1、1基本要求基本要求n了解天然气脱水的必要性、脱水方法和了解天然气脱水的必要性、脱水方法和脱水深度；脱水深度；n重点掌握溶剂吸收脱水和固体吸附脱水重点掌握溶剂吸收脱水和固体吸附脱水的原理、工艺流程和工艺计算。的原理、工艺流程和工艺计算。2第一节第一节 概概 述述水的危害（为何要脱水？）：水的危害（为何要脱水？）： 天然气中液相水存在时，在一定条件天然气中液相水存在时，在一定条件下会形成水合物，下会形成水合物，堵塞管路、设备、影堵塞管路、设备、影响集输生产的正常进行响集输生产的正常进行。n 对于含有对于含有CO2、H2S等酸性气体的天等酸性气体的天然气，由于液相水的存在，然气，由于液相水的存在，会
2、造成设备、会造成设备、管道的腐蚀。管道的腐蚀。3天然气脱水深度要求天然气脱水深度要求n满足用户的要求；满足用户的要求；n管输天然气水露点在起点输送压力下，管输天然气水露点在起点输送压力下， 宜比宜比管外环境最低温度低管外环境最低温度低510；n对天然气凝液回收装置，水露点应对天然气凝液回收装置，水露点应低低于最低制冷温度于最低制冷温度51041 1低温冷凝法低温冷凝法 2 2溶剂吸收脱水法溶剂吸收脱水法 3 3固体吸附脱水法固体吸附脱水法 有时采用有时采用2 2、3 3两种方式相结合的两步脱水两种方式相结合的两步脱水法：第一步用溶剂吸附法使天然气达到一法：第一步用溶剂吸附法使天然气达到一定的露
3、点降；第二步用固体吸附法来达到定的露点降；第二步用固体吸附法来达到深度脱水的目的。深度脱水的目的。 天然气的脱水方法：天然气的脱水方法：5第二节第二节 溶剂吸收法脱水溶剂吸收法脱水 一、甘醇脱水的基本原理和物理性质一、甘醇脱水的基本原理和物理性质1、甘醇脱水的基本原理、甘醇脱水的基本原理 甘醇是直链的二元醇，其通用化学式是甘醇是直链的二元醇，其通用化学式是CnH2n(OH)2。 6从分子结构看，每个甘醇分子中都有两个羟基从分子结构看，每个甘醇分子中都有两个羟基（）。羟基在结构上与水相似，可以形成氢（）。羟基在结构上与水相似，可以形成氢键，氢键的特点是能和电负性较大的原子相连，键，氢键的特点是能
4、和电负性较大的原子相连，包括同一分子或另一分子中电负性较大的原子，包括同一分子或另一分子中电负性较大的原子，所以甘醇与水能够完全互溶，并表现出很强的吸所以甘醇与水能够完全互溶，并表现出很强的吸水性。水性。因此甘醇水溶液可将天然气中的水蒸气萃因此甘醇水溶液可将天然气中的水蒸气萃取出来形成甘醇稀溶液，使天然气中水汽取出来形成甘醇稀溶液，使天然气中水汽量大幅度下降。量大幅度下降。72、甘醇的物理性质、甘醇的物理性质8一甘醇（乙二醇）、二甘醇、一甘醇（乙二醇）、二甘醇、三甘醇三甘醇、四甘醇、四甘醇分子量增大、粘度增大、脱水露点降变小。分子量增大、粘度增大、脱水露点降变小。9 三甘醇（三甘醇（TEG）的
5、优点是：）的优点是：(1) 沸点较高沸点较高(285.5)，比二甘醇（，比二甘醇（244.8 ）约高约高40，可在较高的温度下再生，即使在，可在较高的温度下再生，即使在常压下再生贫液浓度也可达常压下再生贫液浓度也可达98.598.7%以以上，因而露点降比二甘醇多上，因而露点降比二甘醇多822左右。左右。(2) 蒸气压较低。蒸气压较低。27时，仅为二甘醇的时，仅为二甘醇的20%，因而损耗小。，因而损耗小。(3) 热力学性质稳定。理论热分解温度热力学性质稳定。理论热分解温度(206.7)约比二甘醇（约比二甘醇（164.4 ）高）高40。10二、三甘醇吸收脱水的原理流程二、三甘醇吸收脱水的原理流程
6、7-51112图图7-6所示为一典型所示为一典型的板式吸收塔。脱水的板式吸收塔。脱水吸收塔通常有吸收塔通常有612个个塔盘。塔盘。13流程中各设备的作用是：流程中各设备的作用是：入口分离器入口分离器 除去自由水、液烃和盐除去自由水、液烃和盐水，以避免由于溶液发泡而造成的溶水，以避免由于溶液发泡而造成的溶剂损失和塔效率的下降；剂损失和塔效率的下降；雾液分离器雾液分离器 分离干气携带的分离干气携带的吸吸 收收 塔塔 是气流传质的场所，使气相是气流传质的场所，使气相中的水分转入中；中的水分转入中；14泵泵 输送设备；输送设备；贫液冷却器贫液冷却器 冷却贫甘醇以达到需要的温冷却贫甘醇以达到需要的温度；
