SY/T 0076-2003 天然气脱水设计规范.pdf

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2012-4-17 14:54 上传

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! 一般规定
!"#"$ 天然气脱水装置包括气井气脱水和伴生气脱水。天然气
脱水方法应根据油气田开发方案、油气集输系统、天然气的压
力、组成、气源状况、地区条件、用户要求、脱水深度等进行技
术经济综合比较后确定。
注
! 本规范中的压力，除注明外均为绝压。
" 本规范中采用的标准状态，除注明外均为#$，!#!%&"’()*。
!"#"% 本规范中的吸收法和吸附法主要应用于天然气水露点的
控制。低温法脱水可同时控制水露点和烃露点。
!"#"! 统一规划，合理布局。气井气脱水一般应满足管道输气
要求和用户用气要求，伴生气脱水应与天然气凝液回收装置结
合，确定合理的脱水深度。
!"#"& 天然气含水量及水合物形成条件见附录+。
!"#"’ 脱水深度的确定应符合以下要求：
———满足用户的要求；
———管输天然气水露点在起点输送压力下，应比输送条件下
最低环境温度低’$；
———对天然气凝液回收装置，水露点应比最低制冷温度至少
低’$。
!"#"( 原料气进脱水器之前应设置进口分离器。进口分离器气
出口前应设捕雾器除去直径!#!,以上的所有液滴。进口分离器
可按附录-计算。含有沥青胶质颗粒、粉尘或腐蚀物的天然气，
应设置过滤分离器，防止杂质进入脱水器和增压机。寒冷地区分
离器应设防冻设施。
!"#") 寒冷地区回收含水液体的管线、阀门和集液包宜伴热保
— . —
温，管线安装应有一定的坡度。
!"#"$ 凝液应全部回收。如不能密闭储运，必须进行稳定，凝
液稳定应符合现行的国家标准。
!"#"% 汽车用压缩天然气增压后的水露点应符合《车用压缩天
然气》!"#$%&’的规定，否则应设置脱水装置，()!加气站脱
水装置宜采用吸附法脱水。
!"#"&# 应充分利用原料气的压力能，包括气井气的井口压力和
伴生气分离器压力。
!"#"&& 脱水装置的设置应与天然气集输处理系统统筹考虑，符
合产能建设的总体要求。分散的小气量宜集中脱水。压力低的天
然气可根据供气压力及处理工艺需要，增压集气后再脱水。
!"#"&’ 脱水装置的处理能力按任务书或合同规定的日处理量计
算。与天然气凝液回收装置配套的年工作时间为$%%%*。
!"#"&! 生产中产生的废水、废气、废渣应进行处理，搞好综合
利用。“三废”排放应符合国家现行有关标准的规定及当地环保
部门的要求。
!"#"&( 中小型脱水装置宜采用整体或分块橇装。
!"#"&) 滑橇载荷宜按所有设备及部件净重的#+%,作设计，其
挠度不宜超过滑橇长度的#／&%%。
— + —
! 甘醇吸收法脱水
!"# 工艺方法
!"#"# 甘醇吸收法脱水主要使用二甘醇或三甘醇作吸收剂，应
根据脱水深度的要求进行综合经济比较选择吸收剂。
!"#"$ 甘醇吸收法脱水的工艺计算见附录!。
