SY/T 0076-2003 天然氣脫水設計規范.pdf

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! 一般規定
!"#"$ 天然氣脫水裝置包括氣井氣脫水和伴生氣脫水。天然氣
脫水方法應根據油氣田開發方案、油氣集輸系統、天然氣的壓
力、組成、氣源狀況、地區條件、用戶要求、脫水深度等進行技
術經濟綜合比較后確定。
注
! 本規范中的壓力，除注明外均為絕壓。
" 本規范中采用的標準狀態，除注明外均為#$，!#!%&"’()*。
!"#"% 本規范中的吸收法和吸附法主要應用于天然氣水露點的
控制。低溫法脫水可同時控制水露點和烴露點。
!"#"! 統一規劃，合理布局。氣井氣脫水一般應滿足管道輸氣
要求和用戶用氣要求，伴生氣脫水應與天然氣凝液回收裝置結
合，確定合理的脫水深度。
!"#"& 天然氣含水量及水合物形成條件見附錄+。
!"#"’ 脫水深度的確定應符合以下要求：
———滿足用戶的要求；
———管輸天然氣水露點在起點輸送壓力下，應比輸送條件下
最低環境溫度低’$；
———對天然氣凝液回收裝置，水露點應比最低制冷溫度至少
低’$。
!"#"( 原料氣進脫水器之前應設置進口分離器。進口分離器氣
出口前應設捕霧器除去直徑!#!,以上的所有液滴。進口分離器
可按附錄-計算。含有瀝青膠質顆粒、粉塵或腐蝕物的天然氣，
應設置過濾分離器，防止雜質進入脫水器和增壓機。寒冷地區分
離器應設防凍設施。
!"#") 寒冷地區回收含水液體的管線、閥門和集液包宜伴熱保
— . —
溫，管線安裝應有一定的坡度。
!"#"$ 凝液應全部回收。如不能密閉儲運，必須進行穩定，凝
液穩定應符合現行的國家標準。
!"#"% 汽車用壓縮天然氣增壓后的水露點應符合《車用壓縮天
然氣》!"#$%&’的規定，否則應設置脫水裝置，()!加氣站脫
水裝置宜采用吸附法脫水。
!"#"&# 應充分利用原料氣的壓力能，包括氣井氣的井口壓力和
伴生氣分離器壓力。
!"#"&& 脫水裝置的設置應與天然氣集輸處理系統統籌考慮，符
合產能建設的總體要求。分散的小氣量宜集中脫水。壓力低的天
然氣可根據供氣壓力及處理工藝需要，增壓集氣后再脫水。
!"#"&’ 脫水裝置的處理能力按任務書或合同規定的日處理量計
算。與天然氣凝液回收裝置配套的年工作時間為$%%%*。
!"#"&! 生產中產生的廢水、廢氣、廢渣應進行處理，搞好綜合
利用。“三廢”排放應符合國家現行有關標準的規定及當地環保
部門的要求。
!"#"&( 中小型脫水裝置宜采用整體或分塊橇裝。
!"#"&) 滑橇載荷宜按所有設備及部件凈重的#+%,作設計，其
撓度不宜超過滑橇長度的#／&%%。
— + —
! 甘醇吸收法脫水
!"# 工藝方法
!"#"# 甘醇吸收法脫水主要使用二甘醇或三甘醇作吸收劑，應
根據脫水深度的要求進行綜合經濟比較選擇吸收劑。
!"#"$ 甘醇吸收法脫水的工藝計算見附錄!。
!"#"% 甘醇脫水裝置一般包括進口分離器、甘醇—氣體吸收塔、
氣體—貧甘醇換熱器、甘醇再生塔及重沸器、甘醇循環泵、過濾