7、度；闪闪 蒸蒸 器器 使富液闪蒸除去进入富液中的使富液闪蒸除去进入富液中的轻组分，减少再生塔的再生负荷；轻组分，减少再生塔的再生负荷；贫富液热交换器贫富液热交换器 使贫液温度下降，富使贫液温度下降，富液温度升高，充分利用热能；液温度升高，充分利用热能；流程中各设备的作用是：流程中各设备的作用是：15流程中各设备的作用是：流程中各设备的作用是：再再 生塔生塔 提浓富液的场所（精馏原理）；提浓富液的场所（精馏原理）；缓缓 冲冲 罐罐 缓冲、贮存、补充液体；缓冲、贮存、补充液体；过过 滤滤 器器 过滤溶液，除去腐蚀产物及其过滤溶液，除去腐蚀产物及其它杂质，减少溶液发泡的可能性。它杂质，减少溶液发泡的
8、可能性。 16问题：问题：影响三甘醇脱水关键因素是什么？影响三甘醇脱水关键因素是什么？三甘醇贫液浓度三甘醇贫液浓度17提高三甘醇贫液浓度的方法提高三甘醇贫液浓度的方法 (1) 减压再生减压再生 可将三甘醇提浓至可将三甘醇提浓至98.5%（质）以上。但（质）以上。但减压系统比较复杂，限制了该法的应用。减压系统比较复杂，限制了该法的应用。(2) 气体汽提气体汽提 典型流程见图典型流程见图7-7。 气体汽提是将甘醇溶液同气体汽提是将甘醇溶液同热的热的汽提气接触，汽提气接触，以降低溶液表面的水蒸气分压，使甘醇溶以降低溶液表面的水蒸气分压，使甘醇溶液得以提浓到液得以提浓到98.5%(质质)以上以上。此法
9、是现行此法是现行三甘醇脱水装置中应用较多的再生方法。三甘醇脱水装置中应用较多的再生方法。187-719(3) 共沸再生共沸再生 共沸再生流程见图共沸再生流程见图7-8。共沸剂与共沸剂与三甘醇溶液中的残留三甘醇溶液中的残留水形成低水形成低沸点共沸物沸点共沸物汽化，从再生塔顶流出，经汽化，从再生塔顶流出，经冷凝冷却后，进入共沸物分离器，分去冷凝冷却后，进入共沸物分离器，分去水后，共沸剂用泵再打回重沸器。水后，共沸剂用泵再打回重沸器。共沸剂最常用的是共沸剂最常用的是异辛烷异辛烷。可将甘醇溶。可将甘醇溶液提浓至液提浓至99.99%(质质)，干气露点可低达，干气露点可低达-73。207-821三、三甘醇
10、法脱水的工艺参数选取原则 影响脱水效果的因素包括：贫三甘醇的浓影响脱水效果的因素包括：贫三甘醇的浓度、三甘醇循环速率、处理量、操作压力度、三甘醇循环速率、处理量、操作压力和温度以及影响平衡过程的其它因素。和温度以及影响平衡过程的其它因素。 221入口气体温度入口气体温度（1）在恒定压力条件下，当入口气体）在恒定压力条件下，当入口气体温度升高时，入口气体的含水量增加。温度升高时，入口气体的含水量增加。也就是说，在较高的温度下，甘醇不也就是说，在较高的温度下，甘醇不得不清除更多的水量才能符合要求。得不清除更多的水量才能符合要求。（2）气体温度的升高，会导致所需的）气体温度的升高，会导致所需的吸收塔
11、塔径的增加。这是由于温度升吸收塔塔径的增加。这是由于温度升高实际上增大了气流的速度所致。高实际上增大了气流的速度所致。 23（3）最低的气体入口温度应高于水合）最低的气体入口温度应高于水合物形成的温度并应总是高于物形成的温度并应总是高于10 C。若。若低于低于10 C，甘醇会变稠。低于，甘醇会变稠。低于1521 C，甘醇会同气体中的液体烃，甘醇会同气体中的液体烃类形成稳定的乳化液，并在塔内导致类形成稳定的乳化液，并在塔内导致发泡。发泡。入口气温度超过入口气温度超过48 C将导致三甘醇的将导致三甘醇的损失增大。损失增大。1入口气体温度入口气体温度24通常所设计的三甘醇装置的入口气体温通常所设计的
12、三甘醇装置的入口气体温度都在度都在2643 C之间。之间。 252塔内压力塔内压力认为认为3.458.27MPa的脱水压力是最经的脱水压力是最经济的。济的。为什么？为什么？263贫甘醇的温度贫甘醇的温度多数设计要求贫甘醇温度较吸收塔的多数设计要求贫甘醇温度较吸收塔的出口气体温度高出口气体温度高10 C。 为什么？为什么？ 274吸收塔的塔板数吸收塔的塔板数在甘醇循环率和贫甘醇浓度恒定情况下，在甘醇循环率和贫甘醇浓度恒定情况下，塔板数越多，露点降越大。塔板数越多，露点降越大。由于再沸器的热负荷与甘醇循环率有直由于再沸器的热负荷与甘醇循环率有直接的关系，故所用的塔板数愈多，节约接的关系，故所用的塔
13、板数愈多，节约燃料也愈多。通常多数塔板都定为燃料也愈多。通常多数塔板都定为68块。块。 285甘醇的浓度甘醇的浓度在给定了甘醇循环率和塔板数的情况在给定了甘醇循环率和塔板数的情况下，下，贫甘醇的浓度越高，露点降就越贫甘醇的浓度越高，露点降就越大。大。297-9离开吸收塔离开吸收塔的气体的实的气体的实际露点，一际露点，一般较平衡露般较平衡露点高点高5.58.3 C。书中改错30对于露对于露点降，点降，增加贫增加贫甘醇浓甘醇浓度较增度较增加循环加循环率更有率更有效。效。 7-10316甘醇再（重）沸器温度甘醇再（重）沸器温度 再沸器的温度可控制水在贫甘醇中的浓度再沸器的温度可控制水在贫甘醇中的浓度
