醇進(jìn)塔溫度宜低），且三甘醇進(jìn)塔溫度宜低于于60 。16甘醇的濃度主要影響干氣的露點(diǎn)甘醇的濃度主要影響干氣的露點(diǎn);甘醇循環(huán)率僅控制著總的被清除的水量。甘醇循環(huán)率僅控制著總的被清除的水量。能夠保證甘醇與氣體接觸較好的最小循環(huán)能夠保證甘醇與氣體接觸較好的最小循環(huán)率大約是脫除每率大約是脫除每1kg水需

9、水需16.7L的甘醇的甘醇;而最常用的范圍是吸收而最常用的范圍是吸收1kg水需水需2560L 三三甘醇溶液。甘醇溶液。17三甘醇循環(huán)量與露點(diǎn)降關(guān)系圖三甘醇循環(huán)量與露點(diǎn)降關(guān)系圖(a) 18甘醇循環(huán)量與露點(diǎn)降關(guān)系圖甘醇循環(huán)量與露點(diǎn)降關(guān)系圖(b)19甘醇循環(huán)量與露點(diǎn)降關(guān)系圖甘醇循環(huán)量與露點(diǎn)降關(guān)系圖(c)20循環(huán)量和塔板數(shù)固定時(shí)，三甘醇濃度愈高則露循環(huán)量和塔板數(shù)固定時(shí)，三甘醇濃度愈高則露點(diǎn)降愈大；點(diǎn)降愈大；循環(huán)量和三甘醇濃度固定時(shí)，塔板數(shù)愈多則露循環(huán)量和三甘醇濃度固定時(shí)，塔板數(shù)愈多則露點(diǎn)降愈大，但一般都不超過點(diǎn)降愈大，但一般都不超過10塊實(shí)際塔板；塊實(shí)際塔板；塔板數(shù)和三甘醇濃度固定時(shí)，循環(huán)量愈大則露塔

10、板數(shù)和三甘醇濃度固定時(shí)，循環(huán)量愈大則露點(diǎn)降愈大，但循環(huán)量升到一定程度后，露點(diǎn)降點(diǎn)降愈大，但循環(huán)量升到一定程度后，露點(diǎn)降的增加值明顯減少，而且循環(huán)量過大會(huì)導(dǎo)致重的增加值明顯減少，而且循環(huán)量過大會(huì)導(dǎo)致重沸器超負(fù)荷，動(dòng)力消耗過大，故最高不應(yīng)超過沸器超負(fù)荷，動(dòng)力消耗過大，故最高不應(yīng)超過33L/kg水。水。21 目前三甘醇富液的再生方法有三種：目前三甘醇富液的再生方法有三種： 減壓再生減壓再生 氣體汽提氣體汽提 共沸蒸餾再生共沸蒸餾再生22氣體汽提是將甘醇溶液同熱的汽提氣接觸，氣體汽提是將甘醇溶液同熱的汽提氣接觸，以降低溶液表面的水蒸氣分壓，以降低溶液表面的水蒸氣分壓，使甘醇溶液使甘醇溶液得以提濃到得以

11、提濃到99.995%(質(zhì)質(zhì))，干氣露點(diǎn)可降至，干氣露點(diǎn)可降至-70。此法是現(xiàn)行三甘醇脫水裝置中應(yīng)用較。此法是現(xiàn)行三甘醇脫水裝置中應(yīng)用較多的再生方法。其典型流程如下圖所示。多的再生方法。其典型流程如下圖所示。23三甘醇溶液汽提法再生示意圖三甘醇溶液汽提法再生示意圖24 汽提氣量對(duì)三甘醇濃度的影響汽提氣量對(duì)三甘醇濃度的影響25 汽提氣應(yīng)使用不溶于水且比較穩(wěn)定的汽提氣應(yīng)使用不溶于水且比較穩(wěn)定的氣體，工業(yè)裝置常用脫水后的干天然氣或氣體，工業(yè)裝置常用脫水后的干天然氣或來自閃蒸罐的閃蒸氣，壓力為來自閃蒸罐的閃蒸氣，壓力為0.30.6MPa。26 影響三甘醇溶液再生的參數(shù)主要有：影響三甘醇溶液再生的參數(shù)主要

