1、天然气三甘醇脱水装置操作与维护手册概要天然气三甘醇脱水装置操作及维护手册 一、概述 二、装置工艺技术规格及技术参数 三、工艺流程 四、工艺设备 五、自控仪表设备 六、装置开车及运行 七、常见故障分析及排除 八、 附录一、概述 在地下的地层温度和压力下，天然气内含有饱和水汽。由于水汽的存在，天然气管输过程中往往会造成管道积液，降低输气能力及降低热值，加速天然气中H2S和CO2对钢材的腐蚀。即使在天然气的温度高于水的冰点时，水也可能和气态烃形成烃类的固态水化物，引起管道阀门堵塞，严重影响平稳供气。 因此从地下储气库出来的天然气在管输前必须脱除其中的水份。天然气中的饱和含水量取决于天然气的温度，压力
2、和气体组成等条件，天然气中的含水量可用每一立方米天然气中所含水份的克数来表示，也可用一定压力下该含水量成为饱和含水量时天然气的温度来表示，该温度称为一定压力该天然气的水露点温度。表1-1给出了不同压力下天然气中含水量与天然气水露点的关系：表11不同压力下天然气含水量与水露点的关系露点天然气含水量 mg/m34.5MPa5.0MPa5.5MPa6.0MPa6.5MPa7.0MPa7.5MPa8.0MPa1031428625724222321020019252101951801701601521421340160150140120115112108105-5114105968882807572-1
3、08075676460575452 天然气脱水的方法有很多种，压缩冷却是常用的降低气体中水含量的方法。有些井场，可利用天然气的压能获取低温以达到所要求的水露点及烃露点。气田集输与净化厂使用的天然气脱水方法主要是三甘醇溶剂吸收法。这是天然气工业中应用最广泛的脱水方法。三甘醇的物理性质表12分子式CH2oCH2CH2oHCH2oCH2CH2oH相对分子量150.2凝固点 -7.2沸点（101.3kpa）285.5密度（25）kg/m31119溶解度全溶闪点 177燃点 165.6蒸汽压（25）pa1.33粘度（20）mpa.537.3 （60）mpa.59.6比热容KJ/(kg.k)2.20理论热
4、分解温度 206.7 三甘醇凝固点低热稳定性好，易于再生，蒸汽压低，携带损失小，吸水性强。 沸点高，常温下基本不挥发，毒性很轻微，使用时不会引起呼吸中毒，与皮肤接触也不会引起伤害。 纯净的三甘醇溶液本身对碳钢基本不腐蚀，发泡和乳化倾向相对较小。 三甘醇脱水是一个物理过程，利用三甘醇的亲水性，在吸收塔中天然气与三甘醇充分接触，天然气中水份被三甘醇吸收，降低了天然气中含水量。吸收了水份的三甘醇（富甘醇）进入再生系统加热再生除去吸收的水份成为贫甘醇而循环使用。 二、装置工艺技术及参数（单套） 21、装置天然气最大处理量 150104m3/d； 22、装置最小处理量 50104m3/d； 23、吸收塔
5、天然气入口压力 6.3Mpa8.8Mpa 24、吸收塔天然气入口温度 1648 25、天然气组份（mol%）组 份mol % 组 份mol %C196.1 jC50.03C21.74 jC5C30.58 C60.09jC40.28 OC20.62nC4 N20.56 注：天然气中含饱满和水和甲醇（操作条件下）26、脱水装置满足的工况点：工况处理量104m3/d装置操作压力Mpa(G)进装置温度外输气水露点干气出装置温度1508.735-5452150735-531508.7431341506.316-527、高压天然气处理设备的设计压力为10Mpa三、工艺流程 从气井采出的天然气经过滤分离器分