14、，温度越高，贫甘醇浓度也越大。通常把三甘温度越高，贫甘醇浓度也越大。通常把三甘醇再沸器的温度限制为醇再沸器的温度限制为204 C 一般比较流行的作法是，把再沸器的温度限一般比较流行的作法是，把再沸器的温度限制在制在188199 C之间，之间，这样可将甘醇的降这样可将甘醇的降解减至最小解减至最小，从而有效地将甘醇浓度限制在，从而有效地将甘醇浓度限制在98.2%98.5%之间之间 32甘醇同汽提气的接触能降低离开再沸甘醇同汽提气的接触能降低离开再沸器的贫甘醇中水的浓度。在常温常压器的贫甘醇中水的浓度。在常温常压下，常使用被水蒸气饱和的湿气作为下，常使用被水蒸气饱和的湿气作为汽提气。汽提气。 7汽提
15、气汽提气 338甘醇循环率甘醇循环率能够保证甘醇与气体接触较好的最小能够保证甘醇与气体接触较好的最小循环率大约是脱除每循环率大约是脱除每1kg水需水需16.7L的的甘醇；保证最大的循环率为清除甘醇；保证最大的循环率为清除1kg水水需需58.4L甘醇；甘醇；而最常用的范围是吸收而最常用的范围是吸收1kg水需水需2560L 三甘醇溶液。三甘醇溶液。 34三甘醇脱水装置的工艺计算三甘醇脱水装置的工艺计算 n一吸收塔的工艺计算一吸收塔的工艺计算 n吸收塔的工艺计算包括：确定吸收剂的吸收塔的工艺计算包括：确定吸收剂的浓度、循环量、塔板数以及塔径等吸收浓度、循环量、塔板数以及塔径等吸收塔的尺寸。塔的尺寸。
16、 35一吸收塔的工艺计算一吸收塔的工艺计算n1.进塔贫甘醇溶液浓度的确定进塔贫甘醇溶液浓度的确定n 根据图根据图7-9可确定在一定操作温度下，欲可确定在一定操作温度下，欲达到干气平衡露点所必须的贫三甘醇溶液的最达到干气平衡露点所必须的贫三甘醇溶液的最低浓度。低浓度。n 出塔干气的真实水露点温度比平衡水露点出塔干气的真实水露点温度比平衡水露点温度高，温度高，n tr= te + t (7-1)一般可取一般可取 t = 8 11 C367-9372 2、吸收剂贫三甘醇溶液用量的确定、吸收剂贫三甘醇溶液用量的确定 n G脱出的水量，脱出的水量，kg/d(或或kg/h)；n V进入吸收塔的天然气量，进
17、入吸收塔的天然气量，Nm3/d(或或Nm3/h)；n y进入吸收塔的天然气含水汽量，进入吸收塔的天然气含水汽量，g重重/Nm3n y 离开吸收塔的干气含水汽量，离开吸收塔的干气含水汽量，g重重/Nm3 1000/yyVG382 2、吸收剂贫三甘醇溶液用量的确定、吸收剂贫三甘醇溶液用量的确定（续）（续）n则三甘醇贫液用量则三甘醇贫液用量V 为为 dmaGV/,3式中式中 a由天然气中每吸收由天然气中每吸收1公斤水所公斤水所需要的三甘醇溶液量，需要的三甘醇溶液量，m3，一般一般a取为取为0.0250.06m3。 393 3、吸收塔塔板数的确定、吸收塔塔板数的确定n其中其中 L三甘醇溶液循环量，三甘
18、醇溶液循环量，mol/hn V原料天然气流量，原料天然气流量，mol/hn K气相中水汽和三甘醇水溶液中液相水之间气相中水汽和三甘醇水溶液中液相水之间的平衡常数。的平衡常数。 A吸收因子吸收因子 VKLA 吸收因子的计算：吸收因子的计算：（7-5） 403 3、吸收塔塔板数的确定（续）、吸收塔塔板数的确定（续） nKremser-Brown方程 1110111NNNNAAAyyyy式中式中 yN+1进吸收塔湿原料气中水的摩尔分数进吸收塔湿原料气中水的摩尔分数 y1离开吸收塔干气中水的摩尔分数离开吸收塔干气中水的摩尔分数 y0当离塔干气与进塔贫三甘醇溶液处于平衡时，干气中水的当离塔干气与进塔贫三
19、甘醇溶液处于平衡时，干气中水的摩尔分数摩尔分数 N吸收塔理论塔板数吸收塔理论塔板数 A吸收因子吸收因子 理论吸水量实际吸水量吸收因子吸收因子A A413 3、吸收塔塔板数的确定（续）、吸收塔塔板数的确定（续）n平衡常数平衡常数n式中式中y y气相中水的摩尔分数；气相中水的摩尔分数；n x x与气相平衡的三甘醇溶液中水与气相平衡的三甘醇溶液中水的摩尔分数。的摩尔分数。 xyK 42rWK0610245. 13 3、吸收塔塔板数的确定（续）、吸收塔塔板数的确定（续）式中式中 W0操作条件下与纯液相水呈平衡状态操作条件下与纯液相水呈平衡状态的饱和水汽含量，的饱和水汽含量，kg水汽水汽/百万百万Nm3
