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天然氣脫水的方法有低溫分離 天然氣低溫分離脫水工藝流程

生活經驗天然氣

第2章 天然氣脫水工藝
2.1 天然氣脫水概述
自地層采出的天然氣及脫硫后的天然氣中一般都含有飽和水蒸氣，水分的存在會給天然氣的輸送和加工造成困難 。天然氣在輸送和加工時需要冷卻的溫度越低，對其含水量的要求就越嚴格 ， 因此必須對天然氣進行脫水處理，以達到規定的水汽含量指標 。天然氣中的含水量有兩種表示方法，即“絕對含水量”及“露點溫度” 。絕對含水量指單位體積天然氣中含有的水汽質量；露點溫度指在一定壓力下，天然氣中的水蒸氣開始冷凝結露的溫度 。一般情況下管輸天然氣的露點溫度應比輸氣管線最低環境溫度低5～10℃ 。
用于天然氣脫水的方法有多種 ， 可分為溶劑吸收法、固體吸附法、直接冷卻法和化學反應法等，其中化學反應法在天然氣工業中用的極少，而溶劑吸收法、固體吸附法較為普遍 。隨著科學研究和科學技術的發展，在傳統的天然氣脫水方法不斷得到完善和提高的同時，對新的脫水工藝也不斷進行探索 ， 如當前天然氣脫水工業中的膜分離法就是一種新型的脫水方法 。
天然氣的“脫水”是指脫除水蒸汽 。所有的天然氣都在某種程度上含有水蒸汽 。天然氣要脫除水蒸汽的原因是：
1、水和天然氣能形成固體水合物，堵塞設備；
2、含液態水的天然氣具有腐蝕性，尤其是當天然氣中含有CO2和H2S時更為嚴重；
3、天然氣中的水蒸汽在管線中凝析，可能形成段塞流 。
2.2 天然氣脫水方法
天然氣脫水的方法一般包括低溫法、溶劑吸收法、固體吸附法、化學反應法和膜分離法等 。低溫法脫水是利用高壓天然氣節流膨脹降溫或利用氣波機膨脹降溫而實現的 ， 這種工藝適合于高壓天然氣；而對于低壓天然氣，若要使用則必須增壓，從而影響了過程的經濟性 。溶劑吸收法和固體吸附法目前在天然氣工業中應用較廣泛 。
以下簡要介紹溶劑吸收法和固體吸附法 。
2.2.1 溶劑吸收法
溶劑吸收法脫水是目前天然氣工業中應用最普遍的方法之一 。其利用吸收原理，采用一種親水的溶劑與天然氣充分接觸，使水傳遞到溶劑中從而達到脫水的目的 。
溶劑吸收法中常采用甘醇類物質作為吸收劑，在甘醇的分子結構中含有羥基和醚鍵，能與水形成氫鍵 ， 對水有極強的親和力 ， 具有較高的脫水深度 。
1、甘醇脫水
在天然氣氣脫水工業中曾成功應用的甘醇是：乙二醇（EG）、二甘醇（DEG）、三甘醇（TEG）和四甘醇（TREG） 。最早用于天然氣脫水的甘醇是二甘醇，由于受再生溫度的限制，貧液質量分數一般為95%左右，露點降較低；而三甘醇再生容易，貧液質量分數可達98%~99%，具有更大的露點降，且運行成本較低，因此得到了廣泛應用 。
2、甘醇脫水工藝流程
（1）無硫天然氣的甘醇脫水工藝
甘醇脫水過程一般都是連續的，其典型的工藝流程是三甘醇脫水工藝流程，用于處理井口無硫天然氣或來自醇胺法裝置的凈化氣 。
TEG脫水裝置主要由吸收系統和再生系統兩部分構成，工藝過程的核心設備是吸收塔 。天然氣脫水過程在吸收塔內完成，再生塔完成三甘醇富液的再生操作 。
原料天然氣從吸收塔的底部進入，與從頂部進入的三甘醇貧液在塔內逆流接觸 ， 脫水后的天然氣從吸收塔頂部離開，三甘醇富液從塔底排出，經過再生塔頂部冷凝器的排管升溫后進入閃蒸罐，盡可能閃蒸出其中溶解的烴類氣體，離開閃蒸罐的液相經過過濾器過濾后流入貧/富液換熱器、緩沖罐，進一步升溫后進入再生塔 。在再生塔內通過加熱使三甘醇富液中的水分在低壓、高溫下脫除，再生后的三甘醇貧液經貧/富液換熱器冷卻后 ， 經甘醇泵泵入吸收塔頂部循環使用 。
