第四章 吸收法脫水.ppt

1、天燃?xì)饷撍姆椒ǘ嘉辗撍墓に嚭驮O(shè)備二醇吸收法脫水的工藝對(duì)脫水裝置操作中二醇質(zhì)量的重要性進(jìn)行了訂正，第四章在吸收法脫水、水的危害天燃?xì)夤苈份斔椭校烊細(xì)庵械乃衷诘蜏叵履Y(jié)成液體，減小管路截面積，增加輸送工藝阻力和能源消費(fèi)。 在天燃?xì)饧庸み^(guò)程中，天燃?xì)庵械乃衷诓僮鳁l件(高壓、低溫)下與烴類、二氧化碳生成固體水合物，堵塞管道和設(shè)備，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。 天燃?xì)庵械乃畷?huì)加速硫化物(H2S、COS等)對(duì)設(shè)備的腐蝕。 常用脫水方法冷凍、加壓法； 液體吸收法； 固體吸附法。 目前，一般采用吸收法和吸附法進(jìn)行脫水。 上述天燃?xì)獾拿拷^對(duì)含水量標(biāo)準(zhǔn)立方分米的天燃?xì)獾膶?shí)際含水量用g-H2O/Nm3，e表

2、示。 天燃?xì)獾娘柡秃吭谝欢l件(t，p )下，天燃?xì)夂鸵簯B(tài)水達(dá)到平衡時(shí)瓦斯氣體的絕對(duì)含水量用g-H2O/Nm3，es表示。 天燃?xì)庠谙鄬?duì)大氣濕度天燃?xì)庵械膶?shí)際含水量與飽和含水量的比，稱作天燃?xì)獾南鄬?duì)大氣濕度，用公式表示。 天燃?xì)獾乃饵c(diǎn)是在一定的壓力下，與天燃?xì)獾娘柡秃肯鄬?duì)應(yīng)的溫度，稱為天燃?xì)獾乃饵c(diǎn)。 或者在一定的壓力下天燃?xì)庵械乃魵忾_始凝結(jié)的溫度。 名詞解釋、壓力、溫度對(duì)天燃?xì)怙柡秃挠绊?、蒸發(fā)制冷脫水法吸收法吸附法、第一節(jié)天燃?xì)饷撍椒?、一、蒸發(fā)制冷脫水法、蒸發(fā)制冷脫水法可分為直接蒸發(fā)制冷法、加壓蒸發(fā)制冷法、膨脹冷凍法三種方法。 1 .由于直接尺蒸發(fā)制冷天燃?xì)夂侩S溫度的降

3、低而減少，所以直接蒸發(fā)制冷降低天燃?xì)鉁囟瓤梢詼p少天燃?xì)夂?，但該方法效率過(guò)低，難以達(dá)到瓦斯氣體露點(diǎn)的要求，只能作為輔助手段。 2、加壓尺蒸發(fā)制冷天燃?xì)夂侩S壓力的上升而減少，增加天燃?xì)鈮毫δ軌蚪档吞烊細(xì)夂浚Y(jié)合加壓和蒸發(fā)制冷，能夠提高天燃?xì)饷撍省?但是，天燃?xì)饧庸ぶ械募訅赫舭l(fā)制冷并非以脫水為目的，而是工藝需求。 當(dāng)供水井呼吸壓力高時(shí)，可以利用通過(guò)瓦斯氣體的高壓膨脹得到的低溫使天燃?xì)庹舭l(fā)制冷脫水，當(dāng)膨脹后的瓦斯氣體溫度低時(shí)，可以通過(guò)注入六乙二醇或二六乙二醇的抑制劑的方法抑制水合物的形成。 3 .膨脹冷凍蒸發(fā)制冷法、膨脹冷凍法可以從井口高壓流物中除去很多水，比常溫分離法分離更多的烴類，