20、天然气。天然气。 r三甘醇水溶液水的活度系数。可由三甘醇水溶液水的活度系数。可由图图7-15查得。查得。 （7-11） 43图图7-16 克列姆塞尔吸收因子图克列姆塞尔吸收因子图443 3、吸收塔塔板数的确定（续）、吸收塔塔板数的确定（续）n塔板效率塔板效率 pNNNp实际板数。实际板数。N理论板数。理论板数。效率效率 一般可取为一般可取为2525 40% 40% 454甘醇吸收塔的选型和塔径计算甘醇吸收塔的选型和塔径计算 n小直径三甘醇吸收塔可选用填料塔型；小直径三甘醇吸收塔可选用填料塔型；直径较大时，则应选用板式塔。由于三直径较大时，则应选用板式塔。由于三甘醇溶液循环量很小，为有利于气甘醇
21、溶液循环量很小，为有利于气-液传液传质，保证塔板液封，增加操作弹性，多质，保证塔板液封，增加操作弹性，多采用园泡罩塔板，也有采用浮阀塔板。采用园泡罩塔板，也有采用浮阀塔板。 46 泡罩塔塔径计算泡罩塔塔径计算n式中式中 Ga气体的最大允许质量速度，气体的最大允许质量速度，kg/hm2（空塔气体质量流速空塔气体质量流速Ga ）n l吸收塔中液相密度，吸收塔中液相密度，kg/m3n g吸收塔中气相密度，吸收塔中气相密度，kg/m3n C常数，可由表常数，可由表7-3或图或图7-18查得。查得。 5 . 0305. 0gglaCG47表 7-3 方程式（7-14）中的 C 值表C 值设备和介质板间距
22、 46 厘米（18 英寸）板间距 61 厘米（24 英寸）板间距 76 厘米（30 英寸）油吸收塔700800850甘醇吸收塔易发泡不推荐500550醇胺吸收塔易发泡不推荐350395精镏塔和蒸馏釜440540600 泡罩塔塔径计算（续）泡罩塔塔径计算（续）4849n设计气体质量流量设计气体质量流量 aGDG8 . 07 . 0425 . 08 . 07 . 04aGGD 泡罩塔塔径计算（续）泡罩塔塔径计算（续）50n式中式中 G被处理气体的质量流量，被处理气体的质量流量，kg/h，按下，按下式计算式计算n G=0.05Q （7-18） n或或 G=0.00173QMn （7-19） n其中其
23、中 Q被处理气体的体积流量，基米被处理气体的体积流量，基米3/天，天，n 天然气相对密度（空气相对密度为天然气相对密度（空气相对密度为1.0）n Mn被处理气体的分子量被处理气体的分子量 泡罩塔塔径计算（续）泡罩塔塔径计算（续）51二三甘醇再生系统的计算二三甘醇再生系统的计算n1再生系统操作条件的确定再生系统操作条件的确定 n(1)再生温度和压力再生温度和压力n再生温度和压力再生温度和压力 一般采用一般采用常压再生常压再生。n 常压下，三甘醇的热分解温度约为常压下，三甘醇的热分解温度约为206 C。因而重沸器的温度不应高于此。因而重沸器的温度不应高于此值，通常为值，通常为191193 C，最高
24、不应超过，最高不应超过204 。 521再生系统操作条件的确定再生系统操作条件的确定n 在罐式重沸器中，气液两相可认为达在罐式重沸器中，气液两相可认为达到平衡，此汽一液两相平衡系统的温度到平衡，此汽一液两相平衡系统的温度和压力关系如图和压力关系如图7-19所示。已知重沸器所示。已知重沸器压力（甘醇蒸汽和水蒸汽分压之和）和压力（甘醇蒸汽和水蒸汽分压之和）和要求达到的三甘醇溶液浓度，则由图要求达到的三甘醇溶液浓度，则由图7-19可以查出相应的重沸器温度，如有惰可以查出相应的重沸器温度，如有惰性气体存在时，则应由重沸器压力中扣性气体存在时，则应由重沸器压力中扣除惰性气体分压后，再由图查出相应的除惰性
25、气体分压后，再由图查出相应的温度。温度。 53541再生系统操作条件的确定再生系统操作条件的确定n（2）再生塔回流比）再生塔回流比n 由于三甘醇和水的沸点相差较大由于三甘醇和水的沸点相差较大（ 三 甘 醇 沸 点 为（ 三 甘 醇 沸 点 为 2 8 5 . 5 C ， 水 为， 水 为100 C），较易分离，一般采用回流比），较易分离，一般采用回流比约为约为1:1。551再生系统操作条件的确定再生系统操作条件的确定n（3)汽提气及其用量汽提气及其用量 利用汽提气进行再利用汽提气进行再生时，所用汽提气应不溶于水，且在生时，所用汽提气应不溶于水，且在204 C以前是稳定的气体。现场常用压以前是稳