6、离掉其中微米级，亚微米级的液滴后，以小于10Mpa的压力进入脱水装置三甘醇吸收塔。31、净化部分 呈饱和状态的湿天然气由吸收塔下部进入吸收塔的气液分离腔，分离掉因过滤分离器处于事故状态时可能被带入吸收塔的游离液体。 经过吸收塔升气管进入吸收段。在吸收段自下而上在8层泡罩盘上与从塔顶部进入的贫三甘醇充分接触，传质交换进行脱水。脱除掉水份的天然气经塔顶捕雾丝网除去大于5m的甘醇液滴后出塔。 出塔后经过套管式换热器，与进塔前热贫甘醇换热，以降低进塔三甘醇的温度。换热后，天然气经过阀2、阀102、阀3进入外输管道。阀1为旁通阀在维修阀102时使用。其中阀102为基地式气动薄膜调节阀，因此调节控制吸收塔
7、的运行压力为一设定值。阀68、79为净化气检测取样阀。32、三甘醇循环再生部分 吸收了天然气中水份的富三甘醇从吸收塔流出经阀5、阀6（阀7）Y型过滤器滤3（滤4）进入KIMRAY泵-1（泵-2）； 富三甘醇从泵1（泵2）低压出口出泵后，经阀8（阀9）进入富液精馏柱（三甘醇再生塔）柱顶回流冷却盘管。与重沸器内产生的热蒸汽换热，提供柱顶回流冷量后被加入至约50左右，出盘管进入三甘醇闪蒸罐。阀10为柱顶回流冷却盘管的旁通阀。调节阀10可调节柱顶回流比。 富甘醇在闪蒸罐内由于升温和降压的作用（蒸闪罐压力控制在0.4Mpa0.6Mpa）溶解在三甘醇内的烃类气体及其它气体被闪蒸出来，同时作为KIMRAY泵
8、动力气的天然气也从三甘醇中分离出来，这部分气体作为重沸器燃烧器的燃料气。 阀蒸罐设有三甘醇液位控制器LIC102，通过液位控制液位阀（阀109）控制阀蒸罐液位恒定在一定位置。 阀13为液位控制阀旁通阀供控制阀维修时使用。 阀31、阀84、阀85为闪蒸罐，油阀。 在吸收塔内压力较高，由于冬季塔外壁的冷却作用，对于重烃含量较高的天然气会有烃液析出，烃液与三甘醇经KIMRAY泵进入闪蒸罐后，会在闪蒸罐内液体上表面飘浮一层凝析油，此时可能闪蒸罐内液位临时提高，并经阀31除三甘醇表面的浮油。阀84、阀85为蓖油时检查油是否蓖尽，防止三甘醇跑失时使用，富三甘醇出闪蒸罐后经阀11、阀109、阀12（阀13为
9、旁通阀）阀14进入滤布过滤器，过滤掉液体中的大于5m的固体杂质，经阀15出滤布过滤器，阀16为滤布过滤器旁通阀。 经阀17进入活性炭过滤器，通过活性炭进一步吸附掉溶解于三甘醇中的烃类物质及三甘醇的降解物质。经阀18出活性炭过滤器。阀19为活性炭过滤器旁通阀。进板式贫富液换热器，与三甘醇重沸器下部换热缓冲罐出来的高温贫三甘醇换热，升温至100左右经阀20进入重沸器换热缓冲罐内之换热盘管，与缓冲罐内贫甘醇换热升温至120130出盘管进入富液精馏柱。在精馏柱下部三甘醇重沸器内，三甘醇被加热至198，并经过精馏柱的分馏作用，三甘醇中的水份分离出来从精馏柱顶部排出。浓度约为99%的贫甘醇由重沸釜内贫液汽
10、提柱溢流至下部，三甘醇换热缓冲罐。在贫液汽提柱中通过干气的汽提作用，进入换热缓冲罐的贫甘醇浓度达到99.599.8%。 在换热缓冲罐中，温度约198的贫甘醇与缓冲罐换热盘管内的富甘醇换热，并由于缓冲罐外壁的散热，温降至150130出缓冲罐。 经阀21进板式贫富液换热器与富甘醇换热。温降至60左右，出换热器，经阀23（阀22）过滤器滤5（滤6）进KIMRY泵1（泵2）。贫三甘醇由KIMRY泵泵至塔压出泵经阀25（阀24）止回阀。阀29、阀27进入吸收塔外部套管式气液换热器套管管层。与出塔气体换热冷却后由套管上部进入吸收塔顶部，KIMRY泵出口三甘醇有一支路经阀26至富液精馏柱，此流程为装置投产时
