1、 甘醇脫水 一、簡(jiǎn)介一、簡(jiǎn)介 脫水即用于描述從氣體或液體中脫除水分的工藝過程的術(shù)語 水以水蒸汽的形式存在于天然氣中，如空氣含有水分一樣。氣井或油井采出的天然氣大多數(shù)被水蒸汽飽和：相對(duì)濕度為100。如果將天然氣冷卻，部分水會(huì)冷凝下來，這會(huì)造成管線腐蝕,并會(huì)導(dǎo)致加熱爐熄火。商品天然氣中水蒸汽含量規(guī)定為112mgm3，這是大多數(shù)天然氣所含水量的10%左右，換句話說，脫水裝置必須從天然氣中脫除約90的水蒸汽。 天然氣中水蒸汽的量通常用其露點(diǎn)表示。露點(diǎn)是天然氣冷卻時(shí)，水從天然氣中冷凝下來的溫度。 甘醇是用于脫除天然氣中水蒸汽的液體名稱。三甘醇（TEG）是天然氣脫水的常用溶液。在有些老裝置中采用二甘醇(D

2、EG)溶液，但其脫水效果不如TEG。圖S-3-1 甘醇脫水裝置 二、二、 流程和設(shè)備描述流程和設(shè)備描述圖S-3-2為典型的甘醇脫水裝置的簡(jiǎn)化流程。流程如下所述：濕的入口氣體物流進(jìn)入接觸塔底，在塔內(nèi)向上流動(dòng)，與每層塔盤上向下流動(dòng)的甘醇接觸，一些水蒸氣在每層塔盤上被甘醇吸收，離開塔頂部塔盤的氣體大部分水蒸氣被脫除出來，進(jìn)入外輸管線或其它接收終端。 接觸塔底收集的甘醇中含有從氣體中吸收的水蒸汽，稱其為富甘醇。富液流入汽提塔后再生，在此，溶液通過重沸器加熱，將在接觸塔中吸收的水蒸氣汽化出來，自塔頂流出，汽提塔出來的溶液稱為貧甘醇，貧液進(jìn)入緩沖罐中，并用泵送入接觸塔。 實(shí)際的甘醇脫水裝置所包含的設(shè)備要比

3、所示的多，流程簡(jiǎn)述如下： 濕氣進(jìn)入入口分液罐，在其中水和烴類液體沉降至底部，并由液位調(diào)節(jié)器控制其排出。分液罐頂部出口氣體進(jìn)入接觸塔底，在塔內(nèi)向上流動(dòng)，鼓泡通過每層塔盤上向下流動(dòng)的甘醇。氣體中的水蒸氣大部分吸收在甘醇中，使接觸塔出口氣體相對(duì)較干燥。塔頂氣體再進(jìn)入一個(gè)換熱器，使其中的貧甘醇冷凝下來出裝置。貧甘醇進(jìn)入接觸塔頂部塔盤，橫穿塔盤流過并下落至下層塔盤。液體依次橫穿塔盤并向下流動(dòng)，直到到達(dá)塔底，在此，由液位調(diào)節(jié)器控制自塔底抽出，然后進(jìn)入閃蒸罐以除去其中可能含有的氣體或烴類液體。閃蒸罐操作壓力通常略高于燃料系統(tǒng)壓力，使氣體可用作生產(chǎn)設(shè)施的燃料，閃蒸罐通常有兩個(gè)液位控制系統(tǒng)：一個(gè)用來抽出烴類液體

4、，另一個(gè)用來控制甘醇流出閃蒸罐的流率。烴類排放或進(jìn)其它處理設(shè)施。閃蒸罐出口甘醇進(jìn)入汽提塔頂部的回流盤管，再進(jìn)入過濾器，除去物流中的雜質(zhì)，然后進(jìn)入貧-富甘醇溶液換熱器，在此，富液由出汽提塔重沸器熱貧液加熱后，進(jìn)入汽提塔，將在接觸塔中吸收的水蒸汽汽提出來，從塔頂流出。甘醇在汽提塔內(nèi)向下流動(dòng)，然后進(jìn)入重沸器，重沸器通常采用燃?xì)饧訜釥t。重沸器出口貧甘醇流經(jīng)貧-富液換熱器，在此，熱貧液被富液部分冷卻后，進(jìn)入緩沖罐。出緩沖罐的溶液，經(jīng)泵將壓力提高到略高于接觸塔壓力。貧液經(jīng)過流量指示儀，流經(jīng)甘醇?xì)怏w換熱器，在此被出口氣體冷卻，最后進(jìn)入接觸塔頂部。1 1、接觸塔、接觸塔 在接觸塔中脫除氣體中的水蒸氣。接觸塔為

5、壓力容器，嚴(yán)格按照規(guī)范制造，通常設(shè)有412塊塔盤，在塔盤上向上流動(dòng)的氣體鼓泡通過向下流動(dòng)的甘醇。塔盤上設(shè)有泡罩或浮閥，使氣體在溶液中分散。塔徑小于或等于45厘米的接觸塔，可采用填料代替塔盤。 塔盤數(shù)將影響甘醇從氣體中脫出水蒸氣的量。塔盤數(shù)越多，脫出的水蒸氣量就越大。 通常在接觸塔頂部塔盤的上方安裝捕霧網(wǎng)，以脫除出口氣相物流中夾帶的甘醇。 在接觸塔底部設(shè)置液位控制系統(tǒng)，以調(diào)節(jié)塔富液流量。 接觸塔通常稱為吸收塔，無論叫什么，其功能是一樣的，即用甘醇吸收的方法脫出氣體中的水蒸氣。2 2、 閃蒸罐閃蒸罐在接觸塔內(nèi)部部分氣體溶解富液中，溶解在甘醇中的氣體取決于溫度和壓力。通常，每升甘醇可溶解約7.5升氣