12、有： 再沸器的壓力和溫度；再沸器的壓力和溫度； 再生塔頂部溫度；再生塔頂部溫度； 汽提氣的流量汽提氣的流量。27 再沸器的壓力較高時(shí)，增加脫水難度和再沸器的壓力較高時(shí)，增加脫水難度和能耗。再沸器的壓力較低時(shí)，富甘醇能耗。再沸器的壓力較低時(shí)，富甘醇/水的水的混合物的沸騰溫度會(huì)降低，在同樣的再沸混合物的沸騰溫度會(huì)降低，在同樣的再沸器溫度下，可得到比較高的貧甘醇濃度，器溫度下，可得到比較高的貧甘醇濃度，但一般不在負(fù)壓狀態(tài)工作。但一般不在負(fù)壓狀態(tài)工作。再沸器的壓力再沸器的壓力一般保持常壓。一般保持常壓。28再沸器的溫度可控制水在貧甘醇中的濃度。再沸器的溫度可控制水在貧甘醇中的濃度。溫度越高，貧甘醇濃度

13、越大。通常再沸器的溫度越高，貧甘醇濃度越大。通常再沸器的溫度限制在溫度限制在204（TEG熱分解溫度）以下，熱分解溫度）以下，一般再沸器的溫度在一般再沸器的溫度在188199間，甘醇濃間，甘醇濃度在度在98.298.5之間之間。29 較高的蒸餾柱頂溫度會(huì)增加甘醇的蒸發(fā)較高的蒸餾柱頂溫度會(huì)增加甘醇的蒸發(fā)損失。若溫度太低，有更多的水冷凝，增加損失。若溫度太低，有更多的水冷凝，增加了再沸器的熱負(fù)荷了再沸器的熱負(fù)荷。蒸餾柱頂?shù)慕ㄗh溫度近。蒸餾柱頂?shù)慕ㄗh溫度近似為似為107。當(dāng)溫度超過。當(dāng)溫度超過121時(shí)，甘醇就顯時(shí)，甘醇就顯著地蒸發(fā)損失。著地蒸發(fā)損失。 為了能控制汽提蒸餾柱溫度，一般在多為了能控制汽提

14、蒸餾柱溫度，一般在多數(shù)回流盤管上都設(shè)有旁通。數(shù)回流盤管上都設(shè)有旁通。30甘醇同汽提氣接觸能降低離開再沸器的貧甘醇同汽提氣接觸能降低離開再沸器的貧甘醇濃度。一般都希望使貧甘醇濃度在甘醇濃度。一般都希望使貧甘醇濃度在98.298.5以上時(shí)才用汽提氣。以上時(shí)才用汽提氣。使用時(shí)注意控制用量，不致使汽提柱發(fā)生使用時(shí)注意控制用量，不致使汽提柱發(fā)生液泛而沖塔。液泛而沖塔。31吸收系統(tǒng)工藝計(jì)算吸收系統(tǒng)工藝計(jì)算再生系統(tǒng)工藝計(jì)算再生系統(tǒng)工藝計(jì)算32 在給定原料氣組成、流量、進(jìn)料狀態(tài)及在給定原料氣組成、流量、進(jìn)料狀態(tài)及吸收后干氣含水量或水露點(diǎn)要求的情況下，吸收后干氣含水量或水露點(diǎn)要求的情況下，吸收塔系統(tǒng)工藝計(jì)算主要

15、確定：吸收塔系統(tǒng)工藝計(jì)算主要確定： 吸收劑的濃度吸收劑的濃度 三甘醇循環(huán)量三甘醇循環(huán)量 吸收塔塔板數(shù)和塔徑吸收塔塔板數(shù)和塔徑33在一定操作溫度和壓力下，欲達(dá)到干氣平在一定操作溫度和壓力下，欲達(dá)到干氣平衡露點(diǎn)所需貧三甘醇溶液的最低濃度。衡露點(diǎn)所需貧三甘醇溶液的最低濃度。由于吸收塔頂氣一液兩相的接觸時(shí)間不足由于吸收塔頂氣一液兩相的接觸時(shí)間不足以達(dá)到平衡，出塔干氣不能達(dá)到平衡水露以達(dá)到平衡，出塔干氣不能達(dá)到平衡水露點(diǎn)。出塔干氣的真實(shí)水露點(diǎn)溫度比平衡水點(diǎn)。出塔干氣的真實(shí)水露點(diǎn)溫度比平衡水露點(diǎn)溫度高。露點(diǎn)溫度高。34tr出吸收塔干氣真實(shí)水露點(diǎn)溫度出吸收塔干氣真實(shí)水露點(diǎn)溫度(實(shí)際控制水露實(shí)際控制水露點(diǎn)），