!"#"% 甘醇脱水装置一般包括进口分离器、甘醇—气体吸收塔、
气体—贫甘醇换热器、甘醇再生塔及重沸器、甘醇循环泵、过滤
器、贫富甘醇换热器和甘醇闪蒸分离器等。
!"#"! 贫甘醇进入甘醇—气体吸收塔之前宜用脱水后的气体进
行冷却。
!"#"& 甘醇闪蒸分离器的设计应符合下列要求：
" 富甘醇中有值得回收的烃类，或存在酸性气体能引起严
重腐蚀时，或使用气动泵作为甘醇循环泵时，应设甘醇闪蒸分离
器。
# 甘醇闪蒸分离器可设置在贫富甘醇换热器的上游或下游，
闪蒸出的天然气可作燃料，含硫化氢的闪蒸气应去火炬。
!"#"’ 重沸器可采用燃料气直接燃烧加热、热媒加热、电加热
或其它热源。设置在处理厂内的脱水装置的重沸器热源应与厂内
供热系统统一考虑。
!"#"( 富甘醇进甘醇再生塔前应设置颗粒过滤器。当原料气中
含有能引起甘醇起泡的重质烃、化学剂及润滑油时应设活性炭过
滤器。活性炭过滤器宜设置在颗粒过滤器之后。
!"#") 要求得到高浓度的贫甘醇时，应根据工艺需要和经济比
较进行选取，较常用的甘醇再生方法有汽提再生法和减压再生
法。
— $ —
!"#"$ 汽提再生法的设计应符合下列要求：
! 汽提气宜用干燥过的天然气在贫液精馏柱下方通入，汽
提气宜预热。
" 三甘醇再生汽提气量可参考图#$%$&估算。
’ 甘醇再生塔顶应设回流冷凝器。利用甘醇—气体吸收塔
底来的富甘醇冷却塔顶的蒸汽流，富甘醇进出口宜设手动旁路。
回流冷凝器的热负荷可取重沸器内甘醇吸收的水全部汽化所需热
负荷的"()。只在冬季运行的小型装置可在塔顶装散热翅片产
生回流。
!"#"#% 减压再生法适用于处理规模较大，且不宜用汽提气的场
合。
!"& 工艺参数
!"&"# 进吸收塔的天然气温度宜维持在!(*!+,*，如果等于
+,*宜在进口分离器之前设置冷却装置。
!"&"& 进入吸收塔顶层塔板的贫甘醇温度宜冷却到比气流温度
高&*!!&*，且贫甘醇进塔温度宜低于&%*。
!"&"’ 甘醇流率的确定必须考虑吸收塔进口处甘醇的浓度、塔
盘数（或填料高度）和要求的露点降。每吸收!-.水所需醇量，
三甘醇为%$%"/’!%$%’/’；二甘醇为%$%+/’!%$!%/’。
!"&"! 吸收塔的操作压力一般宜大于等于"$(012，但一般不
宜超过!%$%012。
!"&"( 甘醇闪蒸分离器操作压力宜为%$"3012!%$&"012，宜
先换热后闪蒸，或在闪蒸分离器内设加热盘管。
!"&") 常压再生时，重沸器内三甘醇溶液温度不应超过"%+*，
二甘醇溶液温度不应超过!&"*。
!"&"* 正常操作期间，三甘醇损耗量宜小于!(/.／/’ 天然气。
二甘醇损耗量宜小于""/.／/’天然气。
— 3 —
!"# 设备
!"#"$ 进口分离器应紧靠吸收塔。如果来气较清洁，且含液很
少，进口分离器宜与吸收塔一体，且直径应与吸收塔相同。分离
器至吸收塔的升气管管口高度应超过甘醇在停工或操作不正常时
出现最高的液位，并应有防止甘醇溢入分离器的措施。
!"#"% 吸收塔的设计应符合下列要求：
! 吸收塔宜采用泡帽塔板或填料，如选用填料塔宜选用规
整填料。