6、體（1加侖的甘醇可溶解1立方英尺的氣體）。此外，入口氣體還可能含有烴類液體，這些烴類液體會(huì)聚集在接觸塔底，并隨著富液離開接觸塔。富液中的烴類氣體和液體在閃蒸罐中分離出來。閃蒸罐只是一個(gè)將烴類液體和氣體與甘醇分離開的分離器。其頂部出口氣體通常進(jìn)入燃料氣系統(tǒng)，氣體流量由壓力控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)。操作壓力通常在350500Kpa之間。閃蒸罐有兩套液位控制系統(tǒng)，一套用來調(diào)節(jié)烴類液體流量，另一套用來調(diào)節(jié)甘醇流量。典型的閃蒸罐參見圖S-3-4。通常氣體量少于10000m3/d的裝置不設(shè)閃蒸罐，這是由于回收的氣體量不足以抵消安裝閃蒸罐的投資。 3 3、甘醇過濾器、甘醇過濾器甘醇在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)時(shí)，會(huì)吸收隨入口氣體進(jìn)入的

7、固體顆粒。此外，甘醇還含有其在接觸塔內(nèi)從氣體中吸收的烴類液體或其他的可溶液體。這些雜質(zhì)可能引起接觸塔起泡。可采用可更換濾芯的過濾器脫除甘醇中的固體顆粒。當(dāng)過濾器吸收較多的雜質(zhì)時(shí)，其壓降增大。大多數(shù)過濾器允許壓降在150-200Kpa之間。若過濾器濾芯被固體雜質(zhì)堵塞而不更換，濾芯可能塌裂并使其脫除的雜質(zhì)進(jìn)入出口管線中。通常好的做法是在壓降前正好達(dá)到制造商推薦的最大值之前更換濾芯。 使用活性炭過濾器脫出甘醇中的烴類液體和緩蝕劑等化學(xué)品。這些物質(zhì)為發(fā)泡物質(zhì)。此類過濾器并不用來除掉固體顆粒?；钚蕴窟^濾器通常配備差壓計(jì)，經(jīng)常用來判斷是否需更換活性炭。壓降增加表明過濾器正在過濾固體顆粒物，這并不是活性炭過

8、濾器的功能，濾芯式過濾器是用來除去固體顆粒物的。活性炭用來過濾液體雜質(zhì)，諸如烴類或化學(xué)品，當(dāng)活性炭被這些液體雜質(zhì)飽和時(shí)，應(yīng)進(jìn)行更換，而當(dāng)出現(xiàn)此情況時(shí)壓降并不發(fā)生變化。活性炭過濾器的過濾效果可以通過用帶有旋塞的玻璃瓶或透明塑料瓶從過濾器進(jìn)出口取甘醇樣品來確定。將樣品劇烈振蕩后放置桌上，過濾器出口管線樣品中的泡沫應(yīng)先于入口管線樣品中的泡沫破裂，如果其破裂速度不快，應(yīng)更換活性炭。 在某些甘醇脫水裝置中，甘醇先經(jīng)過活性炭過濾器，再經(jīng)濾芯過濾器。由于這種設(shè)置，顯然，活性炭過濾器會(huì)從甘醇中脫除固體顆粒。且當(dāng)壓降增大時(shí)必須更換。濾芯過濾器可過濾掉在過濾器出口管線中存留的破碎的活性碳。對(duì)這種流程設(shè)置，仍應(yīng)做振

9、蕩試驗(yàn)，尤其在發(fā)生起泡時(shí)。當(dāng)壓降達(dá)到最大值時(shí)，或振蕩試驗(yàn)的結(jié)果為負(fù)值時(shí)，二者取最先發(fā)生者，應(yīng)更換活性炭。4、 汽提塔或再生塔汽提塔或再生塔汽提塔用來脫除甘醇在接觸塔中吸收的水蒸汽。汽提塔在常壓或接近常壓下操作。汽提塔高約2米，設(shè)有23塊塔盤，若直徑小于50cm，采用填料。汽提塔頂?shù)幕亓鞅P管可提高汽提效率，甘醇富液流經(jīng)盤管，將流經(jīng)其四周的部分水蒸汽冷凝。汽提塔底設(shè)重沸器，提供所需熱量將甘醇溶液中的水汽化。在許多油田應(yīng)用場(chǎng)合，重沸器采用燃?xì)饧訜釥t為汽提過程提供熱量。溫度控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)進(jìn)加熱爐的燃料流率，來維持適當(dāng)?shù)臏囟?。從汽提塔富甘醇液中汽化的水從塔頂流出?影響甘醇在接觸塔中從氣體中脫除水量的主要

10、因素之一是貧液的純度或濃度。大多數(shù)甘醇脫水裝置操作中，甘醇的濃度為97599 .5(wt) 。高純度的甘醇從氣體中除去的水量比低純度的要高。若貧甘醇液濃度為l00，則可以將天然氣中的全部水蒸汽除去。 甘醇的濃度是在汽提塔中控制的。在汽提塔底重沸器中，富甘醇液被重沸器加熱到175205，使甘醇濃度達(dá)975985。提高重沸器的溫度會(huì)增大甘醇濃度，但會(huì)使甘醇發(fā)生化學(xué)分解，使其不再具有從天然氣中吸收水分的能力。因此，若需要用濃度大于985的甘醇以從天然氣中脫除所需的水量。必須采用提高重沸器溫度以外的其它方法。 汽提氣 將甘醇濃度提高到98.5以上最常用的方法是向重沸器中注入汽提汽。汽提氣鼓泡通過重沸器