26、定的气体。现场常用压力为力为294588kPa（表压）的干天然气，（表压）的干天然气，或者三甘醇富液的闪蒸气作为再生汽提或者三甘醇富液的闪蒸气作为再生汽提气。气。561再生系统操作条件的确定再生系统操作条件的确定n 随汽提气用量增加，再生贫三甘醇溶随汽提气用量增加，再生贫三甘醇溶液浓度增加。但是，汽提量增加到一定液浓度增加。但是，汽提量增加到一定值后，三甘醇溶液浓度增加缓慢。因此值后，三甘醇溶液浓度增加缓慢。因此应适当使用汽提量，并控制勿使汽提柱应适当使用汽提量，并控制勿使汽提柱发生液泛。可利用图发生液泛。可利用图7-21计算汽提气用计算汽提气用量。量。57n图图7-21 确定汽提气用量的计算
27、图确定汽提气用量的计算图58图图7-21a 常压和汽提再生查图方法常压和汽提再生查图方法BTK1AXK2（3）汽提气用量）汽提气用量59常压和汽提再生查图步骤常压和汽提再生查图步骤 由顶部三甘醇贫液浓度浓度线上确定由顶部三甘醇贫液浓度浓度线上确定B点，点，由由B点作垂线直接与再沸器操作温度的等温线点作垂线直接与再沸器操作温度的等温线交于交于K1，然后由，然后由K1作水平线作水平线K1X。 由底部三甘醇富液浓度线确定由底部三甘醇富液浓度线确定A点，由点，由A点作垂线与点作垂线与K1X相交于相交于K2点，由点，由K2点即可读出点即可读出应注入再生系统的汽提量，如图应注入再生系统的汽提量，如图7-2
28、1a）。）。60减压和汽提再生查图方法减压和汽提再生查图方法 61（1）如图所示，由所需要达到的贫三甘醇溶液）如图所示，由所需要达到的贫三甘醇溶液浓度，在顶部贫甘醇浓度线上确定浓度，在顶部贫甘醇浓度线上确定B点，由点，由B点作垂线交与重沸器操作压力对应的等压线于点作垂线交与重沸器操作压力对应的等压线于K1点，再由点，再由K1点作水平线交点作水平线交101.325kPa（760mmHg）等压线于）等压线于K2点；由点；由K2点作垂点作垂线交与再沸器操作温度对应的等温线于线交与再沸器操作温度对应的等温线于K3点，点，由由K3作水平线作水平线K 3X。62（2）根据进再生塔的富液浓度，由底部）根据进
29、再生塔的富液浓度，由底部富三甘醇溶液浓度线上确定富三甘醇溶液浓度线上确定A点；由点；由A点点作垂线交作垂线交K3X线于线于K4点，由点，由K4点即可读点即可读出应注入再生系统的汽提气量。出应注入再生系统的汽提气量。632 再生设备尺寸确定再生设备尺寸确定n（1）三甘醇重沸器的选型及计算）三甘醇重沸器的选型及计算n1）选型选型n 三甘醇再生重沸器的加热方式有：火管三甘醇再生重沸器的加热方式有：火管加热、蒸汽加热；国外还有热载体加热及燃加热、蒸汽加热；国外还有热载体加热及燃气轮机废气加热等。井场快装式脱水装置几气轮机废气加热等。井场快装式脱水装置几乎都是采用天然气直接火管加热，天然气净乎都是采用天
30、然气直接火管加热，天然气净化厂的脱水装置通常采用化厂的脱水装置通常采用2.53.9MPa（表）（表）的蒸汽或天然气直接火管加热。的蒸汽或天然气直接火管加热。 642）重沸器热负荷重沸器热负荷n q=557435L n式中式中 q重沸器的总热负荷，重沸器的总热负荷，J/h；n L甘醇循环量，甘醇循环量，L/h 652）重沸器热负荷重沸器热负荷n式中：式中： q1水蒸汽带走的热量，水蒸汽带走的热量，kJ/h；n q2回流所耗热量，回流所耗热量，kJ/h；n q3汽提气加热所耗热量，汽提气加热所耗热量，kJ/h；n q4贫液带出的热量，贫液带出的热量，kJ/h；n q5富液带入的热量，富液带入的热量
31、，kJ/h。 95. 0154321qqqqqq663）重沸器的供热量、热流强度、重沸器的供热量、热流强度、热效率热效率n供热量供热量 重沸器供热量取决于贫、富甘重沸器供热量取决于贫、富甘醇换热情况和换热效率，一般选单位体醇换热情况和换热效率，一般选单位体积甘醇所需热量积甘醇所需热量418076780409kJ/m3的下限值。的下限值。 hmLmkJhkJq/409,780076,418)/(33贫有效式中：式中：L贫贫贫甘醇的体积流量。贫甘醇的体积流量。根据根据q有效有效值，可估计重沸器及贫、富液换热值，可估计重沸器及贫、富液换热器及精确柱的尺寸。器及精确柱的尺寸。 673）重沸器的供热量、