（2）含硫天然氣的甘醇脫水工藝
對于H2S含量較高的天然氣 ， TEG法不適合處理高含H2S的天然氣 ， 需采用特殊的甘醇脫水流程 。該流程在再生塔前設置富液汽提塔 ， 解吸出H2S并返回吸收塔 ， 與CH4等烴類一起輸送到脫硫脫碳裝置 。
處理含硫天然氣的裝置一般建在井??，处理量不太大?，盡量采用撬裝裝置 。
2.2.2 固體吸收法
當液體與多孔的固體表面接觸時，由于流體分子與固體表面分子之間的相互作用，流體分子會被吸附在固體表面上，導致流體分子在固體表面上含量增多，這種現象稱為固體表面的吸附現象 。固體吸附法就是利用多孔固體顆粒選擇性地吸附流體中一定組分在其內外表面上，從而使流體混合物得以分離的方法 。具有一定吸附能力的固體材料稱為吸附劑，被吸附的物質稱為吸附質 。
目前，固體吸附法在化工、冶金、石油煉制和輕工業等部門獲得了廣泛的應用 。在天然氣加工中，脫水、脫硫過程都可以應用吸附法 。特別是吸附法脫水，由于其具有深度脫水高、裝置簡單、占地面積小等優點，在天然氣在深度脫水、深冷液化和海上平臺等方面居于不可動搖的地位 。
根據吸附劑表面與吸附質之間作用力的不同，吸附可分為物理吸附和化學吸附 。在實際過程中，有時物理吸附與化學吸附相伴發生，同一物質在低溫時物理吸附為主，在高溫時以化學吸附為主 。在通常的吸附分離中，主要是物理吸附 。
2.3 脫水裝置設計
此次設計所選用的脫水裝置有：臥式過濾分離器、脫水吸收塔（塔頂捕霧器和塔板之間設冷卻盤管代替氣體-甘醇換熱器）、立式閃蒸罐、三甘醇再生塔（富液精餾柱頂設換熱盤管、塔頂設回流冷凝器、塔底設重沸器）、貧液汽提柱、緩沖罐（內設三甘醇貧富液換熱盤管）、三甘醇循環泵、三甘醇過濾器、三甘醇冷卻器、廢氣分液罐和灼燒爐 。
圖 2.1AutoCAD 繪制的工藝流程設計圖
（1-濕天然氣；2-出塔干氣；3-TEG 富液；4-閃蒸后的TEG 富液；5-TEG 富液再生；6-再生的TEG貧液；7-TEG 貧液進塔；8-閃蒸氣；9-含水氣；10-汽提氣；11-燃料氣；12-原料氣；13-污水至污水池；14-干天然氣至輸氣干線；15-補充TEG；16-循環冷水；17-循環回水；A-臥式過濾分離器；B-脫水吸收塔；C-閃蒸罐；D-富液精餾柱；E-重沸器；F-貧液汽提柱；G-緩沖罐；H-TEG 循環泵；I-TEG 冷卻器；J-TEG 過濾器；K-廢氣分液罐；L-灼燒爐）
工藝過程的中心設備是吸收塔，用泵將TEG泵人到吸收塔的頂部 ， TEG經過吸收塔時與氣流逆流接觸后向下沉動 ， 富TEG水溶液從塔底排出，再經過冷凝器的盤管升溫并過濾后，進入閃蒸罐閃蒸出富TEG中溶解的烴類組分，然后液相流人貧富甘醇換熱升溫并過濾后，進入脫水單元的再生器部分，在再生培內通過加熱使TEG吸收的水分在常壓下脫除從而提濃 ， 再生后的TEG經貧富甘醇換熱器冷卻后 ， 泵入吸收塔循環使用 。而濕天然氣由吸收塔底進入，進入洗滌器后自下而上與TEG接觸傳質，然后經塔頂分離器后外輸 。
1、入口分離器
一半以上的脫水裝置的問題都是由于入口氣體不夠充分洗滌而引發的 。
常見五種污染物是：
（1）游離水：水會增加甘醇的循環量、重沸器的熱負荷和燃料費用 。
（2）油或烴類：可溶解的烴會減弱甘醇的脫水能力．有游離水存在時不可溶的油會在換熱器的熱交換表面結焦，同時會增加甘醇的濃度 。
（3）帶入的鹽水：鹽溶解于甘醇中會腐蝕鋼材，特別是不銹鋼，容易引起重沸器火管穿孔 。
（4）添加劑：如腐蝕防護劑、酸化和壓裂液，這些物質易引起發袍、腐蝕和對火管造成熱腐蝕 。
