1、1化学工程与工艺工程设计仪陇净化厂天然气脱水项目西南石油大学 化学化工学院 工程设计报告2目录工程设计任务书 .1原料气(湿基) .1产品 .2第一部分 说明书 .31.1.总论 .31.1.1 项目名称、建设单位、企业性质 .31.1.2 编制依据 .31.1.3 项目背景和项目建设的必要性 .31.1.4 设计范围 .41.1.5 编制原则 .41.1.6 遵循的主要标准和范围 .41.1.7 工艺路线 .51.1.8 研究结论 .51.2.基础数据 .61.2.1 原料气和产品 .61.2.2 建设规模 .71.2.3 三甘醇脱水工艺流程 .71.3.脱水装置 .81.3.1 脱水工艺方
2、法选择 .81.3.2 流程简述 .91.3.3 主要工艺设备 .101.3.4 消耗 .121.3.5 三甘醇脱水及其优缺点 .141.4 节能 .141.4.1 装置能耗 .141.4.2 节能措施 .151.5.环境保护 .171.5.1 主要污染源和污染物 .17西南石油大学 化学化工学院 工程设计报告31.5.2 污染控制 .17第二部分 计算书 .192.1进 料 量 的 计 算 .192.2 参数的确定 .202.3 物料衡算 .242.4.热量衡算 .292.5.设备计算及选型 .302.6.设备一览表 .34第三部分 参考文献 .36第四部分 心得体会 .37西南石油大学 化
3、学化工学院 工程设计报告1工程设计任务书原料气(湿基)本工程原料气来自仪陇天然气净化厂脱硫装置的湿净化气，其气质条件如下：1）原料气的组成组成 %（mol）CH4 97.812C2H6 0.569C3H8 0.111i-C4H10 0.022n-C4H10 0.034i-C5H12 0.015n-C5H12 0.015n-C6H14 0.038N2 0.976H2 0.006O2+Ar 0.015CO2 0.087H2S 0.000H2O 0.296合计 100.00注：1）原料气不含有有机酸2）原料气处理量 12.8104m3/d3）原料气湿度 3036 C4）原料气压力 2.052.25
4、(g)aMP西南石油大学 化学化工学院 工程设计报告2产品拟建天然气脱水装置产品气为干净化天然气，该产品气质量符合国家标准天然气 （GB17820-1999）中二类气的技术指标。其有关参数如下：产品气产量 40104m3/d产品气温度 40 C产品气压力 1.92.1 aMPH2S 含量 20mg/m 3总硫含量（以硫计）200mg/m 3CO2含量 3%水露点 -8 C(在 2.1 条件下)aP西南石油大学 化学化工学院 工程设计报告3第一部分 说明书1.1.总论1.1.1 项目名称、建设单位、企业性质项目名称： 仪陇净化厂天然气脱水项目气 源： 龙岗一井建设单位： 中国石油西南油气田分公司
5、企业性质： 国有企业1.1.2 编制依据参考中华人民共和国石油天然气行业标准天然气脱水设计及规范 、 中华人民共和国标准化法 、 中华人民共和国标准化法实施条例 、 化工工业产品标准化工作管理办法 以及国家的有关规定。化工工业科技发展规划、计划及化工生产发展规划、计划。化工标准规划和化工标准体系表。跨年度的计划项目和调整后能够转入到本年度计划的项目。上级机关及生产、科研、使用、外贸等部门和单位急需制定标准的项目。天然气是目前最具有前途的新兴能源。目前龙岗气田已经打了 1#、2#、3#共三口井，其中 1#井日产天然气 120 万立方米，日处理天然气量600 万立方米的龙岗试采工程天然气净化厂也已
6、经开工建设，预计 08 年建成投产。龙岗气田的开发将有助于泸天化、川化股份、赤天化、云天化的起源保障，生产装置的开工率提高随着龙岗气田的开发，资源所在地的地方利益会得到，在天然气各省分配计划中，资源所在地的合理用气需求将会得到满足。泸天化、川化股份的起源将得到保障，装置的开工率将提高。同样随着龙岗气田的开发，天然气供应增加，处于同一天然气管网内的赤天化、云天化的天然气供应量也将增加，其生产装置的开工率也将提高。1.1.3 项目背景和项目建设的必要性1.1.3.1.项目背景西南石油大学 化学化工学院 工程设计报告4中石油建设的龙岗试采工程天然气净化厂计划于 2007 年开工，2008 年全部建成
7、投产，是年脱硫 600 万方的厂，在四川石油管理局属于中型厂，该项目在国内外同行业种属于大型工程，属清洁能源生产，工程符合国家产业政策。该企业主要是依托南充、达州、巴中等川东北片区丰富的天然气资源，建设一座高含硫天然气净化厂，计划选址时仪陇县阳通乡二郎庙村，厂址距离该县的立山镇约 2.5 公里，距阳通乡集镇 1 公里，距仪陇县城直线距离 50 公里。工厂总占地面积 500 亩，工程计划投资 5 亿元以上，每天处理天然气 600 万立方米左右。1.1.3.2.项目建设的必要性天然气中含有大量的水蒸气，天然气脱水是防止水合物形成的根本措施。天然气脱水尤其是脱除天然气集输过程中的水蒸气是天然气集输系