11、中的熱流體，在汽提塔內(nèi)向上流動(dòng)。從塔頂流出，并帶有汽提塔內(nèi)甘醇溶液蒸出的水蒸氣，進(jìn)而提高其濃度。汽提氣通常從燃料氣管線抽出進(jìn)入重沸器，用調(diào)節(jié)閥來控制流量。加大汽提氣流率，會(huì)從甘醇中脫除更多的水，并使甘醇濃度增大。汽提氣流量用氣體的升數(shù)/每升循環(huán)的甘醇表示。通常汽提氣流率為1575升氣體/升甘醇。在過高的汽提氣流率下，甘醇濃度并無明顯增加。向重沸器中注入汽提氣可將濃度提高到995。當(dāng)需要甘醇濃度大于995時(shí)，常采用二級(jí)汽提工藝。在此種流程設(shè)置中，出重沸器的熱貧液濃度約為992，進(jìn)入第二級(jí)汽提塔，該塔設(shè)有幾塊塔盤或填料。熱的汽提氣進(jìn)入第二級(jí)汽提塔塔底，沿塔向上流動(dòng)，與向下流動(dòng)的熱甘醇逆流接觸。汽提

12、氣將甘醇中剩余的水脫除，所以自二級(jí)汽提塔塔底出來的甘醇中幾乎不再含水。通過增大二級(jí)汽提塔塔中汽提氣流率，可以使甘醇濃度達(dá)到999。汽提液體 將甘醇濃度提高到98.5以上的另一種方法是采用汽提液體，如圖S-3-8所示。分離器出口汽提液體經(jīng)泵打入重沸器中的預(yù)熱線，在此汽化并被加熱到重沸器的溫度。蒸氣進(jìn)入二級(jí)汽提塔的塔底，并沿塔向上流動(dòng)，與來自重沸器的向下流動(dòng)的甘醇接觸，將甘醇中剩余的大部分水脫除。 汽提塔頂出口物流為水蒸汽與汽提液體的蒸氣的混合物。該物流經(jīng)冷凝器冷卻，水和汽提液體被冷凝下來，進(jìn)入分離器，兩種液體被分離開來。水作為較重液體。落至分離器底部并由液位控制系統(tǒng)抽出，送至處理系統(tǒng)，較輕的汽提

13、液體浮在水層之上，進(jìn)入汽提液體系。. 冷凝管另一種將甘醇濃度提高到985以上的方法是采用冷凝管工藝，流程見圖S-3-9，流程與前面的相似，不同之處在于閃蒸罐氣相空間有一換熱器，接觸塔出口富甘醇走該換熱器的管內(nèi)。緩沖罐的甘醇來自重沸器。甘醇濃度為975985。緩沖罐中的氣相組成為水蒸汽約為60，甘醇約為40，溫度與重沸器溫度相同。緩沖罐氣相空間換熱器中富甘醇溫度低于氣相溫度，氣相被冷卻到100，其中部分水蒸汽被冷凝下來，進(jìn)入收集槽，再?gòu)氖占哿魅胫胤衅?。將一些水蒸氣冷凝下來的凈效果是改變氣液平衡，使一些水從液體甘醇中汽化出來，從而將甘醇濃度提高到995以上。 將冷凝管與汽提氣組合起來可將甘醇的濃

14、度提高到99 .9，帶有汽提氣的流程示于圖S-3-10。 將冷凝管和汽提氣工藝組臺(tái)起來所得的甘醇濃度為997以上。 汽提氣可以使TEG濃度達(dá)到99.9% 。 汽提氣來源是燃料氣，流量用壓力調(diào)節(jié)器來控制。氣體流經(jīng)重沸器中的盤管，溫度升至重沸器的溫度。氣體從緩沖罐底沿汽提塔向上流動(dòng)，與向下流動(dòng)的TEG逆流接觸，將甘醇中的水汽提出來。 汽提氣自再生塔頂出來，該物流通常送入火炬或氣體回收單元。各種貧甘醇濃度所需的汽提工藝各種貧甘醇濃度所需的汽提工藝 貧甘醇濃度貧甘醇濃度 汽提塔類型汽提塔類型 985 單汽提塔，無汽提氣98. 599 .5 單汽提塔，有汽提氣或汽提液體，或冷凝管995999 兩級(jí)汽提塔

15、，有汽提氣或汽提液體，或冷凝管、緩沖罐、緩沖罐 部分甘醇隨接觸塔出口氣體物流以及汽提塔出口水蒸汽離開裝置。大多數(shù)脫水裝置供應(yīng)商宣稱甘醇損失將不超過13 L/百萬m3氣體。實(shí)際情況是，在設(shè)計(jì)氣體流率下，甘醇損失通常為65L百萬m3氣體。 緩沖罐可以作為甘醇儲(chǔ)罐，不必連續(xù)加入甘醇以補(bǔ)充損失量。緩沖罐容量可以保證甘醇一個(gè)月的用量。 緩沖罐在常壓或接近常壓下操作，因此其制造所執(zhí)行的壓力容器規(guī)范不很嚴(yán)格，緩沖罐中的甘醇貧液溫度約為93，因此應(yīng)做防燙保溫。 緩沖罐設(shè)有玻璃液位計(jì)來指示其中甘醇的液位，當(dāng)液位下降時(shí)，應(yīng)往系統(tǒng)中加入新鮮甘醇。 小型脫水裝置中的緩沖罐中常設(shè)有貧富甘醇換熱盤管，參見圖S-3-11。