4、因此部分高壓凝析井口很常用。 1 .常用脫水吸收劑天燃?xì)馕彰撍脤?duì)天燃?xì)庵兴魵饩哂休^強(qiáng)親和力的吸收劑，通過(guò)與天燃?xì)饽媪鹘佑|除去天燃?xì)庵械乃帧?常用的脫水劑是二醇類化合物和氯化鈣元素水溶液。 目前廣泛采用的二醇類化合物有二六乙二醇和三乙二醇。 二醇法脫水的優(yōu)良缺點(diǎn)二醇法脫水和固體吸附劑法脫水是目前普遍采用的兩種天燃?xì)饷撍椒ā?關(guān)于二元醇法脫水，由于三乙二醇脫水露點(diǎn)降低大、成本低、運(yùn)行可靠，在各種二元醇化合物中經(jīng)濟(jì)效益最高，因此被國(guó)外廣泛采用。 在我國(guó)，由于二六乙二醇和三乙二醇的產(chǎn)量和價(jià)格等因素，二六乙二醇和三乙二醇被采用。 二醇法脫水與吸附法脫水相比，具有二、吸收法、電壓降小的優(yōu)點(diǎn)。

5、二醇法脫水的壓力降為3570kPa，固體吸附劑法脫水的壓力降為70200kPa。 二醇法脫水為連續(xù)操作，而固體吸附劑法為間歇操作。 在六乙二醇法中，脫水時(shí)補(bǔ)充六乙二醇比較容易，而在固體吸附劑法中，脫水時(shí)從吸附塔(甩干機(jī))交換固體吸附劑需要花費(fèi)時(shí)間。 二醇脫水裝置的富二醇液再生時(shí)除去1kg水分所需的熱量很少。 一部分雜質(zhì)堵塞固體吸附劑，但對(duì)二醇脫水裝置的操作的影響小。 二醇脫水裝置能夠?qū)⑻烊細(xì)庵械乃至拷档椭?mgm3。如果有貧液擴(kuò)散柱，也可以用蒸汽萃取瓦斯氣體再生，使天燃?xì)庵械乃至繙p少到4mg/m3。 投資低。 據(jù)報(bào)道，建設(shè)了處理能力為28x104m3d天燃?xì)獾墓腆w吸附劑脫水裝置，比三乙二醇

6、脫水裝置投資高50。 天燃?xì)獾穆饵c(diǎn)要求小于-32時(shí)，需要以工作團(tuán)隊(duì)萃取法播放。 二醇一旦被污染或分解就會(huì)有腐食性。 吸收法脫水主要用于使天燃?xì)饴饵c(diǎn)符合管的供給要求時(shí)，建在集中處理站、瓦斯氣體供給站內(nèi)、或天燃?xì)鈨艋摿蜓b置的下游。 三、吸附法脫水、吸附法利用某些多孔固體吸附劑對(duì)天燃?xì)庵兴魵獾奶厥馕搅Χ匠ヌ烊細(xì)庵械乃帧?由于固體吸附劑脫水裝置的投資和操作費(fèi)用比二醇脫水裝置高，因此在二醇法脫水不滿足天燃?xì)饴饵c(diǎn)的要求時(shí)，一般采用吸附法進(jìn)行脫水。 二醇法脫水與吸附法脫水相比，存在脫水后的干瓦斯氣體露點(diǎn)低至-100，含水量相當(dāng)于0.8mgm3的缺點(diǎn)。 對(duì)種子文件瓦斯氣體的壓力、溫度及產(chǎn)水量變化

7、不敏感。 沒(méi)有嚴(yán)重的腐蝕和起泡。 吸附法的缺點(diǎn)是需要2個(gè)以上的吸附器的切換操作，投資和操作費(fèi)用高。 電壓降很大。 天燃?xì)庵械闹責(zé)N、H2S、CO2等污染固體吸附劑。 固體吸附劑粒子在使用中容易產(chǎn)生機(jī)械破損。 再生時(shí)消耗的熱量多，在小產(chǎn)水量操作時(shí)更顯著，吸附法的優(yōu)點(diǎn)是，天燃?xì)饷撍哪康氖菨M足輸油管道輸送要求，但不適用于二醇法脫水。 例如，在海上平臺(tái)，波浪起伏會(huì)影響吸收塔內(nèi)的二醇溶液的正常流動(dòng)，或者天燃?xì)馐撬嵬咚箽怏w等。 含有大量高壓(超臨界狀態(tài))二氧化碳的天燃?xì)鈺?huì)脫水。 這是因?yàn)榇藭r(shí)二氧化碳在三乙二醇溶液中的溶解度很大。 用于冷凍溫度為-34以下時(shí)的天燃?xì)饧庸r(shí)的脫水。 為了滿足水露點(diǎn)和烴露點(diǎn)的要