11、将三甘醇由缓冲罐打入重沸器时使用。 33、燃料气及汽提气流程 由吸收塔出口干气管段引出一股干气，经阀45进三甘醇重沸器下部换热缓冲罐干气加热管，被贫三甘醇加热后，经自力式压力调节阀，阀103节流至0.3Mpa进燃料气缓冲罐。 出燃料气缓冲罐后，一路经阀46及汽提气流量计FI102进入重沸器加热后进入贫液汽提柱下部作为贫液汽提气。 另一路经止回阀阀54，经自力式压力调节阀稳压至o.o5Mpa左右，经高温切断阀阀107、温度控制阀阀108及阀49进入重沸器燃烧器，作为重沸器的燃料气。 阀87为燃烧器母火供气阀。阀101为高温切断阀阀107的旁通阀。 重沸器燃烧器的另一路燃料气是三甘醇闪蒸罐的闪蒸气
12、。闪蒸罐顶部出来的闪蒸气经阀52与来自燃料气缓冲罐的燃料气汇合作为重沸器燃料气。 34、仪表风流程 站内压力约1Mpa的仪表风进装置后经阀47并经自力式压力调节阀阀104稳压至0.3Mpa进仪表风缓冲罐。出缓冲罐后经阀48及仪表风过滤器（滤7）至装各气动控制设备。 35、排污系统 吸收塔塔底排污物经阀4、阀30至站内排污系统。 闪蒸罐底排污经阀32、阀33；滤布过滤器底排污经阀34、阀35；活性炭过滤器底排污经阀36、阀37；重沸器底排污经阀38、阀39；换热器冲罐底排污经阀41、阀42。以上各排污点排污汇合进入三甘醇再生橇排污总管后至站内排污系统。焚烧炉排污经阀50至站内污水罐。 36、放空
13、系统吸收塔进气管线上设安全阀阀57。进塔气压超压（9.8Mpa）时经阀57至站内放空系统。闪蒸罐超压时（1Mpa）罐内气体经阀56至橇放空总管闪蒸罐运行压力0.6Mpa时闪蒸罐经放散阀阀105及止回阀阀53至橇放空总管。 燃料气缓冲罐超压时缓冲罐内气体经阀55进入橇放空总管。橇放空总管接至站内放空系统。37、自控系统 371、吸收塔压控制系统（PC-PV-101） 通过Fisher4195KB压力控制器控制气动薄膜调节阀6-657-ET（阀102）控制吸收塔压力6.3Mpa8.7Mpa。 372、闪蒸罐液位控制系统（LC-LV102） 通过Fisher2502249V液位控制器控制Fisher
14、气动薄膜调节阀-667-EZ（阀109）控制闪蒸罐液位稳定在一定高度。 373、燃料气缓冲罐压力控制（PV102） 通过Fisher627WCBNPT自力式压力调节阀（阀103）控制阀后燃料气缓冲罐压力为0.3Mpa0.5Mpa。 374、仪表风缓冲罐压力控制（PV-105） 通过Fisher627WCBNPT自力式压力调节阀（阀104）控制阀后燃料气缓冲罐压力为0.3Mpa。 375、闪蒸罐散放压力控制（PV-104） 通过Fisher630RWCBNPT自力式压力调节阀（阀105）控制阀前闪蒸罐散放压力为0.5Mpa0.6Mpa。 376、三甘醇重沸器内三甘醇重沸温度控制（TC-TV-10
15、3）通过KimrayT-18温度控制器控制Fisher-D4温控阀（阀108），控制燃烧强度，控制三甘醇重沸温度在196200。 377、三甘醇重沸器内三甘醇高温控制（TS-TSV-103） 通过KimrayT-12M温度控制器控制Fisher-119高温切断阀（阀107）当重沸器内三甘醇温度被加热至202204时切断阀107，从而切断了燃烧器燃料气的供给。 378、燃烧器母火（长明火）熄灭切断燃料气控制（BS-TSV-103） 通过KimrayH-18-PG火焰检测器控制Fisher-119高温切断阀（阀107），当母火熄灭时，切断燃料气。 379、燃料气稳压控制（PV-103） 通过Fis