16、這種情形下，保持緩沖罐內(nèi)甘醇的液位在盤管之上非常重要。這樣可保證傳熱量最大?？赡苡斜匾恐芟蛳到y(tǒng)中補(bǔ)充一到兩次甘醇，以保持緩沖罐中的液位高于盤管。 某些裝置中的緩沖罐安裝在重沸器之上。在重沸器和緩沖罐兩部分之間有一個(gè)溢流堰，該堰頂部略高于火管，甘醇在汽提塔內(nèi)向下下流至重沸器，溢流過堰板進(jìn)入緩沖罐，重沸器的頂部總是在火管以上，不會(huì)產(chǎn)生低液位而由于過熱使火管熔化。、 甘醇換熱器甘醇換熱器出汽提塔的貧甘醇溫度為175200。為保證甘醇最大量吸收天然氣中的水，甘醇在進(jìn)接觸塔前必須先冷卻。冷卻經(jīng)以下兩步完成： 第一步是經(jīng)貧富甘醇換熱器換熱。在此換熱器中，貧液中熱量的65傳遞給進(jìn)汽提塔富液。出此換熱器的貧

17、液溫度為100。 有幾種貧富液換熱器可供使用。小型脫水裝置通常在緩沖罐內(nèi)設(shè)盤管，管內(nèi)走富液。熱量從盤管外的熱貧液傳遞給盤管內(nèi)流動(dòng)的富液，參見圖S-3-11。較大的裝置有一個(gè)或更多套管換熱器，或一臺(tái)板式換熱器將貧甘醇的熱量傳遞給富甘醇。該換熱器對(duì)裝置的總操作效率非常重要，在該換熱器中向富液傳遞的熱量使重沸器所加熱量降低。若不使用換熱器，重沸器熱量(和燃料氣)會(huì)增加一倍。 貧甘醇冷卻的最后一步是將甘醇冷卻至比接觸塔進(jìn)口氣體溫度高5左右，這一點(diǎn)經(jīng)常是通過一換熱器利用接觸塔出口干氣將接觸塔進(jìn)口貧甘醇冷卻來實(shí)現(xiàn)的。氣體的重量明顯大于甘醇的重量，所以氣體溫度只升高12。在小型脫水裝置中，貧甘醇?xì)怏w換熱器通

18、常為套管式，經(jīng)常是肉眼很難看出來。該換熱器是接觸塔出口氣體管線四周外焊接一個(gè)管徑較大的管線，在夾套臂中走貧液。另種甘醇?xì)怏w換熱器為被在接觸塔頂部的盤管，參考S-3-14。這種類型的換熱器也常用在小型裝置中。大型甘醇脫水裝置常采用空冷器冷卻貧液。有些甘醇裝置在接觸塔內(nèi)多設(shè)23塊塔盤，利用出口氣體冷卻貧液。、甘醇泵、甘醇泵甘醇泵是常規(guī)的往復(fù)泵或是流體驅(qū)動(dòng)泵。在大多數(shù)小型脫水裝置中使用流體驅(qū)動(dòng)泵。 活塞型往復(fù)泵一般用做大型裝置中的甘醇循環(huán)泵。活塞的尺寸和數(shù)量取決于甘醇流率。這些泵通常用電機(jī)通過皮帶來驅(qū)動(dòng)。因此改變流率的唯一方法是改變皮帶輪的尺寸，或設(shè)旁通管線將部分出口物流返回泵吸入口。大多數(shù)流體驅(qū)動(dòng)

19、甘醇泵由kimray有限公司制造，常稱為kimray泵。將貧液自緩沖罐中的常壓升至接觸塔的壓力所需能量由接觸塔底的富液及接觸塔出口氣體的壓力能提供。因此進(jìn)入泵驅(qū)動(dòng)端的為氣體和甘醇的混合物，該混合物然后進(jìn)閃蒸罐。流體驅(qū)動(dòng)泵與柱塞型泵相比，有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）其轉(zhuǎn)速可以通過改變進(jìn)泵的氣體和甘醇富液流量來調(diào)節(jié)，可以改變進(jìn)接觸塔貧液的流量。（2）接觸塔不需設(shè)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當(dāng)采用流體驅(qū)動(dòng)泵時(shí)，應(yīng)設(shè)置閃蒸罐來回收進(jìn)泵驅(qū)動(dòng)泵的氣體以下介紹泵的操作。操作：kimray甘醇泵為雙作用式，由處于接觸塔壓力下甘醇富液和少量的氣體驅(qū)動(dòng)。出接觸塔富液進(jìn)入泵體，向上流經(jīng)4號(hào)通道，經(jīng)左側(cè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)閥進(jìn)入泵柱塞的左端，將泵拄塞組