8、求，將脫水和烴類脫水至云同步。 從貧瓦斯氣體回收天然氣液時(shí)，大多需要采用制冷的方法。 吸附法脫水主要用于天燃?xì)饽淘〉幕厥?、天燃?xì)庖夯b置的天燃?xì)馍疃让撍乐固烊細(xì)庠诘蜏叵到y(tǒng)下產(chǎn)生水合物堵塞設(shè)備和管道。 吸附法是二醇的一般物性二醇脫水工藝流程二醇脫水工藝主要設(shè)備二醇脫水工藝殘奧表、第二節(jié)二醇脫水工藝及設(shè)備、二六乙二醇(DEG )、三乙二醇(TEG )均為六乙二醇的縮合物，反應(yīng)式為二六乙二醇三乙二醇的分解溫度： 164.4三乙二醇：沸點(diǎn)分解溫度： 206.7由于三乙二醇沸點(diǎn)高，蒸氣壓低，吸收脫水過(guò)程蒸發(fā)損失少，且分解溫度高，因此脫水過(guò)程包括三乙二醇、一、六乙二醇的一般性質(zhì)、二、六乙二醇脫水的工

9、藝流程、三、主要設(shè)備、 1 .高壓吸收系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的大板塊式塔適用于粘性液體和低液氣比的情況。由于二醇容易起泡，板式塔的板間距離必須增大，必須大于0.45m，優(yōu)選為0.60.75m。 塔頂設(shè)置了捕霧器，降低了氣相中的干瓦斯氣體損失。 (2)入口氣體洗滌器去除塔瓦斯氣體中掉落的液體或固體雜質(zhì)。 這些個(gè)的雜質(zhì)對(duì)三乙二醇脫水的影響是，游離水增加了六乙二醇溶液循環(huán)量、再沸器熱負(fù)荷和燃料使用量，溶解在二醇溶液中的液態(tài)烴或油(芳香烴或膠質(zhì))使二醇溶液的脫水能力降低，使二醇溶液起泡。供水井下的化學(xué)試劑，例如銦比特爾、氧化、壓裂液等，可以具有使二醇溶液發(fā)泡的腐食性。 如果堆積在再沸器的火管表面，也可以在火管表

10、面產(chǎn)生熱斑。 砂土、鐵銹、FeS等固體雜質(zhì)的腐蝕產(chǎn)物，將二醇溶液起泡，侵蝕閥和泵，能夠堵塞擱板和填充劑。 由此可知，進(jìn)口氣體洗滌器是二醇脫水裝置的關(guān)鍵設(shè)備。 處理量多的二醇脫水裝置大多在吸收塔前面設(shè)有氣體洗滌器，還設(shè)有過(guò)濾分離器。攜帶的鹽水和天燃?xì)庖黄鸩杉牡貙铀?中溶解著很多鹽類。 把鹽水溶解在二醇中可以使碳鋼，特別是不銹鋼發(fā)生腐蝕。 鹽在再沸器的火管表面堆積，也可以使火管表面產(chǎn)生熱斑(或局部過(guò)熱)或燒斷。 (1)在閃光分離器低壓下分離被二醇吸收的重?zé)N系瓦斯氣體，使重?zé)N不使二醇乳化，減少再生系精餾柱頂?shù)耐咚箽怏w和二醇損失量。 閃速分離器的壓力最好是0.350.52MPa，因?yàn)殚W速分離器可用作

11、燃料瓦斯氣體，而不會(huì)壓縮蒸汽，并保證分離后的富二醇在過(guò)濾煙嘴和貧富二醇熱交換設(shè)備等設(shè)備中流動(dòng)一盞茶壓力。 (2)再生精餾塔吸收塔的富二醇在再生塔精餾柱和再沸器內(nèi)再生。 再生塔可以使用大板塊式塔或者填料塔。 在精餾柱的頂部設(shè)置蒸發(fā)制冷盤管，能夠使水蒸氣的一部分凝結(jié)成為精餾柱的頂部的回流，能夠控制柱的頂部溫度，降低二醇損失量。 在沒(méi)有蒸汽排出的情況下，塔頂溫度控制在99；在有蒸汽排出的情況下，塔頂溫度控制在88。 回產(chǎn)水量為水蒸氣排放量約30時(shí)，從柱頂排出的水蒸氣中的二醇損失量非常小。 2 .再生系統(tǒng)的主要設(shè)備，(3)重沸器的作用是供給熱量，將富六乙二醇加熱到一定的溫度，使富六乙二醇吸收的水分汽化