16、點(diǎn)）， ；te出吸收塔干氣的平衡水露點(diǎn)溫度，出吸收塔干氣的平衡水露點(diǎn)溫度， ； t偏差值，其大小取決于貧三甘醇溶液的循環(huán)偏差值，其大小取決于貧三甘醇溶液的循環(huán)量、塔徑、塔結(jié)構(gòu)等影響氣、液兩相接觸時(shí)間量、塔徑、塔結(jié)構(gòu)等影響氣、液兩相接觸時(shí)間的因素。一般可取的因素。一般可取 t=811 C。tttre35 甘醇溶液用量超過某一值后曲線趨于平緩，甘醇溶液用量超過某一值后曲線趨于平緩，再增加三甘醇溶液用量，獲得的露點(diǎn)降變化不大。再增加三甘醇溶液用量，獲得的露點(diǎn)降變化不大。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每吸收根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每吸收1kg水所需三甘醇為水所需三甘醇為0.0250.06m3。天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范（天然氣脫水設(shè)計(jì)規(guī)范（S

17、Y/T00762003）推薦為每吸收推薦為每吸收1kg水所需甘醇量，三甘醇為水所需甘醇量，三甘醇為0.020.03m3；二甘醇為二甘醇為0.040.1m3。361000)(21QyyaV a每吸收每吸收1kg水所需要的三甘醇量，水所需要的三甘醇量，m3/kg； Q進(jìn)入吸收塔的天然氣量，進(jìn)入吸收塔的天然氣量，m3/h； y1進(jìn)入吸收塔的天然氣含水汽量，進(jìn)入吸收塔的天然氣含水汽量，g/m3； y2離開吸收塔的干氣含水汽量，離開吸收塔的干氣含水汽量，g/m3。37三甘醇脫水三甘醇脫水裝置是一典型裝置是一典型的多組分逆流的多組分逆流吸收過程，利吸收過程，利用相平衡關(guān)系，用相平衡關(guān)系，并通過逐板作并通過

18、逐板作物料衡算導(dǎo)出物料衡算導(dǎo)出如下克列姆塞如下克列姆塞爾方程：爾方程：381110111NNNNAAAyyyy yN+1進(jìn)吸收塔濕原料氣中水的摩爾分?jǐn)?shù)；進(jìn)吸收塔濕原料氣中水的摩爾分?jǐn)?shù)； y1離開吸收塔干氣中水的摩爾分?jǐn)?shù)；離開吸收塔干氣中水的摩爾分?jǐn)?shù)； y0當(dāng)離塔干氣與進(jìn)塔貧三甘醇溶液處于平衡時(shí)，當(dāng)離塔干氣與進(jìn)塔貧三甘醇溶液處于平衡時(shí)，干氣中水的摩爾分?jǐn)?shù)；干氣中水的摩爾分?jǐn)?shù)； N吸收塔理論塔板數(shù)；吸收塔理論塔板數(shù)； A吸收因子。吸收因子。39KVLA L三甘醇溶液循環(huán)量，三甘醇溶液循環(huán)量，mol/h； V原料天然氣流量，原料天然氣流量，mol/h； K氣相中水汽和三甘醇水溶液中液相水之間的氣相中

19、水汽和三甘醇水溶液中液相水之間的平衡常數(shù)，其定義式為：平衡常數(shù)，其定義式為：40 xyK y氣相中水的摩爾分?jǐn)?shù)；氣相中水的摩爾分?jǐn)?shù)； x與氣相平衡三甘醇溶液中水的摩爾分?jǐn)?shù)。與氣相平衡三甘醇溶液中水的摩爾分?jǐn)?shù)。410yK 甘醇甘醇-水水-天然氣系統(tǒng)中的液相是一非理想液體體天然氣系統(tǒng)中的液相是一非理想液體體系。預(yù)測(cè)氣液間平衡關(guān)系要求使用活度系數(shù)。按下系。預(yù)測(cè)氣液間平衡關(guān)系要求使用活度系數(shù)。按下式預(yù)測(cè)水在氣相和三甘醇溶液的相平衡常數(shù)式預(yù)測(cè)水在氣相和三甘醇溶液的相平衡常數(shù)K： y0與純液相水呈平衡狀態(tài)的，含飽和水汽的氣體與純液相水呈平衡狀態(tài)的，含飽和水汽的氣體中水汽的摩爾分?jǐn)?shù)。中水汽的摩爾分?jǐn)?shù)。三甘醇