20、件從左側(cè)推到右側(cè)。貧液從左側(cè)缸壓入接觸塔，而右側(cè)缸充滿來自緩沖罐的貧液。同時(shí)，富液從泵活塞組件的右側(cè)排出進(jìn)入閃蒸罐。 當(dāng)泵活塞組件接近其沖程末端時(shí)，活塞桿上的活塞環(huán)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的右端接觸，活塞再向右側(cè)移動(dòng)，推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和和泵滑閥，打開1號(hào)通道，將2號(hào)通道和三號(hào)通道連通，將富甘醇通過2號(hào)通道和三號(hào)通道從導(dǎo)向活塞左端排入閃蒸罐。 與此同時(shí)，一號(hào)通道（與3號(hào)通道接通)使富甘醇流向?qū)蚧钊挠叶?，使?dǎo)向活塞及導(dǎo)向滑閥從右端驅(qū)向左端。 在新的位置處，導(dǎo)向滑閥打開5號(hào)通道，將4號(hào)通道與6號(hào)通道接通，。使泵活塞組件左端的富甘醇經(jīng)4號(hào)通道和六號(hào)通道排入閃蒸罐。富甘醇可以以通過5號(hào)通道(和6號(hào)通道連通)，經(jīng)右側(cè)轉(zhuǎn)

21、速調(diào)節(jié)閥進(jìn)入泵活塞組件的右端。 泵活塞組件現(xiàn)在開始自右向左的沖程。按照上述步驟，流動(dòng)方向相反。、BTEXBTEX脫除設(shè)施脫除設(shè)施天然氣中大部分烴類不溶于甘醇中，這是甘醇用于從天然氣脫除水蒸汽的主要原因之一。有一組烴類溶解于甘醇，即芳香烴。本節(jié)所涉及的芳香烴為苯、甲苯、二甲苯，這種液體常稱為BTEX，它們被認(rèn)為是致癌物質(zhì)。如果進(jìn)入脫水裝置的天然氣含BTEX，部分BTEX將溶于甘醇中，它們的沸點(diǎn)范圍為80150，該溫度正好低于甘醇重沸器的溫度。因此，BTEX會(huì)從甘醇中汽化出來，與甘醇在接觸塔中吸收的水蒸汽一起從再濃縮塔的頂部出來，若允許其擴(kuò)散至大氣中，會(huì)造成嚴(yán)重污染。 從再濃縮塔中脫除BTEX設(shè)施

22、的流程見圖S-3-17 流程簡(jiǎn)述如下： 再生塔頂出來的氣相中有水蒸汽，BTEX蒸氣和部分天然氣該物流流經(jīng)冷凝器將水和BTBX冷凝下來，然后進(jìn)入分離器，在此將水、天然氣和BTEX彼此分離開，天然氣自分離器頂都出來。如果氣體流率小于10m3/d，可排入大氣中；若流率大于400m3/d，則可能進(jìn)入焚燒爐。較大流量的天然氣可用壓縮機(jī)和烴類氣體回收設(shè)施處理。顯然，氣體的處理取決于氣價(jià)與環(huán)境約束。 水自BTEX分離器底出來，靠重力進(jìn)入排污系統(tǒng)，或用泵送入其它處理設(shè)施。BTEX由分離器側(cè)部抽出，經(jīng)泵送入儲(chǔ)罐或其它處理設(shè)施。 在1980年以前，并不認(rèn)為BTEX是致癌物質(zhì)，所以在甘醇脫水裝置的設(shè)計(jì)和操作中并未考

23、慮BTEX。在80年代，科學(xué)家確認(rèn)BTEX有毒，并規(guī)定了甘醇脫水裝置出口物流中BTEX的濃度限制。結(jié)果，在BTEX排放超標(biāo)的脫水裝置中，BTEX設(shè)置或?qū)⒁O(shè)置BTEX脫除設(shè)施。前面介紹的流程是從甘醇再濃縮塔中脫除BTBX蒸氣的若干設(shè)計(jì)方法之一，也可將BTEX焚燒或使用其它方法處理。無論何種處理方法，通過設(shè)備的壓降應(yīng)盡可能降低，BTEX單元的壓降會(huì)使再生塔壓力增加，進(jìn)而會(huì)降低甘醇濃度，因此，會(huì)減少接觸塔中甘群的脫水量。注意：BTEX被認(rèn)為是致癌物質(zhì)，應(yīng)避免皮膚接觸或吸入其蒸汽，當(dāng)不可避兔與其接觸時(shí)應(yīng)穿防護(hù)服，若確實(shí)接觸了BTEX，應(yīng)象對(duì)其它任何烴類的接觸處理方法一樣用肥皂和水徹底清洗。 三、甘醇

24、脫水的應(yīng)用與控制三、甘醇脫水的應(yīng)用與控制常用甘醇脫水裝置脫除管輸供民用或工業(yè)用天然氣中的水蒸汽。井中采出的天然氣大部分含有水蒸氣。也就是說，如果將氣體冷卻，水將冷凝下來。天然氣管輸之前，必須脫除水蒸汽，原因有以下三點(diǎn)：(1) 會(huì)造成管道腐蝕。(2) 會(huì)形成水合物，限制或堵塞管線中氣體的流動(dòng)。(3) 會(huì)使燃?xì)饧訜岫实娜紵飨ɑ?，有可能造成爆炸。氣體中必須除去的水蒸汽量，主要取決于氣體在所處管線及處理裝置中的最低溫度。在美國(guó)，大多數(shù)管輸氣水蒸汽的含量降低到氣體溫度降到-l對(duì)也不會(huì)有水冷凝下來。在寒冷氣候條件下，必須降低水蒸汽的含量，以使在較低溫度下，也不會(huì)有水冷凝下來。一些低溫貧油吸收裝置要求水蒸