16、her-627-WCB-NPT自力式压力调节阀（阀106）稳定阀后燃料气压力为0.5Mpa。 3710、远传检测变送点共九个，运行参数引入站控DCS系统监示和报警。检测点和仪表配置如下：1）、天然气出脱水橇温度检测变送：TRY/PRG/4-20mA/10-30DC/LH2MS； 2）、天然气出脱水橇压力检测变送：3051CG 420mADC； 3）、闪蒸罐压力检测变送：3051CG 420mADC； 4）、燃烧器熄灭报警检测压力变送：3051CG 420mADC； 5）、重沸器温度检测变送：TRY/PRG/4-20mA/10-30DC/LH2MS； 6）、三甘醇贫液进泵温度检测变送：TRY/P
17、RG/4-20mA/10-30DC/LH2MS； 7）、闪蒸罐液位检测变送：3051CG 420mADC； 8）、自耗气流量检测变送：TDS-25B-0.5/1.6 RS485； 9）、气提气流量检测变送： TDS-20B-0.5/1.6 RS485； 以上检测变送仪表防爆等级均大于等于ExdIIBT4，防护等级大于等于IP65。四、工艺设备 41、三甘醇吸收塔（总图见附图 ） 设计压力： 10Mpa 设计温度： 50； 塔板型式： 圆泡罩塔盘 塔盘数： 8块 总高： 9714mm 塔内径： 1200 mm 塔壁厚： 44 mm 质量： 15773kg 材质： 筒体及封头 16MnR 接管及法
18、兰 16Mn111 塔下部为气液分离段，因天然气进塔前已经过过滤分离器分离，塔下部分离段只能分离出自过滤器至吸收塔间沿程温降，从湿天然气中析出的很少量气体。因此分离段只设就地液位显示及手动排污。分离段设置丝网捕雾器，进塔天然气经过丝网捕器后，从升气管进入塔板吸收段。经过8层泡罩塔盘后从塔顶出塔，塔顶设丝网捕雾器捕捉可能被天然气携带的三甘醇微滴。 三甘醇从塔上部三甘醇贫液进口进入吸收塔，经过各层塔盘降温管下降至升气管腔，由三甘醇富液出口出塔。 42、气体贫三甘醇换热器 设计压力：10Mpa； 设计温度： 管程 60；壳程 80； 总长： 7480mm； 换热段长度： 5906mm； 内管管径：
19、16810； 外套管管径：27314； 内、外管材质： 16Mn； 法兰材质： 16Mn111； 气体贫三甘醇换热器为套管式换热器。内管内介质为出吸收塔天然气。外套管内介质为进塔贫三甘醇。 43、三甘醇富液闪蒸罐 设计压力： 1.0Mpa； 设计温度： 80； 内径：800mm； 壁厚： 6mm； 总高： 2701mm； 质量： 475kg； 材质： 封头、筒体16MnR，接管20#，法兰20 II； 富三甘醇在闪蒸罐内闪蒸分离出在吸收过程中溶解在甘醇内的气体以及驱动Kimray泵的动力气。 罐顶部设有丝网捕雾器，捕捉闪蒸汽中携带的三甘醇微滴。罐侧面设有液位控制器接口，安装Fishtr2502
20、C-249V液位控制器。通过控制器在罐内浮筒所受三甘醇浮力的大小来控制闪蒸罐内三甘醇液位。 44、三甘醇滤布过滤器 设计压力：1.0Mpa； 设计温度： 85； 筒体直径：3258 mm； 筒体高：1340mm； 总高：1540mm； 质量： 143kg； 材质： 封头 20R，筒体 20#， 法兰20 II； 滤布过滤器内置GLY80925型滤芯4根，最大容许三甘醇通过量为3200 kg/h。 滤布过滤器上设置差压计，进出口最大容许压降0.1Mpa。 45、三甘醇活性炭过滤器 设计压力：1.0Mpa； 设计温度： 85； 筒体直径：3258 mm； 筒体高：1340mm； 总高：1540mm