32、热流强度、重沸器的供热量、热流强度、热效率热效率n 据国外经验，重沸器的热负荷低于据国外经验，重沸器的热负荷低于837360kJ/h的小型装置宜采用同径的的小型装置宜采用同径的U型型管布置形式，如果重沸器的热负荷高于管布置形式，如果重沸器的热负荷高于837360kJ/h，一般采用变径火管布置。，一般采用变径火管布置。 68693）重沸器的供热量、热流强度、重沸器的供热量、热流强度、热效率热效率n热流强度热流强度 n 热流强度推荐用热流强度推荐用6698983736kJ/(hm2)。若火管金属表面温度高，甘醇会很快分解，由于这若火管金属表面温度高，甘醇会很快分解，由于这个原因，要决定最小表面温度
33、，采用适宜的火管设个原因，要决定最小表面温度，采用适宜的火管设计型式，以提供足够的表面积。为此，采用火管加计型式，以提供足够的表面积。为此，采用火管加热方式中，热流强度不能超过热方式中，热流强度不能超过79549kJ/(hm2)。低的热流强度是有益的，可防止火管壁温升高。低的热流强度是有益的，可防止火管壁温升高。n当用蒸汽作重沸器热源时，应限制热流强度为当用蒸汽作重沸器热源时，应限制热流强度为79496kJ/(hm2) 70火管传热面积火管传热面积 选有效qqF 式中：式中：q有效有效重沸器的供热量，重沸器的供热量，kJ/h； q选选所选热流强度，一般取所选热流强度，一般取 q选选=66989
34、kJ/(hm2) 3）重沸器的供热量、热流强度、重沸器的供热量、热流强度、热效率热效率71n热效率热效率 推荐直接火加热型式的热效率推荐直接火加热型式的热效率 =70% n重沸器燃料用量重沸器燃料用量 低有效HqB式中：式中：H低低燃料的低热值，燃料的低热值，kJ/Nm3； Nm3/h 3）重沸器的供热量、热流强度、重沸器的供热量、热流强度、热效率热效率72n 烟囱直径取与火管直径一致，烟囱高度烟囱直径取与火管直径一致，烟囱高度一般推荐在一般推荐在315米范围，比重沸器火管水米范围，比重沸器火管水平管高出平管高出6米左右即可。烟囱阻力为米左右即可。烟囱阻力为15毫米毫米水柱。水柱。 3）重沸器
35、的供热量、热流强度、重沸器的供热量、热流强度、热效率热效率73（1）甘醇换热罐的选型及换热面积计算）甘醇换热罐的选型及换热面积计算n 贫甘醇贫甘醇-富甘醇溶液换热器多采用罐式，富甘醇溶液换热器多采用罐式，叫甘醇换热罐。它主要作为甘醇循环泵进叫甘醇换热罐。它主要作为甘醇循环泵进料缓冲罐。利用缓冲罐内有效空间布置一料缓冲罐。利用缓冲罐内有效空间布置一层或多层换热盘管，进行贫、富液的热交层或多层换热盘管，进行贫、富液的热交换，同时三甘醇贫液在此起沉降作用，并换，同时三甘醇贫液在此起沉降作用，并保证三甘醇循环泵的净吸入压头。保证三甘醇循环泵的净吸入压头。 74（1）甘醇换热罐的选型及换热面积计）甘醇换
36、热罐的选型及换热面积计算算n 为了尽量降低三甘醇贫液的出口温度，换为了尽量降低三甘醇贫液的出口温度，换热罐可不用保温，只要求考虑防烫设施。一热罐可不用保温，只要求考虑防烫设施。一般采用金属丝网防烫保护罩。三甘醇贫液凭般采用金属丝网防烫保护罩。三甘醇贫液凭借热辐射向周围大气散热而被冷却。不保温借热辐射向周围大气散热而被冷却。不保温时的热损失是保温时热损失的时的热损失是保温时热损失的20倍，测得某倍，测得某引进装置不保温时热损失为引进装置不保温时热损失为34.9%（保温时，（保温时，壳程流体的热损失为壳程流体的热损失为5%）。）。 75（1）甘醇换热罐的选型及换热面积计）甘醇换热罐的选型及换热面积
37、计算算n1）作物料平衡作物料平衡n 根据贫、富液组成和流率作出物料平衡，根据贫、富液组成和流率作出物料平衡，可得贫、富甘醇溶液浓度为可得贫、富甘醇溶液浓度为100%（质）时（质）时的流率及水的流率。的流率及水的流率。n2）作热平衡求换热罐的热负荷作热平衡求换热罐的热负荷qn 换热罐的热负荷由贫甘醇侧来决定，因为换热罐的热负荷由贫甘醇侧来决定，因为贫甘醇侧无相变，其比热数据适合计算。若贫甘醇侧无相变，其比热数据适合计算。若取换热罐热损为取换热罐热损为35%，则，则76（1）甘醇换热罐的选型及换热面积计）甘醇换热罐的选型及换热面积计算算n式中：式中：q1、q2分别为贫甘醇带入和分别为贫甘醇带入和带
38、出的热量，带出的热量，kJ/h；n q3、q4分别为富甘醇带入和带分别为富甘醇带入和带出的热量，出的热量，kJ/h。 342165. 0qqqqq77（1）甘醇换热罐的选型及换热面积计）甘醇换热罐的选型及换热面积计算算n1）甘醇换热罐的换热面积甘醇换热罐的换热面积FtKqF/78（3）贫、富液精馏柱）贫、富液精馏柱n 精馏原理精馏原理 7980精馏原理精馏原理n实现精馏过程的必要条件是：实现精馏过程的必要条件是： n 每一块塔板上要有汽液两相密切接触。每一块塔板上要有汽液两相密切接触。n 汽液两相间的组分应有浓度差。汽液两相间的组分应有浓度差。n 以保证有一定的传质推动力，使传质过以保证有一定