25、汽的含量降低到氣體被冷凍到-40時(shí)不會(huì)結(jié)冰。甘醇脫水裝置的其他應(yīng)用如下：(1)脫除壓縮空氣的水分，使其能用于大型工業(yè)裝置中重型機(jī)床或噴漆隔間的操作。(2)天然氣進(jìn)LNG裝置液化前進(jìn)行脫水。(3)煉廠氣或石化裝置進(jìn)料氣脫水。四、脫水裝置的控制四、脫水裝置的控制 合理的控制脫水裝置是使后處理氣體質(zhì)量合格而操作費(fèi)用最低。氣體質(zhì)量是指處理后氣體中水蒸氣的含量。含水量應(yīng)略低于處理后規(guī)定的含水量。 若質(zhì)量要求為112mg/m3，應(yīng)始終維持處理后的氣體接近此規(guī)格，將氣體干燥至規(guī)定值以下很多并沒有價(jià)值，事實(shí)上，優(yōu)于質(zhì)量指標(biāo)過多進(jìn)行干燥會(huì)造成干燥處理費(fèi)用的浪費(fèi)。 主要操作費(fèi)用是汽提重沸器所需要燃料或其他熱源、汽

26、提氣以及kimray或其他流體驅(qū)動(dòng)泵用氣體。1 1、氣體中水蒸汽的含量、氣體中水蒸汽的含量 天然氣中含水蒸汽，就如空氣有濕度一樣。氣體中水蒸汽含量用mg水m3氣體或kg/百萬m3表示。 幾乎所有的氣藏和油藏都位于水層之下，因此，采出的天然氣都被水蒸汽飽和。換句話說，其相對(duì)濕度為100。若采出的天然氣被冷卻，部分水會(huì)冷凝下來。水蒸氣含量取決于天然氣的溫度和壓力，壓力增大，水蒸氣含量下降，但隨著溫度的升高，水蒸氣含量會(huì)增大。圖S-3-19的曲線圖為各種溫度和壓力下，天然氣中水蒸汽的最大含量。該圖用來確定氣井或油井中采出的天然氣中水蒸氣的含量。注意：將氣體冷卻11，可將水蒸汽含量從1220降到725

27、mg/m3減少了40。因此進(jìn)脫水裝置的氣體溫度應(yīng)盡可能的低，以減少脫水裝置所要脫除水蒸汽的量。氣體冷卻的最低溫度應(yīng)高于水合物的形成溫度。2 2、 露點(diǎn)露點(diǎn)由于甘醇裝置的目的是脫除天然氣中的水分，可通過測(cè)定接觸塔出口氣體中的含水量來評(píng)定裝置的性能。含水量經(jīng)常用測(cè)量氣體露點(diǎn)的設(shè)備來測(cè)定。露點(diǎn)是當(dāng)氣體冷卻時(shí)其中的水開始冷凝的溫度。在露點(diǎn)溫度下氣體的相對(duì)濕度為100。換句話說，含水蒸汽的天然氣被冷卻到某一溫度，在該溫度下部分水變?yōu)橐合?，?dāng)水開始變?yōu)橐合鄷r(shí)的溫度即為露點(diǎn)溫度。露點(diǎn)溫度下天然氣中的含水量取決于氣體壓力。圖S-3-19，20為不同溫度和壓力下天然氣的含水量。當(dāng)氣體處于露點(diǎn)溫度時(shí)，它的含水量為

28、曲線上氣體壓力和露點(diǎn)溫度下的那個(gè)點(diǎn)。 3、 水合物水合物水合物是水和天然氣在O以上凍結(jié)的混合物。未經(jīng)脫水的氣體冷卻到水合物形成溫度且有水存在時(shí)，就會(huì)形成水合物。水合物會(huì)限制或完全堵塞流體流動(dòng)。為避免脫水裝置形成水合物，通常氣體在進(jìn)脫水裝置前，都先進(jìn)行壓縮和冷卻。在寒冷的冬季操作時(shí)，氣體冷卻器的操作要使出口氣體溫度比水合物形成溫度高1015。 只要出脫水裝置的氣體露點(diǎn)低于設(shè)計(jì)值，裝置就能正常運(yùn)行，無論操作條件如何。但令人滿意的操作未必是理想操作。當(dāng)出口氣體含水量略低于規(guī)格要求，且裝置操作費(fèi)用最低時(shí)的操作才是理想操作。 裝置的主要費(fèi)用為重沸器的燃料氣和汽提氣。因此，為降低操作費(fèi)用，應(yīng)盡量使燃料氣和

29、汽提氣的流率最小。重沸器燃料流率(或其它熱源流率)取決于甘醇的流率。 甘醇的流率增大10，重沸器的熱量也增加10。汽提氣的流率取決于要求從天然氣中脫除的水量所需的甘醇濃度。因?yàn)檫@些參數(shù)是甘醇脫水裝置的主要操作參數(shù)，所以以下對(duì)每項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)介紹。 4、甘醇流率、甘醇流率進(jìn)接觸塔的甘醇流率主要取決于入口汽提溫度以及接觸塔的塔盤數(shù)。下表列出從天然氣中脫除水蒸汽所需的甘醇流率。表表S-2-7列出從天然氣中脫除l kglb水蒸氣所需的甘醇流率。表表S-2-7S-2-7甘醇單位循環(huán)流率甘醇單位循環(huán)流率5、 甘醇濃度甘醇濃度處理后氣體中剩余水蒸氣的含量主要取決于進(jìn)接觸塔甘醇的濃度。如過甘醇的濃度為100%，則