20、水溶液水的活度系數(shù)。三甘醇水溶液水的活度系數(shù)。42三甘醇三甘醇水溶液中水的活度系數(shù)水溶液中水的活度系數(shù)43 在三甘醇吸收塔中由于從氣相中脫除的在三甘醇吸收塔中由于從氣相中脫除的水量很小，沿塔氣體摩爾流率近于常數(shù)，與水量很小，沿塔氣體摩爾流率近于常數(shù)，與脫去的水相比，三甘醇循環(huán)量很大，且由于脫去的水相比，三甘醇循環(huán)量很大，且由于三甘醇的分子量大于水的分子量，故三甘醇三甘醇的分子量大于水的分子量，故三甘醇溶液的摩爾流量亦趨于恒定。溶液的摩爾流量亦趨于恒定?？梢哉J(rèn)為，吸收塔中可以認(rèn)為，吸收塔中L/V為一常數(shù)。為一常數(shù)。44 若已知吸收塔操作條件、原料氣及干若已知吸收塔操作條件、原料氣及干氣含水量、貧

21、三甘醇溶液濃度和循環(huán)量，氣含水量、貧三甘醇溶液濃度和循環(huán)量，則可方便地求得所需理論板數(shù)；反之，如則可方便地求得所需理論板數(shù)；反之，如果已知塔內(nèi)理論板數(shù)，也可利用該圖求得果已知塔內(nèi)理論板數(shù)，也可利用該圖求得吸收劑的循環(huán)量。吸收劑的循環(huán)量。45 一般天然氣中水汽含量常用單位體積氣一般天然氣中水汽含量常用單位體積氣體內(nèi)水汽的質(zhì)量表示，如體內(nèi)水汽的質(zhì)量表示，如kg水汽水汽/百萬百萬m3(101.325kPa，0)天然氣；天然氣；甘醇溶液中水含量常用含水重量百分?jǐn)?shù)表甘醇溶液中水含量常用含水重量百分?jǐn)?shù)表示。計(jì)算中需要將其換算為摩爾分?jǐn)?shù)濃度。示。計(jì)算中需要將其換算為摩爾分?jǐn)?shù)濃度?？捎靡韵?lián)Q算公式和換算圖?？?/p>

22、用以下?lián)Q算公式和換算圖。46W天然氣中水汽含量，天然氣中水汽含量，kg水汽水汽/百萬百萬m3天然氣；天然氣； y天然氣中水汽含量，水汽的摩爾分?jǐn)?shù)。天然氣中水汽含量，水汽的摩爾分?jǐn)?shù)。Mh水的摩爾質(zhì)量，水的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；Vm天然氣的摩爾體積，天然氣的摩爾體積，m3/kmol；yW610mhVM47Gw三甘醇溶液中水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)；三甘醇溶液中水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)； x三甘醇溶液中水的摩爾分?jǐn)?shù)。三甘醇溶液中水的摩爾分?jǐn)?shù)。0 .182 .15010 .18wwwGGGx48WN+1進(jìn)吸收塔濕原料氣中含水汽量，進(jìn)吸收塔濕原料氣中含水汽量，kg水汽水汽/百萬百萬m3天然氣；天然氣；W1離開吸收塔干氣中

23、含水汽量，離開吸收塔干氣中含水汽量，kg水汽水汽/百萬百萬m3天然天然氣；氣；W0離開吸收塔干氣與進(jìn)塔貧三甘醇溶液處于平衡狀態(tài)離開吸收塔干氣與進(jìn)塔貧三甘醇溶液處于平衡狀態(tài)時(shí)干氣的含水汽量，時(shí)干氣的含水汽量，kg水汽水汽/百萬百萬m3天然氣。天然氣。1110111NNNNAAAWWWW49000 xWW06101WKW0操作條件下與純液相水呈平衡狀態(tài)的飽和水汽含操作條件下與純液相水呈平衡狀態(tài)的飽和水汽含量，量，kg水汽水汽/百萬百萬m3天然氣；天然氣； x0與出塔干氣平衡的貧三甘醇溶液中水的摩爾分?jǐn)?shù)與出塔干氣平衡的貧三甘醇溶液中水的摩爾分?jǐn)?shù) 。50求得的是塔的理論板數(shù)求得的是塔的理論板數(shù)N，在三