" 塔顶应设置捕雾器，应除去大于等于#!$的甘醇液滴。
% 吸收塔直径除按本规范第&’(’"条计算外，尚应对塔板
进行水力计算并调整计算塔径。实际塔板数或填料高度应根据露
点降、甘醇循环流率及贫甘醇浓度确定。
) 板式塔的板间距不应小于(’)#$，捕雾器到气出口的间
距不宜小于塔内径的(’%#倍。顶层塔板到捕雾器的间距不应小
于塔板间距的!’#倍。
# 填料塔应做到甘醇和进气均匀分布，防止壁流和沟流。
!"#"# 甘醇闪蒸分离器可按式（&’(’)）计算。用于两相（气
相、甘醇）分离时，宜采用立式分离器；用于三相（气相、甘醇
和液烃）分离时，宜采用卧式分离器。
!"#"! 甘醇循环泵应根据具体情况选用电动泵或气动泵。采用
往复式泵时，泵出口应设防止脉动的缓冲设施。
!"#"& 颗粒过滤器应除去#!$以上的固体杂质，使甘醇中固体
杂质的质量浓度低于(’(!*。活性炭过滤器应保持!$" 截面积
上能通过(’+,-／.溶液，过滤器的筒体长度与直径比宜为%"#。
!"#"’ 重沸器的设计压力不应小于(’!!(%/01或其充满水的静
压中之较大值，平底封头的变形应限制在直径的!／#((范围内。
!"#"( 采用三甘醇脱水时，重沸器火管表面平均热通量的正常
范围是!,23／$"""#23／$"，最高不超过%!23／$"。燃烧器火
焰形状和火焰长度的设计应避免在火管处产生热斑，管壁温度宜
— , —
在甘醇分解温度以下，最高不超过!!"#。重沸器内甘醇溶液液
位至少应比火管顶部传热管高"$%&&。
!"#"$ 通过火管横截面积释放的热量由燃烧器调节。自然通风
式燃烧器的火管横截面热流密度不宜大于’(%%)*／&!。
!"#"% 火管的最小壁厚不应小于’&&（包括腐蚀裕量），并应
考虑甘醇对火管的浮力。
!"#"&’ 烟囱抽力应大于烟气流程总阻力的"+!倍，计算时应计
入当地海拔高度。
!"#"&& 甘醇再生塔的设计应符合下列要求：
" 甘醇再生塔宜采用不锈钢填料，其塔直径应按填料塔的
操作气速度及喷淋密度计算。
! 中小型装置的甘醇再生塔宜与回流冷却器、重沸器、贫
液精馏柱和缓冲罐用法兰连接成一体。
, 塔顶回流冷却器应确保不会泄漏。塔顶的蒸气排出管线
安装时应有一定的坡度，并保温。
- 对于连接一体的再生塔，宜安装两个吊耳，以便在维修、
更换、运输和安装过程中，由提升机械吊装。
$ 贫液精馏柱应装填料，宜根据喷淋密度的大小进行设计。
!"#"&( 甘醇缓冲罐的设计应符合下列要求：
" 甘醇缓冲罐可与贫富甘醇换热器合为一体，热贫甘醇应
被冷却至泵所允许的温度。
! 甘醇缓冲罐宜采用卧式容器，应有足够的容积处理在开
工、正常操作和停工时的液量波动。
, 甘醇缓冲罐的液位高度应能保证甘醇泵所需要的液体压
头。
!"#"&# 气体—贫甘醇换热器宜设在吸收塔的外部。
— . —
! 吸附法脱水
!"# 工艺方法
!"#"# 吸附法脱水适用于水露点要求较低的场合。
!"#"$ 吸附法脱水常采用的吸附剂有氧化铝、硅胶和分子筛。
应根据工艺要求作经济比较，选择合适的吸附剂。吸附剂的选择
应符合以下原则：
! 分子筛脱水宜用于要求深度干燥的场合（水含量!"