30、可以將氣體中的水全部去除。濃度低，脫水量也低，換句話說，處理后氣體將含有較多水蒸汽。所需的TEG濃度取決于入口氣體溫度和處理后氣體的露點(diǎn)。圖S-3-22為不同入口氣體溫度下，處理后氣體滿足各種露點(diǎn)條件所需的TEG濃度。甘醇濃度在再濃縮塔中控制，通過提高重沸器溫度或使用汽提液體來增大甘醇濃度。圖S-3-22為不同重沸器溫度和不同海拔高度下的甘醇濃度。如前所述，重沸器最高溫度為204,溫度過高時(shí)甘醇會(huì)分解。為保證有定的安全系數(shù)，最高溫度控制為194380。F，這時(shí)在海平面處的甘醇濃度為98. 4。注意在較高的海拔高度下可得到較高的濃度。例1：氣體進(jìn)入位于海平面處的脫水裝置，溫度為29。處理后氣體露

31、點(diǎn)要求為-2。從圖S-3-22查得甘醇濃度應(yīng)為980。從S-3-22查得重沸器溫度為183。可得到98.0的濃度。如果所需濃度太高，重沸器溫度無法達(dá)到，則需使用汽提流體。最常用的使用汽提氣的設(shè)計(jì)流程圖S-3-6。在該流程中，汽提氣注入至重沸器底部，鼓泡通過重沸器的甘醇，與水蒸汽一起自汽提塔頂出來。汽提氣的效果見圖S-3-24A所示曲線，只有重沸器溫度達(dá)到最大值時(shí)，約為193，才使用汽提氣。例2：氣體進(jìn)脫水裝置溫度為40，處理后氣體露點(diǎn)為-3，甘醇循環(huán)流率為30L/kg，確定甘醇濃度和汽提氣流率。1從圖S-3-22可知，TEG濃度為98.92. 從圖S-3-24可知，在以上甘醇循環(huán)流率下，濃度達(dá)

32、到989%時(shí)，汽提氣流率為38 L氣體 / L TEG 。例：為滿足露點(diǎn)要求，甘醇濃度必須為991。甘醇流率為40 lkg脫除水，汽提氣流率為50 l l甘醇。大多數(shù)甘醇裝置的主要費(fèi)用為重沸器的熱量消耗，每升循環(huán)溶液約需要燃料氣75升，或與之等當(dāng)量物。因此，應(yīng)保持最小循環(huán)量，除非使用汽提流體。汽提氣的體積通常約為重沸器燃料氣的5倍。因此，高甘醇流率、低汽提氣流率要比低甘醇流率、高汽提氣流率的經(jīng)濟(jì)性好。本節(jié)圖表準(zhǔn)確度為9095。各種教科書、文獻(xiàn)和化學(xué)品供應(yīng)商提供的甘醇處理性質(zhì)有很大區(qū)別。本分冊(cè)中的資料來源為各種可靠資料的平均值，以及作者的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。6 6、其它控制點(diǎn)、其它控制點(diǎn)盡管甘醇濃度和

33、流率控制為收銀機(jī)控制點(diǎn)，但其它控制點(diǎn)對(duì)于裝置的穩(wěn)定操作也同樣重要。通常包括如下內(nèi)容：(1) 接觸塔和閃蒸罐的液位控制。調(diào)節(jié)器應(yīng)調(diào)校為能保持容器出口液體流率均勻，不使液體產(chǎn)生非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。允許罐中液位上下波動(dòng)幾cm.比保持罐中液位穩(wěn)定而使液體流量產(chǎn)生波動(dòng)更好，將液位調(diào)節(jié)器的比例度設(shè)在50以上可以保持流量穩(wěn)定。(2) 閃蒸罐壓力調(diào)節(jié)器。該儀表應(yīng)調(diào)校為能保持壓力在設(shè)計(jì)點(diǎn)14kPa范圍內(nèi)。壓力不必精確地保持在設(shè)計(jì)點(diǎn)處。(3) 通過從罐或儲(chǔ)罐向緩沖罐填加新鮮甘醇來維持緩沖罐液位。富甘醇液位應(yīng)始終保持高于盤管。其它液位應(yīng)在1/2液位之上，如果液位太低，甘醇泵會(huì)由于甘醇液位不足而發(fā)生氣阻。(4) 進(jìn)接觸塔的甘

34、醇貧液溫度應(yīng)比入口氣體溫度高510，以防氣體被冷卻而使部分烴冷凝，造成接觸塔起泡。(5) 過濾器兩側(cè)的壓降。當(dāng)壓降達(dá)到140kPa或制造商規(guī)定的數(shù)值時(shí)，應(yīng)更換過濾器濾芯。當(dāng)振蕩試驗(yàn)表明過濾器失效時(shí)，應(yīng)更換活性炭 7、甘醇脫水裝置控制小結(jié)、甘醇脫水裝置控制小結(jié)影響處理后氣體水蒸汽含量(或露點(diǎn))的四個(gè)因素： (1) 入口氣體溫度 (2) 甘醇流率 (3) 重沸器溫度 (4) 汽提流體流率(如使用的話)如果入口氣體溫度可以控制的話，應(yīng)盡可能降低，但應(yīng)高于水合物形成的溫度。對(duì)其它控制因素進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟如下： (1) 使重沸器在最高操作溫度在193下操作。 (2) 對(duì)無汽提流體的脫水裝置，調(diào)節(jié)甘醇流率以