12、，然后從支柱的頂部排出。 再沸器還提供回流熱負(fù)荷，彌補(bǔ)散熱損失。 二醇脫水裝置根據(jù)重釜器溫度控制再生深度和不良二醇濃度。 重釜器溫度和貧三乙二醇濃度的關(guān)系如右圖所示。 從右圖可知，釜溫度越高，要求貧二醇濃度越高，貧二醇濃度越高時(shí)，可采用工作團(tuán)隊(duì)萃取法、負(fù)壓法或共沸法。 四、影響工藝殘奧表選擇、脫水效果的主要因素有：二醇貧液濃度二醇吸收劑循環(huán)量； 吸收操作溫度和壓力的吸收塔和再生塔的梯田數(shù)等。 1 .根據(jù)溫度、壓力條件吸收過(guò)程的原理，溫度越低越有利于吸收。 但是，溫度過(guò)低(21 )二醇溶液的黏性系數(shù)過(guò)大時(shí)，起泡變多，擱板效率降低吸收溫度過(guò)高時(shí)，給料機(jī)中的水分量過(guò)高，同時(shí)也不利于吸收，二醇溶液的脫

13、水能力降低。 一般的吸收工作溫度是2738。 由于壓力對(duì)吸收過(guò)程的影響很小，所以對(duì)壓力沒(méi)有特別的要求。 貧二醇溶液的入塔溫度必須比塔內(nèi)空氣體溫高3 8度。 當(dāng)貧二醇溫度低于瓦斯氣體時(shí)，瓦斯氣體中的重?zé)N的一部分冷凝，促進(jìn)二醇溶液的氣泡。 相反，貧六乙二醇的溫度高于瓦斯氣體溫度8時(shí)，三乙二醇的損失和出塔干瓦斯氣體的露點(diǎn)不必要地大量增加。 從吸收平衡的原理來(lái)看，二元醇貧液的濃度越高，干天燃?xì)庵械暮吭降?，即天燃?xì)獾穆饵c(diǎn)溫度越低。 圖45是二醇貧液濃度與干瓦斯氣體平衡露點(diǎn)的相關(guān)系譜圖。 為了提高六乙二醇貧液的濃度，再生塔的操作應(yīng)在六乙二醇分解溫度以下，盡量提高再生塔的再沸溫度。 在三乙二醇的情況下，

14、重沸器溫度通常為177204。 以蒸汽萃取瓦斯氣體直接通過(guò)再沸器時(shí)，加入貧三乙二醇濃度達(dá)到99.6的貧液萃取柱后，從貧液萃取柱下方通過(guò)蒸汽萃取瓦斯氣體，貧三乙二醇濃度達(dá)到99.9。 2、六乙二醇貧液的濃度，右圖是吸收塔為2.5張理論板時(shí)的三乙二醇循環(huán)量與露點(diǎn)下降的關(guān)系。 由圖可知，貧液濃度越高，在同一循環(huán)量下露點(diǎn)下降越大。 循環(huán)量達(dá)到一定值后，增加循環(huán)量時(shí)露點(diǎn)下降的變化很小。 如果貧液濃度低，則提前到達(dá)循環(huán)量的影響少的區(qū)間。 3、三乙二醇循環(huán)量、吸收塔工藝補(bǔ)正算閃光分離器的工藝補(bǔ)正算再生精餾塔的工藝補(bǔ)正算換熱設(shè)備的工藝補(bǔ)正算例(自學(xué))、第三節(jié)六乙二醇脫水工藝補(bǔ)正算，一、吸收塔的工藝補(bǔ)正算，主要

15、有塔板(填料)形式和塔板數(shù)三乙二醇溶液循環(huán)量； 塔徑1 .吸收塔脫水量(負(fù)荷)的補(bǔ)正算法如下：從所請(qǐng)求的干瓦斯氣體的含水量，參照?qǐng)D27得到干瓦斯氣體露點(diǎn)，使該露點(diǎn)值減少36，參照?qǐng)D45得到不良三乙二醇的濃度。2、入塔的貧三乙二醇濃度，3、天燃?xì)獾膶?shí)際露點(diǎn)下降貧六乙二醇溶液的濃度確定之后，吸收塔的實(shí)際露點(diǎn)下降與吸收塔的理論板數(shù)和六乙二醇循環(huán)量有關(guān)，在滿足露點(diǎn)下降之前的問(wèn)題上，選擇適當(dāng)?shù)陌鍞?shù)和六乙二醇循環(huán)量，使產(chǎn)品的總消耗能量最低。 關(guān)于吸收塔的直徑，首先通過(guò)下式求出容許表觀速度，接著通過(guò)供給瓦斯氣體產(chǎn)水量求出塔徑。 二、閃存分離器的修正、三、再生塔精餾柱、再生精餾柱的理論板數(shù)一般為三塊，即重釜器