（5）團體雜質：如砂、腐蝕產物(FeS、鐵銹等)，這些固體易引起發泡，侵蝕閥門和泵，堵塞塔板和填料 。
進口濕氣的完全洗滌是保證裝置安全生產的必要前提 。許多大的三甘醇脫水裝置都在吸收塔前設有分離器或洗滌器，可能的話．還設有過濾器 。洗滌器的負荷要能處理最大氣體流量的125％ 。
2、吸收塔
如圖[8]2.2所示，吸收塔由底部的洗氣段、中部的傳質或干燥段、頂部的甘醇冷卻和捕霧器組成 。
圖2.2甘醇吸收塔
濕天然氣切向進入塔底部一體化的氣體洗滌器，然后穿過絲網捕霧器以去除隨氣體帶入的殘余液體顆粒 ， 通過這樣的兩級處理使可能進入甘醇體系的污染物最小化 。一體化的氣體洗滌器是對入口分離器的補充，它不能代替入口分離器 。
在干燥段，氣體由下而上與由上而下三甘醇進行逆流接觸，一般需4～12層泡罩塔板或浮閥塔板 ， 盡管浮閥塔比泡罩塔有較高的效率，但由于泡罩在低氣速下不致漏液，且適合粘性液體 。因此，實際過程中，往往采用泡罩塔板 。
甘醇趨向于發泡，因此塔板間距至少應保持204mm，比較合適的值是6l0～760mm 。安裝時 ， 應保持塔體垂直，否則由于塔板上液位不一致將影響到氣液接觸效果 。
塔頂的捕霧器保證氣相中盡可能少地夾帶甘醇，捕集墊由l00～200mm的不銹鋼和滌綸組成 。液體的分離空間是十分重要的 ， 從捕霧器到第一塊塔板的距離至少應為板間距的1.5倍 。
3、閃蒸罐
在甘醇吸收水分的過程中，較重的烴類包括芳香烴會不可避免地部分溶解于甘醇溶液 。
可應用兩相分離器進行分離，此時溶液的停留時間為5—10min 。如果甘醇吸收有大量的重質烴，氣體的相對密度大 ， 這時可選用三相分離器，其停留時間應為20—30min 。氣體—凝液—甘醇分離的最佳條件是350—500kpa，38—65℃ ， 該條件下閃蒸出的閃蒸氣可不經壓縮而直接作燃料氣或汽提氣使用 。
當油被除去后，富甘醇在閃蒸前經過甘醇/甘醇換熱器進行預熱，加熱減小了溶液的粘度并加速了甘醇與液烴的分離 。
要注意的是：閃蒸時的壓力一定要能保證甘醇能流過下游的設備如換熱器和過濾器等 。使用臥式閃蒸罐一般能獲得較好的凝液—甘醇分離效果，而立式閃蒸罐卻占有更少的平臺面積，這要進行具體的分析選用 。
4、過濾器
在甘醇中固體顆粒應少于0．01％(質量)以避免泵的損壞、換熱器阻塞、溶液發泡、吸收塔板和再生精餾柱填料的污染、火管的熱腐蝕等 。常用固體過濾器和活性炭過濾器來保證溶液的純度 。前者以纖維制品、紙張或玻璃纖維為濾料，除去5μm以上的粒子 。固體過濾器置于閃蒸罐后，此時溶液溫度較高 ， 粘度較低，便于過濾 。固體過濾器的容量應滿足處理全部循環溶液的需要 。活性炭過濾器主要是除去溶液中的溶解性雜質，加高沸點的烴類、表面活性劑、壓縮機潤滑油以及TEG降解產物等 。循環溶液可以全部進入活性炭過濾器處理，也可以部分處理 ， 視溶液中雜質含量而定 。溶液在過濾器內的停留時間應為15—20min以保證處理效果 。
5、甘醉泵
甘醇循環泵是脫水裝置的唯一一個轉動部件，它將貧甘醇從低壓升為高壓后入塔 。常用的泵有三種驅動方式：
（1）高壓氣體驅動
（2）高壓液體驅動
（3）電動
沒有甘醇的循環，就不能繼續脫水 。因此，應選配兩臺泵 ， 每臺泵的能力都要能滿足全部甘醇循環的需要，一臺工作，另一臺備用：對大型裝置選擇電動、水平或正位移泵都是有利的 。對小型的邊遠裝置 ， 經常選用高壓液體或氣體驅動的甘醇泵 。從吸收塔底出來的高壓甘醇可給雙動泵提供部分動力，從吸收塔出來的高壓氣體也能提供部分動力 ， 當然這就要求吸收塔內有較高的壓力 。