8、统中的关键。该项目为清洁能源生产，在国内外同行业种属于大型工程，工程符合国家产业政策。工程在可行性研究中，对厂址选择、工艺技术等问题都进行了充分的考察和论证，尽可能避开环境敏感点，并采取了一系列减轻环境影响及环境风险、保护生态和防止水土流失的工程技术措施。有关部门指出，龙岗试采工程天然气净化厂的建成，还将大大促进四川南充石化工业的快速发展。1.1.4 设计范围原料气处理量 12.8104m3/d 产品气产量 4010 4m3/d1.1.5 编制原则认真贯彻执行国家关于环境保护的方针政策，遵守国家有关法规，规范，标准。天然气的含水量以单位体积天然气中所含的水汽量来表示的，有时也用天然气的水露点来
9、表示。天然气的水露点是指在一定的压力条件下，天然气与液态水平衡时的温度。一般要求天然气水露点比输气管线可能达到的最低温度还低 5-6。往往还要求输送温度不超过 49，对输送压力无严格要求。此外，还有以下要求：操作管理方便、技术要求简单，最大程度地实现自动化控制，管理、维护简单方便，宜于长期使用。设备选型要综合考虑性能，价格因素，设备要求高效节能，噪音低，运行可靠，维护管理简便。无二次污染，清洁及安全生产原则。1.1.6 遵循的主要标准和范围(1)石油天然气工程设计防火规范 （GB50183-2004）西南石油大学 化学化工学院 工程设计报告5(2)爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 （GB50
10、058-92）(3)大气污染物综合排放标准 （GB16297-1996）及国家环境保护局环函199948 号关于天然气净化厂脱硫尾气排放执行标准有关问题的复函(4)工业企业噪声控制设计规范 （GBJ87-85）(5)气田天然气净化厂设计范围 （SY/T0011-96）(6)用标准孔板流量计测量天然气流量 （SY/T6143-2004）(7)石油化工企业自动化仪表选型设计规范 （SY3005-1999）(8)石油天然气工程总图设计范围 （SY/T0048-2000）(9)中华人民共和国石油天然气行业标准天然气脱水设计规范1.1.7 工艺路线经脱硫后的天然气仍含有大量的水分需脱除，以满足天然气水露
11、点的技术指标。天然气脱水的方法溶剂法、固体吸附法等。从以下几方面对比吸收法与吸附法脱水。吸收法的建设费用低。 吸收法操作费用低。吸收塔的压降小，而且吸收法脱除单位质量水的再生热小。吸收法甘醇再生在常压下进行，补充甘醇容易。吸附法更换吸附剂时需中断生产，有时影响向下游连续供气。吸收装置脱水深度低。只能将天然气脱水至露点-40左右；吸附法，特别是分子筛能将气体含水脱至满足天然气深冷加工的要求。气流中重烃、H2S、CO2 等易使吸附剂中毒，丧失活性在本次工程设计选择溶剂吸收法脱水。工艺路线为：原料天然气经过入口分离器去除其中的大部分液固杂质，然后经过吸收塔脱除其中的水蒸气，得到干气；溶剂经过吸收塔后
12、由贫液变为富液，需要到再生塔进行高温低压脱除溶解在其中的水分，从而得到贫液，并继续用作吸收剂，从而完成一个工艺循环。西南石油大学 化学化工学院 工程设计报告61.1.8 研究结论由上可知，能达到干气露点要求的前提下，溶剂吸收脱水比吸附脱水好，常用于管输天然气的处理。但要求天然气深度脱水的情况采用分子筛法脱水。本次设计采用溶剂吸收脱水法。1.2.基础数据1.2.1 原料气和产品1.1.2.1 原料气（湿基）组成及相关物性常数组分 Mol% Tc,K Pc,Mpa 相对分子量H2S 0.000 373.2 8.936 34CO2 0.087 304.2 7.377 44H2O 0.296 647.
13、1 21.83 18CH4 97.812 190.6 4.6 16C2H6 0.569 305.4 4.884 30iC4H10 0.022 408.1 3.799 58nC4H10 0.034 425.2 3.647 58N2 0.976 126.2 3.394 28H2 0.006 33.2 1.280 2O2+Ar 0.015 154.6 5.046 32注：1）原料气不含有机硫2）原料气处理量 13104m3/d3）原料气温度 3036 C西南石油大学 化学化工学院 工程设计报告74）原料气压力 2.052.25MPa (g)5）产品拟建天然气脱水装置产品气为干净化天然气，该产品气质量
14、符合国家标准天然气 （GB17820-1999）中二类气的技术指标。其有关参数如下：产品气质量 40104m3/d产品气温度 40 C产品气压力 1.92.1MPaH2S 含量 20mg/m 3总硫含量（以硫计）200mg/m 3CO2含量 3%水露点 -8 C(在 2.1MPa 条件下)1.2.2 建设规模根据中国石油西南油气田分公司编制的该区域气田开发部署情况，结合该区域内现有净化厂处理能力及应急能力调配方案，本工程天然气总处理规模确定为150103m3/d,年开工时间按 8000 小时计。1.2.3 三甘醇脱水工艺流程甘醇脱水装置主要由吸收系统和再生系统两部分组成。工艺过程的核心设备是吸收塔。天然气脱水过程在吸收塔内完成，在再生塔内完成甘醇富液的再生。原料天然气从吸收塔的底部进入，与从塔顶进入的甘醇贫液在塔内逆流接触，脱水后的天然气从吸收塔顶部离开，甘醇富液从吸收塔底部离开，富液经过再生塔顶部冷凝器的盘管升温后进入闪蒸罐，离开闪蒸罐的儿液相经过过滤器过滤后流入贫/富液换热器、缓冲罐，进一步升温后进入再生塔。在再生塔内经过加热时甘醇富液中的水分在低压、高温下脱除，再生后的贫液经贫富液换热器冷却后，经甘醇泵泵入吸收塔顶部循环使用。其工艺流程图如下：