21、； 质量： 170kg； 材质：筒体 20#，封头 20R，法兰20 II； 活性炭过滤器置GLH272型活性碳滤芯2只，过滤器最大容许三甘醇通过量为2240 kg/h。 过滤器上设置差压计，进出口最大容许压降0.1Mpa。 46、燃料气缓冲罐 设计压力：1.0Mpa； 设计温度： 70； 筒体直径：3258 mm； 总高： 1020mm； 质量： 116kg； 材质：筒体 20#，封头 20R，法兰20 II； 47、仪表风罐 设计压力：1.1Mpa； 设计温度： 50； 筒体直径：3258 mm； 总高： 1020mm； 质量： 116kg； 材质：筒体 20#，封头 20R，法兰20 I
22、I； 48、三甘醇重沸器 三甘醇重沸器由富液精馏柱、重沸加热罐、换热缓冲罐三部分构成。 设备总高：7100 总重（未充液）：5140kg； 481富液精馏柱 设计压力：常压； 设计温度： 120；直径：4269 mm； 高度： 4300mm； 质量： 579kg； 材质：筒体 20#，封头 20g，法兰20 II； 柱上部设有换热盘管由484 钢管绕制而成。经重沸加热罐产生的蒸汽与盘管内富甘醇换热，冷却产生凝液给柱顶产生回流。 柱内填充散堆填料，填料为DN25不锈钢矩鞍环填料高度1800mm。 482重沸加热罐 设计压力：常压； 设计温度： 220；筒体直径：102010 mm； 筒体长度：5
23、000mm； 质量： 2814kg；材质：20g；重沸罐内设置火管，采用天然气燃烧直接加热三甘醇，火管为3778 20g钢管，U型二回程，火管面积9.5m2。 重沸罐端部设置贫富汽提柱。贫液汽提柱直径3258 mm，内填DN25不锈钢矩鞍环散堆填料，填料高度1150mm。 贫液汽提柱伸入重沸罐下部换热缓冲罐内，重沸罐内贫甘醇由汽提柱顶部溢流至汽提柱流入换热缓冲罐内。 汽提气在重沸罐中加热后经汽提气管道伸入贫液汽提柱下部。 483换热缓冲罐 设计压力：常压； 设计温度： 200；筒体直径：92010 mm； 筒体长度：4500mm； 质量： 2465kg；材质：20g； 换热缓冲罐内设置一组换热
24、盘管，盘管用钢管20g484 mm煨制，盘管换热面积12m2。 流经盘管内的富甘醇与缓冲罐内贫甘醇换热，使得出缓冲罐贫甘醇温度低于150，以适应可拆板式贫富液换热器的最高使用温度。 484燃烧器 重沸器燃烧器为单头负压引射式燃烧器； 额定功率： 300kw； 炉前负压： 25Pa； 供气额定压力：40Kpa； 燃料气： 天然气； 燃烧器中设有主火燃烧嘴，母火燃烧火嘴。母火火焰探测棒及进空气阻火器。 49、甘醇循环泵（工作原理图见附图） 甘醇循环泵（工作原理图见附图） 甘醇循环泵每套装置设两台，一台运行，一台备用。 甘醇循环泵为KIMARY泵 型号：45015PV； 泵最小流量：600L/h；
25、泵最大流量：1700L/h； 泵最小工作压力：2.8Mpa； 泵最大工作压力：10.4Mpa； 三甘醇最高允许进泵温度：93； 三甘醇泵以吸收塔内高压三甘醇及一部分高压气体作为循环动力，使三甘醇在再生橇内进行再生循环并将贫甘醇泵入三甘醇吸收塔。其工作原理如下： 来自吸收塔的富液（黑色）进KIMARY泵（红色）经通道4经泵速控制阀至左活塞缸的左端，推动活塞向右移动。再生好的三甘醇贫液（蓝色）由左活塞缸的右端经出口止回阀被泵入吸收塔。 同时右活塞缸的活塞向右移动，重沸器下部换热缓冲罐内的贫液（绿色）经吸入口止回阀吸收右活塞缸左端活塞腔内。 此时右活塞缸右端活塞腔内的三甘醇富液（黄色）经泵右端出口经