6、緩沖罐
緩沖罐的體積要足夠大以容納從吸收塔出來的全部甘醇 。正常運行期間緩沖器應半滿 。同時應有氣封以防止甘醇與空氣接觸 。
7、貧、富液換熱器
貧/富溶液換熱器是用來控制進閃蒸罐和過濾器的富液溫度，并回收貧濃的熱量，使富液升溫至148℃左右進再生塔 ， 以減輕重沸器的熱負荷 。最常用的是管殼式換熱器 。對小型裝置可以不設置專門的換熱器，而在貧液緩沖罐中用換熱盤管來代替(即換熱罐) 。采用這種換熱形式可以簡化流程，節省投資，但其換熱效果較差，即使整個盤管均浸沒在貧液之中 ， 換熱后的人塔富液溫度也很難超過93℃ 。
TEG脫水的各種工藝流程，吸收部分大致相同，再生部分有所不同，目的是 提高TEG的濃度 。最初采用的是常壓加熱,只靠加熱來提濃TEG，受到熱分解溫度的限制，只能提濃到98.5％(質)左右，大約可使露點降達35℃左右 。由于這種方法不能滿足要求，因而發展了其它三種再生方法 。第一種是減壓再生方法 。在一定溫度壓力下，比常壓加熱多蒸出水分 ， 提高濃度 。但此法系統復雜，操作費用高：第二種是氣體汽提 。它是國內外通常采用的方法 。將TEG溶液與熱的汽提氣 接觸，降低水蒸氣的分壓 ?？梢蕴釢獾?9.95％(質) ，露點降可達75—85 。氣與蒸出的水汽一起排 向大氣，因含大量水汽而點不著火，不能燃燒而產生污染 。第三種是共沸再生，這是20世紀70年代發展起來的方法，采用的共沸再生沸應具有不溶于水和TEG、與水能形成低沸點共沸物、無毒、蒸發損失小的性質，最常用的是異辛烷 。此法可將TEG提濃到99.95％(質) ， 露點降達75—85℃，共沸劑在閉路內循環，無大氣污染 。此法雖然不用汽提氣，但是增加了設備和汽化共沸劑的能耗 。
到目前為止，國外設計的一些TEG吸收脫水裝置仍采用汽提氣再生的方法 。因汽提氣量很少，雖有污染，但不影響達到環保標準 。它的成本低、操作方便、提濃效果好，是該法的一大優點，所以國內大都使用此法 。
2.4 天然氣脫水工藝發展趨勢
近年來，一些新技術逐漸被應用到天然氣脫水行業中 ， 如目前倍受重視的膜分離脫水技術和超音速脫水技術 。這兩種新技術均使得天然氣脫水技術向著體積小、能耗少、運行費用低、操作維護簡單方便、環境污染小等方向發展，徹底改變了現有天然氣脫水系統復雜、體積大、操作復雜、污染大和運行費用高的不足 。因此，這些新興的天然氣脫水技術的出現具有良好的市場前景，已經或正在成為傳統天然氣脫水技術強有力的競爭對手或替代者 。
2.4.1 膜分離脫水技術
膜分離技術的原理實際上是利用物質通過半透膜的可釋性機理，其過程表現為混合物中各組分在壓力差或濃度差等條件下通過界面膜進行傳質，利用各組分在膜中不同的優先或選擇滲透性實現組分分離 。天然氣膜分離脫水技術就是利用特殊設計和制備的膜材料對天然氣中酸性組分（如HO2、CO2和H2S）的優先選擇滲透進行脫除，如醋酸纖維膜對水汽的滲透流速比甲烷要大500倍左右，非常適合用于從天然氣中脫除水分 。最先在工業上成功利用膜分離技術分離氣體的是