35、滿足露點(diǎn)規(guī)格要求。 (3) 對(duì)有汽提流體的脫水裝置，參照表2，調(diào)節(jié)甘醇流率以滿足露點(diǎn)規(guī)格要求。脫水裝置脫除的水分若比要求的多，會(huì)浪費(fèi)燃料氣和汽提流體。如果要求處理后氣體露點(diǎn)為-5，而出裝置氣體露點(diǎn)為-10，則裝置脫除的水分比所要脫除的水分多，應(yīng)降低甘醇濃度或流率，直到出裝置氣體露點(diǎn)略低于規(guī)定值，如-4。五、五、 操作操作1、 啟 動(dòng)在新裝置啟動(dòng)之前，容器和管線需用水進(jìn)行全面清洗，清除施工中積累的碎屑和腐蝕物。系統(tǒng)水洗后，可按以下三步進(jìn)行啟動(dòng)： (1)使甘醇在整個(gè)裝置中形成循環(huán)。 (2)給重沸器供熱，將溫度升至操作溫度。 (3)將濕氣進(jìn)入接觸塔，進(jìn)行脫水。為使甘醇循環(huán)，應(yīng)對(duì)接觸塔和閃蒸罐升壓。可

36、用濕氣或干氣進(jìn)行加壓。接觸塔壓力約為1000kPa150psi，閃蒸罐壓力約為300kPa【45psi】。當(dāng)容器完成升壓后，按如下步驟啟動(dòng)：(1)將新鮮甘醇溶液加入重沸器和緩沖罐。(2)啟動(dòng)甘醇泵將甘醇進(jìn)入接觸塔。(3)當(dāng)接觸塔底出現(xiàn)液相時(shí)，投用塔底液位調(diào)節(jié)器，使甘醇進(jìn)入閃蒸罐。(4)當(dāng)閃蒸罐底出現(xiàn)液相時(shí)，投用閃蒸罐液位調(diào)節(jié)器，使液體流進(jìn)汽提塔。(5)給汽提塔重沸器供熱，將溫度緩慢升至正常操作溫度范圍。(6)當(dāng)系統(tǒng)中甘醇流率穩(wěn)定且重沸器溫度升至正常操作溫度點(diǎn)時(shí)，將入口氣體緩慢進(jìn)入接觸塔。(7)當(dāng)采用汽提流體時(shí)，通入汽提流體。2、常規(guī)操作常規(guī)操作檢查包括如下內(nèi)容：(1)檢查各容器液位，根據(jù)需要重

37、新設(shè)定液位調(diào)節(jié)器。(2)檢查過濾器壓降，根據(jù)需要更換濾芯。(3)對(duì)活性炭過濾器進(jìn)行振蕩試驗(yàn)，根據(jù)需要進(jìn)行更換(見第2章第3節(jié))。(4)檢查出甘醇換熱器的甘醇貧液溫度，以檢測(cè)換熱器的傳熱速率。(5)檢查進(jìn)接觸塔的甘醇流率和進(jìn)重沸器的汽提氣流率。(6)檢查閃蒸罐的壓力是否合適。(7)若在甘醇進(jìn)入接觸塔之前用水或空氣來冷卻甘醇，檢查其溫度是否比入口氣體溫度高約38。根據(jù)需要調(diào)節(jié)流經(jīng)冷卻器的空氣或水流量。(8)檢查閃蒸罐液位，根據(jù)需要補(bǔ)充甘醇。 (9)檢測(cè)出口氣體露點(diǎn)或含水量是否低于規(guī)定值。若含水量高，增大甘醇濃度，反之亦然。對(duì)有汽提氣的裝置，檢查重沸器溫度是否處于其最大值，增加汽提氣以提高甘醇濃度，

38、反之亦然。 (10)檢查入口氣體流率，若流率已經(jīng)改變，根據(jù)氣體流率，按照氣體流率改變的比例改變甘醇流率(汽提氣流率)。 (11)檢查入口氣體溫度，若溫度已經(jīng)改變，計(jì)算在新溫度下日除水量和所需的甘醇流率和濃度。 3、甘醇裝置停車步驟如下： (1)切斷進(jìn)接觸塔的氣源。 （2)切斷重沸器的熱源。 (3)停供汽提流體。 (4)關(guān)掉甘醇泵，停止供甘醇。六、六、 故障排查故障排查甘醇裝置常出現(xiàn)的操作問題是：(1)起泡；(2)液泛；(3)腐蝕；(4)出口氣體含水量高。以上每一項(xiàng)內(nèi)都有詳細(xì)討論。對(duì)最重要的因素討論如下。1、 起泡甘醇是相對(duì)粘稠的液體，如果溶液中有少量烴類液體或臟物，甘醇則易起泡。起泡是接觸塔經(jīng)常出現(xiàn)的問題，其癥狀是甘醇發(fā)生異常的大量損失。使甘醇緩沖罐液位下降。如果造成起泡的原因是甘醇溶液中有臟物，可以自緩沖罐出口取貧液樣品，通過肉眼觀察判斷溶液中是否有臟物。如果樣品混濁或呈乳狀，表明有異物進(jìn)入。通過溶液的顏色并不一定完全能判斷其是否有臟物，只要其是清澈的。若溶液被污染，應(yīng)更換過濾器濾芯。 烴類液體會(huì)隨入口氣體物流進(jìn)入接觸塔，或當(dāng)貧液溫度低于入口氣體溫度時(shí)在接觸塔中形成烴類液體。烴類液體最可能的來源是隨入口氣體物流進(jìn)入。要經(jīng)常檢查入口氣體分離器排液控制系統(tǒng)，使它的控制不會(huì)使容器中積累液體。是否有烴類液體，?？赏ㄟ^取富液樣品觀