!#$%以下），分子筛宜采用&’型或(’型。
) 酸性天然气应采用抗酸分子筛，氧化铝不宜处理酸性天
然气。
( 当天然气的露点要求不很低时，可采用氧化铝或硅胶脱水。
& 低压气脱水，宜用硅胶或氧化铝与分子筛双层床联合脱
水。
!"#"% 吸附剂必须按《分子筛动态水吸附测定方法》*+／,
-..#、《(’分子筛及其试验方法》*+／,!#/#&及《硅胶粗孔
硅胶》0*／,).%/1)中的有关参数进行设计。
!"#"& 吸附法脱水装置分为脱水与再生两部分。吸附法脱水装
置主要设备参数可按附录2计算确定。
!"#"! 典型的吸附法脱水装置包括进口分离器、脱水器、过滤
器、再生气加热器、再生气冷却器和水分离器等。需要时还可设
再生气压缩机。
!"#"’ 进口分离器是单独设置的，应能分离出微小的杂质、游
离水滴和油滴。进口分离器应尽量靠近脱水器，寒冷地区管线应
保温。
!"#"( 进脱水器的原料气宜上进下出，再生气和冷吹气宜下进
— !# —
上出。
!"#"$ 脱水后的天然气必须进行过滤，脱水器进出口天然气管
线上必须设!"!"取样口，定期测定天然气含水量，有条件的
地方可在脱水后的天然气管线上设在线分析仪。
!"#"% 再生气加热方式应根据站内供热系统情况，经济比较后
确定。
!"#"#& 吸附周期大于等于#$可采用人工或自动切换，小于等
于%$应采用自动切换。
!"#"## 对自动切换床层的装置增压或降压应设孔板或其它阻力
元件控制气流速度，孔板和阻力元件的尺寸应经计算后确定。
!"#"#’ 被加热的再生气管线和阀门应保温。出脱水器含有水蒸
气的再生气管线最低处应设!"!"排水阀。
!"#"#( 再生气、冷吹气和燃料气都应计量。
!"#"#) 再生气和冷吹气宜用净化后的干天然气。再生气和冷吹
气都应回收。
!"’ 工艺参数
!"’"# 脱水器床层吸附周期应根据原料气中含水量、空塔流速、
床层高径比（不应小于!&’）、再生气能耗、吸附剂寿命等作技
术经济比较后确定，一般为#$!(%$。对压力不高，含水量较多
的天然气脱水，吸附周期宜小于等于#$。
!"’"’ 进床层的原料气温度不宜高于")*。
!"’"( 对于两塔流程，冷却气流量一般宜与再生气流量相近，
冷吹气出口温度宜低于")*。
!"’") 吸附时气体通过床层的压降宜小于等于)&)+",-.，不
宜高于)&)"",-.，否则应重新调整空塔气速。压降计算方法见
本规范第/&)&’条。
!"’"! 对于两塔流程，吸附剂加热时间一般是总再生时间的!／(
!"／#，总再生时间包括冷却时间。对#$的吸附周期，再生时间
分配如下：
— !! —
———加热时间：!"#$；
———冷却时间：%$；
———备用与切换时间：&"#$。
!"#"$ 再生气的入口温度应根据脱水深度确定，不同吸附剂再
生气入口温度范围如下：
———分子筛入口温度：’%’(!%)#(；
———硅胶入口温度：’%!(!’!#(；
———氧化铝入口温度应介于硅胶与分子筛入口温度之间，且
宜更接近分子筛的入口温度。
!"#"% 吸附与再生进行切换时，降压与升压速度宜小于
&"%*+,／-./。
!"& 设备
!"&"’ 脱水器内应用栅板支撑床层，床顶有防护网罩。床层下
部用瓷球和不锈钢丝网铺设在栅板上再装填吸附剂，床层上面可
根据筒体直径大小用不固定的不锈钢丝网和瓷球覆盖。支撑结构
应有利于气流均匀分布和更换吸附剂。
!"&"# 选用的瓷球强度要好，装填瓷球高度，床层上部约
)#&--，下部为)#&--!’&&--。
!"&"& 人孔应根据脱水器筒体直径和高度设置，保证吸附剂装
卸方便，确保床层装填水平。
!"&"( 过滤器对过滤介质粒径大小的要求应根据下游工艺需要
确定。
!"&"! 当采用加热炉直接加热再生气时，应符合《石油工业加
热炉型式与基本参数》01／2&#!&和《管式加热炉设计技术规
定》01／2&#%3的有关规定。
!"&"$ 水分离器宜用两相分离器，分离器内应设捕雾网，冷凝
水应有随时排放阀，不宜设气液界面控制系统，严防已冷凝的水
再串入原料气中。冷凝水管线出口处宜设!")#检查阀，排水
管线宜保温和伴热，安装要有一定的坡度。
— )’ —
! 低温法脱水
!"# 水合物抑制剂的应用

kuangcy

学习一下，谢谢了！

syzamch

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