39、的传质推动力，使传质过程得以持续进行。程得以持续进行。n 汽液两相间应有温度差。汽液两相间应有温度差。n 才能保证传热过程的进行。才能保证传热过程的进行。812）贫、富液精馏柱的直径及高度）贫、富液精馏柱的直径及高度 n 富甘醇溶液精馏柱多为填料塔型，富甘醇溶液精馏柱多为填料塔型，其直径由填料塔泛点速度计算，设计时，其直径由填料塔泛点速度计算，设计时，用泛点速度乘以安全系数（一般为用泛点速度乘以安全系数（一般为0.60.8）作为操作速度，再根据富液）作为操作速度，再根据富液精馏柱中气相流率（精馏柱中气相流率（m3/h）即可算出塔）即可算出塔径。径。 82 a、按泛点空塔气速计算、按泛点空塔气速
40、计算n式中：式中： 干填料因子，干填料因子，a为填料比表面积（为填料比表面积（m2/m3），）， 为填料空为填料空隙率（隙率（m3/m3）,1/m；nA系数，因填料形式不同而异，对拉西环系数，因填料形式不同而异，对拉西环A=0.022，对弧鞍型填料，对弧鞍型填料A=0.26，对丝网填料中的，对丝网填料中的 网环网环A=0.20；n L液相的粘度，液相的粘度，m(Pa s)；nWF泛点空塔气速，泛点空塔气速，m/s；nq重力加速度，重力加速度，9.81m/s2；nL液相的流量，液相的流量，kg/hnG气相的流量，气相的流量，kg/h；n L、 G液相及气相的密度，液相及气相的密度，kg/m3。
41、8/14/116. 03275. 1lgLGLLGFGLAagW3a83b. 按富液喷淋密度计算按富液喷淋密度计算n富液精馏柱直径还可用三甘醇喷淋密度富液精馏柱直径还可用三甘醇喷淋密度（5.112.7m3/(hm2)）计算，一般）计算，一般靠近上限值选取，（推荐值为靠近上限值选取，（推荐值为10.35m3/(hm2)）。）。 喷淋密度LnLD785. 0 Ln三甘醇富液流率，三甘醇富液流率，kg/h； L三甘醇富液密度，三甘醇富液密度，kg/m3。 84 贫液精馏柱的直径贫液精馏柱的直径n贫液精馏柱的直径比富液精馏柱直径要贫液精馏柱的直径比富液精馏柱直径要小，一般取贫液精馏柱截面积为富液精小，
42、一般取贫液精馏柱截面积为富液精馏柱截面积的馏柱截面积的57%，即贫液精馏柱的直，即贫液精馏柱的直径为径为0.76倍富液精馏柱的直径倍富液精馏柱的直径85 贫、富液精馏柱的高度贫、富液精馏柱的高度 在富液精馏柱中的分离实际是水在富液精馏柱中的分离实际是水甘醇甘醇的二元精馏分离，所需理论板数可采用逐的二元精馏分离，所需理论板数可采用逐板计算法或图解法求得。一般需要板计算法或图解法求得。一般需要2或或3块块理论板即可达到要求，其中一块板为重沸理论板即可达到要求，其中一块板为重沸器。器。86富液精馏柱的填料层高度富液精馏柱的填料层高度 对于填料塔，填料层高度的计算对于填料塔，填料层高度的计算有两种方法
43、：有两种方法：n 传质单元法传质单元法(参考化工原理）；参考化工原理）；n 等板高度法。等板高度法。87填料层高度填料层高度Z（m）TTHNZ按等板高度法计算填料层高度：按等板高度法计算填料层高度：NT理论板数；理论板数；HT填料的等板高度，填料的等板高度，m。88贫液精馏柱的填料高度贫液精馏柱的填料高度 贫液精馏柱的填料高度 一 般 取 为贫液精馏柱的填料高度 一 般 取 为1.21.6m。该精馏柱的下部插入换热罐。该精馏柱的下部插入换热罐溶液中。溶液中。89（6）其它设备的选用）其它设备的选用n甘醇溶液闪蒸罐甘醇溶液闪蒸罐n换热设备换热设备n甘醇富液过滤器甘醇富液过滤器n甘醇循环泵甘醇循环
44、泵90 甘醇溶液闪蒸罐甘醇溶液闪蒸罐 在高压天然气脱水装置中，有一定量在高压天然气脱水装置中，有一定量烃类气体溶解于循环的甘醇溶液中，溶解烃类气体溶解于循环的甘醇溶液中，溶解的烃类气体随吸收塔操作压力增加而增加，的烃类气体随吸收塔操作压力增加而增加，溶解的气量。甘醇闪蒸分离器的压力宜为溶解的气量。甘醇闪蒸分离器的压力宜为0.170.52MPa，操作温度为，操作温度为60 93。91 闪蒸罐的尺寸设计是按流体在闪蒸罐中停留闪蒸罐的尺寸设计是按流体在闪蒸罐中停留时间时间t(min)和甘醇循环量和甘醇循环量VL（m3/h)来确定的。来确定的。闪蒸罐的停留时间，由溶解烃的种类和起泡程度闪蒸罐的停留时间