器、貧富甘醇換熱器和甘醇閃蒸分離器等。
!"#"! 貧甘醇進入甘醇—氣體吸收塔之前宜用脫水后的氣體進
行冷卻。
!"#"& 甘醇閃蒸分離器的設計應符合下列要求：
" 富甘醇中有值得回收的烴類，或存在酸性氣體能引起嚴
重腐蝕時，或使用氣動泵作為甘醇循環泵時，應設甘醇閃蒸分離
器。
# 甘醇閃蒸分離器可設置在貧富甘醇換熱器的上游或下游，
閃蒸出的天然氣可作燃料，含硫化氫的閃蒸氣應去火炬。
!"#"’ 重沸器可采用燃料氣直接燃燒加熱、熱媒加熱、電加熱
或其它熱源。設置在處理廠內的脫水裝置的重沸器熱源應與廠內
供熱系統統一考慮。
!"#"( 富甘醇進甘醇再生塔前應設置顆粒過濾器。當原料氣中
含有能引起甘醇起泡的重質烴、化學劑及潤滑油時應設活性炭過
濾器。活性炭過濾器宜設置在顆粒過濾器之后。
!"#") 要求得到高濃度的貧甘醇時，應根據工藝需要和經濟比
較進行選取，較常用的甘醇再生方法有汽提再生法和減壓再生
法。
— $ —
!"#"$ 汽提再生法的設計應符合下列要求：
! 汽提氣宜用干燥過的天然氣在貧液精餾柱下方通入，汽
提氣宜預熱。
" 三甘醇再生汽提氣量可參考圖#$%$&估算。
’ 甘醇再生塔頂應設回流冷凝器。利用甘醇—氣體吸收塔
底來的富甘醇冷卻塔頂的蒸汽流，富甘醇進出口宜設手動旁路。
回流冷凝器的熱負荷可取重沸器內甘醇吸收的水全部汽化所需熱
負荷的"()。只在冬季運行的小型裝置可在塔頂裝散熱翅片產
生回流。
!"#"#% 減壓再生法適用于處理規模較大，且不宜用汽提氣的場
合。
!"& 工藝參數
!"&"# 進吸收塔的天然氣溫度宜維持在!(*!+,*，如果等于
+,*宜在進口分離器之前設置冷卻裝置。
!"&"& 進入吸收塔頂層塔板的貧甘醇溫度宜冷卻到比氣流溫度
高&*!!&*，且貧甘醇進塔溫度宜低于&%*。
!"&"’ 甘醇流率的確定必須考慮吸收塔進口處甘醇的濃度、塔
盤數（或填料高度）和要求的露點降。每吸收!-.水所需醇量，
三甘醇為%$%"/’!%$%’/’；二甘醇為%$%+/’!%$!%/’。
!"&"! 吸收塔的操作壓力一般宜大于等于"$(012，但一般不
宜超過!%$%012。
!"&"( 甘醇閃蒸分離器操作壓力宜為%$"3012!%$&"012，宜
先換熱后閃蒸，或在閃蒸分離器內設加熱盤管。
!"&") 常壓再生時，重沸器內三甘醇溶液溫度不應超過"%+*，
二甘醇溶液溫度不應超過!&"*。
!"&"* 正常操作期間，三甘醇損耗量宜小于!(/.／/’ 天然氣。
二甘醇損耗量宜小于""/.／/’天然氣。
— 3 —
!"# 設備
!"#"$ 進口分離器應緊靠吸收塔。如果來氣較清潔，且含液很
少，進口分離器宜與吸收塔一體，且直徑應與吸收塔相同。分離
器至吸收塔的升氣管管口高度應超過甘醇在停工或操作不正常時
出現最高的液位，并應有防止甘醇溢入分離器的措施。
!"#"% 吸收塔的設計應符合下列要求：
! 吸收塔宜采用泡帽塔板或填料，如選用填料塔宜選用規
整填料。
" 塔頂應設置捕霧器，應除去大于等于#!$的甘醇液滴。