26、泵速控制阀，经通道5、通道6泵至三甘醇再生系统。 当泵的活塞向右的行程接近终点时，活塞杆上的定位环就会与控制器右端接触，推动泵的D形滑块右移。从而打开通道1，连接通道口2和3。这样，导向活塞左端的富液（红色）从通道2至通道3排到低压富液（黄色）系统中。 此时由吸收塔进泵的高压富液经通道1进入导向活塞右端，推动导向活塞向左移动，并带动导向D形滑块向左移动。从而打开通道口5，连通通道口4、6。 在新的位置，由塔进泵的富甘醇由通道5进入右活塞缸的右活塞腔，推动活塞由右向左运动。在相反的方向上重复上面的程序。 同步控制进出液两个泵速控制阀的开度。可控制泵活塞向左或向右完成一次冲程的时间，从而控制泵的三
27、甘醇循环量。单位时间完成的冲程次数与泵循环量的关系图见附图（ ）。 410、板式贫富液换热器（见附录） 板式换热器安装长度： 700mm； 板组装长度： 300mm； 板宽： 320mm； 板高： 832mm； 质量： 170kg； 换热面积： 9.96m2； 总传热系数： 431W/ m2.； 贫三甘醇流动阻力： 2Kpa 富三甘醇流动阻力： 3Kpa 介质允许最高温度： 150 设计压力： 0.6Mpa 型号： 舒瑞普GL13P 板片材质： 奥氏体不锈钢： AISI304 411焚烧炉 焚烧炉 总高： 7150mm 总重： 812kg 气液分离段：直径：92010 mm 高 1350mm
28、燃烧室 直径4126 mm 高 400mm五 自控仪表设备5.1重沸器温度控制和保护设备5.11温度控制器T18温度控制器是由不锈钢管温度传感器和温控开关组成。不锈钢管温度传感器用于检测温度的变化，不锈钢管内插低彭胀率合金导杆，与膜片或膜盒相连。当温度变化时，不锈钢管的长度发生变化，通过内插低彭胀合金导杆的作用，打开和关闭操作温控阀的气源，同时关闭和打开温控阀膜头的放空通道，使温控阀在重沸器温度低时打开供给燃气，重沸器温度高时关闭关断燃气，达到控制重沸器温度的目的。当重沸器温度低于温控器的设定温度时，如图球2关闭，球1打开，调节阀操作气源通过球2周围的间隙加到输出端，将阀门打开，燃气通过阀门进
29、入燃烧器对重沸器加热；随着加热的进行重沸器内甘醇温度升高，当温度高于温控器的设定值时，不锈钢管的长度增长，管内的低彭胀率合金导杆顶端的弹簧作用使膜片运动，首先关闭球1，然后打开球2，调节阀操作气源被切断，同时打开调节阀膜头的放空通道，调节阀关闭，切断燃烧器的燃气，甘醇停止升温，随着低温富甘醇的进入，重沸器温度降低，以上过程周期地进行，达到了控制温度的目的。T18工作温度范围：-34204 供气压力：530PSI5.12 高温切断控制器T12M和火焰监测控制器HT18PG高温切断控制器和火焰监测器控制着一个阀门即燃烧保护切断阀，该阀门为气开阀，即操作气源加在阀膜室时阀打开，操作气源关断并将膜室放空时阀关闭。高温切断器的操作气源来自火焰监测器的输出，因此当温度失控超过高温切断器的设定温度（203）时或燃烧器的长明火熄灭时，切断阀均动作关断燃气，达到了安全保护的目的。高温切断控制器上有一个手动复位钮，当发生切断保护后，复位钮下落，再次点燃长明火时需将手动复位钮上推，切断阀才能得到操作气源打开，向燃烧器供给燃气。高温切断控制器T12M是在T18的基础上增加了一个复位机构，当温度超过设定的切断温度时,不锈钢管伸长,带动膜片装配件首先关闭求1，打开球2，复位机构内的