24、甘醇吸收塔在三甘醇吸收塔的實(shí)際操作中，由于塔內(nèi)氣液兩相接觸時(shí)間有限，的實(shí)際操作中，由于塔內(nèi)氣液兩相接觸時(shí)間有限，每塊板上都不會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài)。實(shí)際板數(shù)每塊板上都不會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài)。實(shí)際板數(shù)Np與理與理論板數(shù)論板數(shù)N之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：NNp對(duì)于吸收塔，可取塔板效率對(duì)于吸收塔，可取塔板效率 為為25 40%。 51 小直徑三甘醇吸收塔可選用填料塔型；小直徑三甘醇吸收塔可選用填料塔型；直徑較大時(shí)，則應(yīng)選用板式塔。直徑較大時(shí)，則應(yīng)選用板式塔。由于三甘醇溶液循環(huán)量很小，為有利于由于三甘醇溶液循環(huán)量很小，為有利于氣氣-液傳質(zhì)，保證塔板液封，增加操作彈性，液傳質(zhì)，保證塔板液封，增加操作彈性，多采用園泡

25、罩塔板，也有采用浮閥塔板。多采用園泡罩塔板，也有采用浮閥塔板。52對(duì)于板式塔型的三甘醇脫水吸收塔，計(jì)算塔對(duì)于板式塔型的三甘醇脫水吸收塔，計(jì)算塔徑時(shí)，可先按勃朗徑時(shí)，可先按勃朗-桑德（桑德（Brown-Souder）公式公式算出允許的單位面積最大空塔氣體質(zhì)量流速算出允許的單位面積最大空塔氣體質(zhì)量流速Ga，再根據(jù)再根據(jù)Ga計(jì)算塔徑，計(jì)算公式如下計(jì)算塔徑，計(jì)算公式如下:5 . 0)(305. 0gglaCG Ga氣體的最大允許質(zhì)量速度，氣體的最大允許質(zhì)量速度，kg/(hm2)； l吸收塔中液相密度，吸收塔中液相密度，kg/m3； g吸收塔中氣相密度，吸收塔中氣相密度，kg/m3； C常數(shù)常數(shù);535

26、4 按最大允許質(zhì)量流速的按最大允許質(zhì)量流速的0.70.8倍計(jì)算塔徑。倍計(jì)算塔徑。即設(shè)計(jì)氣體質(zhì)量流量為：即設(shè)計(jì)氣體質(zhì)量流量為：aGDG8 . 07 . 042G被處理氣體的質(zhì)量流量，被處理氣體的質(zhì)量流量，kg/h；D吸收塔直徑，吸收塔直徑，m。 555 .08 .07 .04aGGD吸收塔直徑可按下式計(jì)算吸收塔直徑可按下式計(jì)算 ：56再生壓力和溫度；再生壓力和溫度；再生塔回流比；再生塔回流比；汽提氣用量；汽提氣用量；三甘醇再沸器選型及計(jì)算；三甘醇再沸器選型及計(jì)算；貧、富液精餾柱的直徑及高度；貧、富液精餾柱的直徑及高度；其它設(shè)備的選用。其它設(shè)備的選用。57再生壓力采用常壓；再生壓力采用常壓；常壓下

27、，三甘醇的熱分解溫度約為常壓下，三甘醇的熱分解溫度約為206。因而再沸器的溫度不應(yīng)高于此值，通常為因而再沸器的溫度不應(yīng)高于此值，通常為190200 ，最高不應(yīng)超過，最高不應(yīng)超過204 。58 甘醇溶液的再生過程，實(shí)際上是三甘醇和甘醇溶液的再生過程，實(shí)際上是三甘醇和水二元混合物的分離過程。由于三甘醇和水水二元混合物的分離過程。由于三甘醇和水的沸點(diǎn)相差較大（三甘醇沸點(diǎn)為的沸點(diǎn)相差較大（三甘醇沸點(diǎn)為285.5 ，水為水為100 ），較易分離，一般采用回流比），較易分離，一般采用回流比約為約為11。59 利用汽提氣進(jìn)行再生時(shí)，所用汽提氣應(yīng)不利用汽提氣進(jìn)行再生時(shí)，所用汽提氣應(yīng)不溶于水，且在溶于水，且在2