% 吸收塔直徑除按本規范第&’(’"條計算外，尚應對塔板
進行水力計算并調整計算塔徑。實際塔板數或填料高度應根據露
點降、甘醇循環流率及貧甘醇濃度確定。
) 板式塔的板間距不應小于(’)#$，捕霧器到氣出口的間
距不宜小于塔內徑的(’%#倍。頂層塔板到捕霧器的間距不應小
于塔板間距的!’#倍。
# 填料塔應做到甘醇和進氣均勻分布，防止壁流和溝流。
!"#"# 甘醇閃蒸分離器可按式（&’(’)）計算。用于兩相（氣
相、甘醇）分離時，宜采用立式分離器；用于三相（氣相、甘醇
和液烴）分離時，宜采用臥式分離器。
!"#"! 甘醇循環泵應根據具體情況選用電動泵或氣動泵。采用
往復式泵時，泵出口應設防止脈動的緩沖設施。
!"#"& 顆粒過濾器應除去#!$以上的固體雜質，使甘醇中固體
雜質的質量濃度低于(’(!*。活性炭過濾器應保持!$" 截面積
上能通過(’+,-／.溶液，過濾器的筒體長度與直徑比宜為%"#。
!"#"’ 重沸器的設計壓力不應小于(’!!(%/01或其充滿水的靜
壓中之較大值，平底封頭的變形應限制在直徑的!／#((范圍內。
!"#"( 采用三甘醇脫水時，重沸器火管表面平均熱通量的正常
范圍是!,23／$"""#23／$"，最高不超過%!23／$"。燃燒器火
焰形狀和火焰長度的設計應避免在火管處產生熱斑，管壁溫度宜
— , —
在甘醇分解溫度以下，最高不超過!!"#。重沸器內甘醇溶液液
位至少應比火管頂部傳熱管高"$%&&。
!"#"$ 通過火管橫截面積釋放的熱量由燃燒器調節。自然通風
式燃燒器的火管橫截面熱流密度不宜大于’(%%)*／&!。
!"#"% 火管的最小壁厚不應小于’&&（包括腐蝕裕量），并應
考慮甘醇對火管的浮力。
!"#"&’ 煙囪抽力應大于煙氣流程總阻力的"+!倍，計算時應計
入當地海拔高度。
!"#"&& 甘醇再生塔的設計應符合下列要求：
" 甘醇再生塔宜采用不銹鋼填料，其塔直徑應按填料塔的
操作氣速度及噴淋密度計算。
! 中小型裝置的甘醇再生塔宜與回流冷卻器、重沸器、貧
液精餾柱和緩沖罐用法蘭連接成一體。
, 塔頂回流冷卻器應確保不會泄漏。塔頂的蒸氣排出管線
安裝時應有一定的坡度，并保溫。
- 對于連接一體的再生塔，宜安裝兩個吊耳，以便在維修、
更換、運輸和安裝過程中，由提升機械吊裝。
$ 貧液精餾柱應裝填料，宜根據噴淋密度的大小進行設計。
!"#"&( 甘醇緩沖罐的設計應符合下列要求：
" 甘醇緩沖罐可與貧富甘醇換熱器合為一體，熱貧甘醇應
被冷卻至泵所允許的溫度。
! 甘醇緩沖罐宜采用臥式容器，應有足夠的容積處理在開
工、正常操作和停工時的液量波動。
, 甘醇緩沖罐的液位高度應能保證甘醇泵所需要的液體壓
頭。
!"#"&# 氣體—貧甘醇換熱器宜設在吸收塔的外部。
— . —
! 吸附法脫水
!"# 工藝方法
!"#"# 吸附法脫水適用于水露點要求較低的場合。
!"#"$ 吸附法脫水常采用的吸附劑有氧化鋁、硅膠和分子篩。
應根據工藝要求作經濟比較，選擇合適的吸附劑。吸附劑的選擇
應符合以下原則：
! 分子篩脫水宜用于要求深度干燥的場合（水含量!"