45、，由溶解烃的种类和起泡程度决定，两相分离器为决定，两相分离器为5分钟，三相分离器取为分钟，三相分离器取为2030分钟。分钟。60LtVV V闪蒸罐的沉降容积，闪蒸罐的沉降容积，m3。 甘醇溶液闪蒸罐甘醇溶液闪蒸罐92 换热设备换热设备 在在TEG脱水工艺中采用的冷换设备有脱水工艺中采用的冷换设备有贫贫/富富TEG换热器、贫液冷却器、再生塔顶换热器、贫液冷却器、再生塔顶冷凝器，有时还设置湿气冷却器等，具体冷凝器，有时还设置湿气冷却器等，具体使用的换热器型式各不相同。使用的换热器型式各不相同。93换热器面积计算：换热器面积计算：q热负荷，kW；K传热系数，kW/(m2)；t冷热流体的温差， 。tK
46、qFh 换热设备换热设备94 贫贫/富甘醇换热器因其壳程流速很低，富甘醇换热器因其壳程流速很低，故其传热系数故其传热系数K值很小。工业装置上求得值很小。工业装置上求得的传热系数的传热系数K=116175W/(m2K)，而，而理论计算的理论计算的K值更小，例如，某引进装置值更小，例如，某引进装置换热罐的传热系数值为换热罐的传热系数值为31.4W/(m2K)。 换热设备换热设备95甘醇富液过滤器甘醇富液过滤器甘醇富液过滤器常用的有玻璃纤维过滤甘醇富液过滤器常用的有玻璃纤维过滤器和活性炭过滤器两种，或二者串联组成。器和活性炭过滤器两种，或二者串联组成。 玻璃纤维过滤器主要用来脱除三甘醇玻璃纤维过滤器
47、主要用来脱除三甘醇溶液中溶液中5微米以上固体杂质，以防溶液变微米以上固体杂质，以防溶液变脏、发泡和堵塞设备。脏、发泡和堵塞设备。96活性炭过滤器主要用来脱除三甘醇溶活性炭过滤器主要用来脱除三甘醇溶液中的重烃、酸碱性物质（即降解产物）液中的重烃、酸碱性物质（即降解产物）及及5微米以下的固体物质以防甘醇溶液微米以下的固体物质以防甘醇溶液起泡和腐蚀设备。起泡和腐蚀设备。 甘醇富液过滤器甘醇富液过滤器97根据富液流率及推荐的过滤速度（四川卧引根据富液流率及推荐的过滤速度（四川卧引厂玻璃纤维过滤器：厂玻璃纤维过滤器：2.3m3/(m2h)，活性炭过，活性炭过滤器：滤器：40.8L/(m2h)）可计算出过
48、滤器的过滤）可计算出过滤器的过滤面积。活性炭过滤器一般是按富液流量的面积。活性炭过滤器一般是按富液流量的10%进行设计。进行设计。甘醇富液过滤器甘醇富液过滤器98甘醇循环泵甘醇循环泵 甘醇循环泵是用来泵送甘醇溶液进入甘醇循环泵是用来泵送甘醇溶液进入吸收塔进行循环的。可根据具体液动泵、吸收塔进行循环的。可根据具体液动泵、电动泵或气动泵。气体电动泵或气动泵。气体甘醇泵目前广泛甘醇泵目前广泛用于甘醇脱水装置，它是一种压力交换泵，用于甘醇脱水装置，它是一种压力交换泵，它利用富甘醇溶（具有吸收塔的压力）供它利用富甘醇溶（具有吸收塔的压力）供给泵大部分所需要的驱动力。给泵大部分所需要的驱动力。99 当吸收
49、塔压力为当吸收塔压力为4.8MPa时，循环每升时，循环每升贫甘醇溶液大约只需贫甘醇溶液大约只需0.04m3的天然气以补的天然气以补充驱动力。这种泵自充驱动力。这种泵自50年代使用以来，性年代使用以来，性能良好，对于无电源或节约电力都是很好能良好，对于无电源或节约电力都是很好的方法。的方法。甘醇循环泵甘醇循环泵100七、降低三甘醇损耗量的措施七、降低三甘醇损耗量的措施 三甘醇的价格较贵，应尽可能降低其三甘醇的价格较贵，应尽可能降低其损失量。对正常运行的脱水装置，三甘醇损失量。对正常运行的脱水装置，三甘醇损耗量宜小于损耗量宜小于15mg/m3天然气（二甘醇：天然气（二甘醇：小于小于22mg/m3
50、），超过此范围就应检查），超过此范围就应检查三甘醇大量损失的原因。三甘醇大量损失的原因。 101三甘醇损耗的原因三甘醇损耗的原因 n溶液污染而引起发泡溶液污染而引起发泡n再沸器温度过高；再沸器温度过高；n原料气和贫三甘醇溶液入塔温度过高。原料气和贫三甘醇溶液入塔温度过高。102降低三甘醇损耗量的措施降低三甘醇损耗量的措施 各种操作参数中温度对各种操作参数中温度对TEG损失量影损失量影响甚大。吸收塔的温度应保持在响甚大。吸收塔的温度应保持在2050，超过超过50后后TEG的蒸发损失量达大；重沸的蒸发损失量达大；重沸器的温度不应超过器的温度不应超过204，超过，超过204后后不仅蒸发损失量大，而且