28、04 以前是穩(wěn)定的氣體?，F(xiàn)以前是穩(wěn)定的氣體?，F(xiàn)場(chǎng)常用壓力為場(chǎng)常用壓力為294588kPa（表壓）的干天表壓）的干天然氣，或者三甘醇富液的閃蒸氣作為再生汽然氣，或者三甘醇富液的閃蒸氣作為再生汽提氣。提氣。 60 隨汽提氣用量增加，再生貧三甘醇溶隨汽提氣用量增加，再生貧三甘醇溶液濃度增加。但是，汽提量增加到一定值液濃度增加。但是，汽提量增加到一定值后，三甘醇溶液濃度增加緩慢。因此應(yīng)適后，三甘醇溶液濃度增加緩慢。因此應(yīng)適當(dāng)使用汽提量，并控制勿使汽提柱發(fā)生液當(dāng)使用汽提量，并控制勿使汽提柱發(fā)生液泛?？衫孟聢D計(jì)算汽提氣用量。泛。可利用下圖計(jì)算汽提氣用量。61確定汽提氣用量的計(jì)算圖確定汽提氣用量的計(jì)算圖6

29、2常壓和汽提再生查圖方法常壓和汽提再生查圖方法BTK1AXK263三甘醇再沸器的加熱方式有：火管加熱、三甘醇再沸器的加熱方式有：火管加熱、蒸汽加熱、導(dǎo)熱油加熱等；蒸汽加熱、導(dǎo)熱油加熱等；國(guó)外還有熱載體加熱及燃?xì)廨啓C(jī)廢氣加熱國(guó)外還有熱載體加熱及燃?xì)廨啓C(jī)廢氣加熱等。等。井場(chǎng)快裝式脫水裝置幾乎都是采用天然氣井場(chǎng)快裝式脫水裝置幾乎都是采用天然氣直接火管加熱，天然氣凈化廠的脫水裝置通直接火管加熱，天然氣凈化廠的脫水裝置通常采用常采用2.53.9MPa（表）的蒸汽或天然氣直表）的蒸汽或天然氣直接火管加熱。接火管加熱。64 再沸器的熱負(fù)荷再沸器的熱負(fù)荷q 由甘醇溶液加熱之顯由甘醇溶液加熱之顯熱、水的汽化潛熱

30、、回流負(fù)荷熱、水的汽化潛熱、回流負(fù)荷(一般為水分一般為水分汽化潛熱的汽化潛熱的25%)和熱損失組成的，若取熱和熱損失組成的，若取熱損失為損失為10%，則，則36001 . 154321qqqqqq65 q1水蒸汽帶走的熱量，水蒸汽帶走的熱量，kJ/h； q2回流所耗熱量，回流所耗熱量，kJ/h； q3汽提氣加熱所耗熱量，汽提氣加熱所耗熱量，kJ/h； q4貧液帶出的熱量，貧液帶出的熱量，kJ/h； q5富液帶入的熱量，富液帶入的熱量，kJ/h。66火管傳熱效率，推薦直接火加熱型式的火管傳熱效率，推薦直接火加熱型式的熱效率為熱效率為70%。SqF采用用三甘醇脫水時(shí)，再沸器火管散熱表面的熱采用用三

31、甘醇脫水時(shí)，再沸器火管散熱表面的熱流密度的正常范圍為流密度的正常范圍為1825kW/m2，最大不超過最大不超過31kW/m2。67 再沸器上的精餾柱為富液精餾柱，當(dāng)直再沸器上的精餾柱為富液精餾柱，當(dāng)直徑大于徑大于610mm時(shí)，一般用時(shí)，一般用4塊泡帽塔板；直塊泡帽塔板；直徑小于徑小于610mm時(shí)，一般用填料塔型。時(shí)，一般用填料塔型。 當(dāng)富液精餾柱的直徑大于當(dāng)富液精餾柱的直徑大于406mm時(shí)，一時(shí)，一般在精餾柱內(nèi)設(shè)置冷卻盤管取走回流熱，當(dāng)般在精餾柱內(nèi)設(shè)置冷卻盤管取走回流熱，當(dāng)直徑小于直徑小于406mm時(shí)，采用外翅片冷卻盤管，時(shí)，采用外翅片冷卻盤管，靠大氣散熱取走熱量?？看髿馍崛∽邿崃俊?8 富