!#$%以下），分子篩宜采用&’型或(’型。
) 酸性天然氣應采用抗酸分子篩，氧化鋁不宜處理酸性天
然氣。
( 當天然氣的露點要求不很低時，可采用氧化鋁或硅膠脫水。
& 低壓氣脫水，宜用硅膠或氧化鋁與分子篩雙層床聯合脫
水。
!"#"% 吸附劑必須按《分子篩動態水吸附測定方法》*+／,
-..#、《(’分子篩及其試驗方法》*+／,!#/#&及《硅膠粗孔
硅膠》0*／,).%/1)中的有關參數進行設計。
!"#"& 吸附法脫水裝置分為脫水與再生兩部分。吸附法脫水裝
置主要設備參數可按附錄2計算確定。
!"#"! 典型的吸附法脫水裝置包括進口分離器、脫水器、過濾
器、再生氣加熱器、再生氣冷卻器和水分離器等。需要時還可設
再生氣壓縮機。
!"#"’ 進口分離器是單獨設置的，應能分離出微小的雜質、游
離水滴和油滴。進口分離器應盡量靠近脫水器，寒冷地區管線應
保溫。
!"#"( 進脫水器的原料氣宜上進下出，再生氣和冷吹氣宜下進
— !# —
上出。
!"#"$ 脫水后的天然氣必須進行過濾，脫水器進出口天然氣管
線上必須設!"!"取樣口，定期測定天然氣含水量，有條件的
地方可在脫水后的天然氣管線上設在線分析儀。
!"#"% 再生氣加熱方式應根據站內供熱系統情況，經濟比較后
確定。
!"#"#& 吸附周期大于等于#$可采用人工或自動切換，小于等
于%$應采用自動切換。
!"#"## 對自動切換床層的裝置增壓或降壓應設孔板或其它阻力
元件控制氣流速度，孔板和阻力元件的尺寸應經計算后確定。
!"#"#’ 被加熱的再生氣管線和閥門應保溫。出脫水器含有水蒸
氣的再生氣管線最低處應設!"!"排水閥。
!"#"#( 再生氣、冷吹氣和燃料氣都應計量。
!"#"#) 再生氣和冷吹氣宜用凈化后的干天然氣。再生氣和冷吹
氣都應回收。
!"’ 工藝參數
!"’"# 脫水器床層吸附周期應根據原料氣中含水量、空塔流速、
床層高徑比（不應小于!&’）、再生氣能耗、吸附劑壽命等作技
術經濟比較后確定，一般為#$!(%$。對壓力不高，含水量較多
的天然氣脫水，吸附周期宜小于等于#$。
!"’"’ 進床層的原料氣溫度不宜高于")*。
!"’"( 對于兩塔流程，冷卻氣流量一般宜與再生氣流量相近，
冷吹氣出口溫度宜低于")*。
!"’") 吸附時氣體通過床層的壓降宜小于等于)&)+",-.，不
宜高于)&)"",-.，否則應重新調整空塔氣速。壓降計算方法見
本規范第/&)&’條。
!"’"! 對于兩塔流程，吸附劑加熱時間一般是總再生時間的!／(
!"／#，總再生時間包括冷卻時間。對#$的吸附周期，再生時間
分配如下：
— !! —
———加熱時間：!"#$；
———冷卻時間：%$；
———備用與切換時間：&"#$。
!"#"$ 再生氣的入口溫度應根據脫水深度確定，不同吸附劑再
生氣入口溫度范圍如下：
———分子篩入口溫度：’%’(!%)#(；
———硅膠入口溫度：’%!(!’!#(；
———氧化鋁入口溫度應介于硅膠與分子篩入口溫度之間，且
宜更接近分子篩的入口溫度。
!"#"% 吸附與再生進行切換時，降壓與升壓速度宜小于
&"%*+,／-./。
!"& 設備
!"&"’ 脫水器內應用柵板支撐床層，床頂有防護網罩。床層下
部用瓷球和不銹鋼絲網鋪設在柵板上再裝填吸附劑，床層上面可
根據筒體直徑大小用不固定的不銹鋼絲網和瓷球覆蓋。支撐結構
應有利于氣流均勻分布和更換吸附劑。
!"&"# 選用的瓷球強度要好，裝填瓷球高度，床層上部約
)#&--，下部為)#&--!’&&--。
!"&"& 人孔應根據脫水器筒體直徑和高度設置，保證吸附劑裝
卸方便，確保床層裝填水平。
!"&"( 過濾器對過濾介質粒徑大小的要求應根據下游工藝需要
確定。
!"&"! 當采用加熱爐直接加熱再生氣時，應符合《石油工業加
熱爐型式與基本參數》01／2&#!&和《管式加熱爐設計技術規
定》01／2&#%3的有關規定。
!"&"$ 水分離器宜用兩相分離器，分離器內應設捕霧網，冷凝
水應有隨時排放閥，不宜設氣液界面控制系統，嚴防已冷凝的水
再串入原料氣中。冷凝水管線出口處宜設!")#檢查閥，排水
管線宜保溫和伴熱，安裝要有一定的坡度。
— )’ —
! 低溫法脫水
!"# 水合物抑制劑的應用

kuangcy

學習一下，謝謝了！

syzamch

學習，謝謝分享！