16、、填充段、回流冷凝機(jī)各一塊。 填充柱的塔徑可以由精餾柱的氣液負(fù)載和填充劑的流體動(dòng)力學(xué)性質(zhì)確定，并且四、重釜、一、重釜熱負(fù)載重釜熱負(fù)載可以根據(jù)脫水量由下式的經(jīng)驗(yàn)方程推算，二、重釜的尺寸可以由重釜以45.8kW/m2的熱流密度修正蒸汽發(fā)生面積最小長(zhǎng)度1067mm。 3 .蒸汽提取瓦斯氣體的使用量蒸汽提取瓦斯氣體的使用量可在圖46中確定。 根據(jù)要求的貧二醇純度，從圖中調(diào)查了蒸汽抽出的必要量。 采用工作團(tuán)隊(duì)瓦斯氣體可獲得高六乙二醇純度，但會(huì)增加操作費(fèi)用，因此請(qǐng)根據(jù)需要僅使用，使用三乙二醇在0.022m3/L以下的用量。 五、換熱設(shè)備、二醇脫水裝置的換熱設(shè)備包括精餾柱頂部的回流冷凝機(jī)、貧富二醇熱交換設(shè)備

17、和瓦斯氣體貧二醇熱交換設(shè)備。 決定這些個(gè)尺寸的原則如下。 1 .回流冷凝機(jī)回流冷凝機(jī)的熱負(fù)荷可以采用由二醇溶液吸收的水在重釜內(nèi)全部氣化所需要的熱負(fù)荷的2530。 2、貧富六乙二醇熱交換設(shè)備的貧六乙二醇和富六乙二醇進(jìn)口溫度通常是眾所周知的。 在確定富六乙二醇的出口溫度時(shí)，一般以富六乙二醇的入口溫度和富六乙二醇的出口溫度差為3350為原則，但富六乙二醇的出口溫度超過(guò)149時(shí)，請(qǐng)?jiān)谝坏?、貧二醇進(jìn)入吸收塔之前，通過(guò)干瓦斯氣體或空氣蒸發(fā)制冷，直至比出塔干瓦斯氣體高出6左右。 溫度過(guò)高時(shí)，最上層塔板上的二醇溫度增加，出塔干瓦斯氣體的含水量增加。 通過(guò)在出塔干瓦斯氣體中蒸發(fā)制冷貧二醇，可以防止貧二醇蒸發(fā)制

18、冷到比出塔干瓦斯氣體低的溫度。 貧二醇釋放熱交換設(shè)備的溫度必須比種子文件瓦斯氣體吸收塔的溫度高36。 因此，瓦斯氣體貧六乙二醇熱交換設(shè)備需要計(jì)算將六乙二醇從82 93蒸發(fā)制冷到43 49的大小。 補(bǔ)正熱負(fù)荷時(shí)，考慮到臟污熱阻抗和二醇循環(huán)量變動(dòng)的影響，請(qǐng)加上5 10的馀量。 3、瓦斯氣體貧二醇熱交換設(shè)備、二醇污染的原因和對(duì)策二醇質(zhì)量的最佳值、第四節(jié)二醇質(zhì)量對(duì)脫水操作的影響、一、二醇污染的原因和對(duì)策清潔、二醇損失過(guò)大防止或緩和設(shè)備腐蝕的關(guān)鍵是保持二醇清潔。 實(shí)際上，二醇在使用中會(huì)受到各種各樣的污染。 這些個(gè)污染的原因和解決辦法是：1.氧串聯(lián)系二醇容易氧化變質(zhì)，生成腐食性有機(jī)酸。 因此，應(yīng)該防止氧的串聯(lián)，也可以向脫水系統(tǒng)中注入抗氧化劑，其量為12g/L二醇。 2 .高溫分解富二醇在再生時(shí)溫度過(guò)高會(huì)分解(熱裂化)變質(zhì)。 因此，采用三乙二醇脫水時(shí)，再沸器的溫度必須