32、甘醇溶液精餾柱多為填料塔型，其富甘醇溶液精餾柱多為填料塔型，其直徑由填料塔泛點(diǎn)速度計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)，用直徑由填料塔泛點(diǎn)速度計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)，用泛點(diǎn)速度乘以安全系數(shù)（一般為泛點(diǎn)速度乘以安全系數(shù)（一般為0.60.8）作為操作速度，再根據(jù)富液精餾柱中氣相作為操作速度，再根據(jù)富液精餾柱中氣相流率（流率（m3/h）即可算出塔徑。即可算出塔徑。69Qv甘醇富液精餾柱內(nèi)氣相流量，甘醇富液精餾柱內(nèi)氣相流量，m3/s；u甘醇富液精餾柱操作氣速，甘醇富液精餾柱操作氣速，m/s；uF泛點(diǎn)空塔氣速，泛點(diǎn)空塔氣速，m/s。uQDv4Fuu) 8 . 06 . 0(708/14/12 . 032)()(75. 1lglgllgF

33、GLAagua/3干填料因子，干填料因子，1/m；A系數(shù)，瓷拉西環(huán)系數(shù)，瓷拉西環(huán)A=0.022，瓷弧鞍瓷弧鞍A=0.26，CY型金屬絲網(wǎng)波紋型金屬絲網(wǎng)波紋A=0.30。71 l液相的粘度，液相的粘度，mPas；uF泛點(diǎn)空塔氣速，泛點(diǎn)空塔氣速，m/s；g重力加速度，重力加速度，9.81m/s2；L液相的流量，液相的流量，kg/h；G氣相的流量，氣相的流量，kg/h； l、 g液相及氣相的密度，液相及氣相的密度，kg/m3。8/14/12 . 032)()(75. 1lglgllgFGLAagu72甘醇富液精餾柱直徑可用甘醇噴淋密度計(jì)甘醇富液精餾柱直徑可用甘醇噴淋密度計(jì)算，甘醇噴淋密度范圍為算，甘

34、醇噴淋密度范圍為8.012.0m3/（m2h）。）。LQlD2473 QL三甘醇富液流率，三甘醇富液流率，kg/h； l三甘醇噴淋密度，三甘醇噴淋密度，m3/（m2h）；）； D富液精餾柱內(nèi)徑，富液精餾柱內(nèi)徑，m。lQDL474貧液精餾柱的直徑比富液精餾柱直徑要貧液精餾柱的直徑比富液精餾柱直徑要小；一般取貧液精餾柱截面積為富液精小；一般取貧液精餾柱截面積為富液精餾柱截面積的餾柱截面積的57%，即貧液精餾柱的直，即貧液精餾柱的直徑為徑為0.76倍富液精餾柱的直徑。倍富液精餾柱的直徑。甘醇貧液精餾柱直徑可用甘醇噴淋密度甘醇貧液精餾柱直徑可用甘醇噴淋密度計(jì)算，甘醇噴淋密度范圍為計(jì)算，甘醇噴淋密度范圍

35、為10.020.0m3/（m2h）。）。75 在富液精餾柱中的分離實(shí)際是水在富液精餾柱中的分離實(shí)際是水甘醇的甘醇的二元精餾分離，所需理論板數(shù)可采用逐板計(jì)二元精餾分離，所需理論板數(shù)可采用逐板計(jì)算法或圖解法求得。一般需要算法或圖解法求得。一般需要2或或3塊理論板塊理論板即可達(dá)到要求，其中一塊板為重沸器。對(duì)于即可達(dá)到要求，其中一塊板為重沸器。對(duì)于填料塔，填料層高度的計(jì)算有兩種方法：填料塔，填料層高度的計(jì)算有兩種方法： 傳質(zhì)單元法；傳質(zhì)單元法； 等板高度法。等板高度法。76TTHNZ按等板高度法計(jì)算填料層高度：按等板高度法計(jì)算填料層高度：NT理論板數(shù)；理論板數(shù)；HT填料的等板高度，填料的等板高度，m。貧 液 精 餾 柱 的 填 料 高 度 一 般