Mosaton公司，該公司于1979年研制出用于分離CO2的PRISM膜分離器，分離效果較好 。20世紀80年代，國外開始研究用膜分離技術進行天然氣脫水處理 ， 截至目前該技術在工業中的應用主要集中在美國、加拿大和日本等國 。我國對天然氣膜分離脫水技術的研發始于20世紀90年代，中科院大連化學物理所和中科院長春應用化學所等單位對該技術進行了系統研究，并取得了很大的進展 。其中中科院大連物理研究所于1994年研制出了中空纖維膜脫水裝置，并將該裝置長慶氣田進行了脫水試驗，并進一步開發出了天然氣膜分離技術脫水工業試驗裝置，進行了現場試驗，采用復合膜結構，膜組件構造是中空纖維式 。試驗結果表面：在壓力為4.6MPa時 ， 凈化天然氣水露點達到-8℃~-13℃，甲烷回收率不低于98% 。另外 ， 相比應用較為廣泛的傳統三甘醇脫水技術，其富甘醇液需要熱能驅趕水分再生，且在海上氣處理平臺占用空間大；膜分離脫水技術裝置所具有特點對海上氣田和偏遠地區氣田更具有吸引力和競爭力 。膜分離脫水技術雖然因其眾多優點具有非常大的應用潛力，但如要廣泛的工業應用仍需解決一些目前面臨的問題，這些問題主要包括烴損失問題、膜的塑化和溶脹性問題、濃差極化問題和一次性投資較大問題 。另外，膜材料也是發展膜分離技術的關鍵問題之一，理想的膜材料應具有高透氣性、良好的透氣選擇性、高強度、良好的熱穩定性、化學穩定性和較好的成膜加工性能 。目前無機膜材料主要有無機致密膜和微孔膜兩大類 ， 有機膜有纖維素類、聚酰胺類和改性膜材料 。為了減少產品氣損失，選擇和開發承壓能力更高、穩定性更好和選擇性更高的膜材料已成為膜分離技術開發和研究的熱點 。鑒于上述問題 ， 膜分離技術仍需加強基礎研究，開發和研制高性能的分離膜材料；另一方面 ， 應當將膜分離技術和其他處理技術相結合，利用各技術特有的優勢，從而實現最優的工藝組合和最低的經濟投資 ， 為膜分離技術在天然氣行業中的應用開拓更大的空間[5] 。
2.4.2 超音速脫水技術
天然氣超音速脫水技術按照其原理屬于傳統方法中的冷凍分離法，該技術的發展基于航天技術的空氣動力學應用成果 。它的核心部件為超音速分離器，它利用拉瓦爾噴管使天然氣在自身壓力作用下加速到超音速，此時天然氣溫度和壓力會急劇降低，天然氣中的水蒸汽將冷凝成小液滴，利用氣流旋轉將這些小液滴分離，并對干氣進行再壓縮 。天然氣超音速脫水系統將膨脹機、分離器和壓縮機的功能集中到一個管道中，不僅簡化了脫水系統也提高了系統的可靠性，使得該技術具有效率高、能耗低、體積小、運行成本低、環保、安全可靠和經濟效益高等優點，克服了傳統脫水技術的諸多缺點，被認為是天然氣脫水領域的一項技術革命 。天然氣超音速脫水技術由殼牌石油公司于1997年開始進行研究，并通過一系列研究驗證了該技術長期穩定的工作能力，并于1999年和2000年先后進行了現場試驗和在馬來西亞進行了第一套商業產品運行 ， 取得了較好的效果 。近年來，俄羅斯ENGO屬下的Translang公司針對超音速分離技術進行了大力研究，并于2004年9月在西伯利亞成功投運了2臺超音速分離裝置，年產能超過4億立方米 ， 該系統至今運行良好 。國內對超音速脫水技術的研究較少，勝利油田勝利工程設計咨詢有限公司通過多年攻關，成功開展了室內超音速脫水試驗和現場試驗，研制出了天然氣超音速脫水裝置 ， 并建立了國內第一個渦流氣體凈化分離裝置實驗臺，完成了室內實驗和現場中試 。另外，北京工業大學劉中良教授在借鑒國際先進技術的基礎上，與勝利油田合作，對基于井口余壓的高效超音速分離管技術進行了系統研發，并形成了具有自主知識產權的新型高效超音速天然氣脫水凈化技術 。試驗表明 ， 利用該技術可以非常有效地脫除天然氣中的水分和重烴，脫水凈化效果達到國際先進水平 。
作為近年來出現的一種新型的天然氣脫水處理技術，超音速脫水技術目前存在應用經驗不足并具有一定的局限性問題 。在工業應用方面，國外一些企業對其進行了試點應用，而國內的應用很少 。與傳統脫水技術相比 ， 它是一種典型的節能環保新型天然氣脫水技術，具有不可比擬的優點和市場實際應用前景 。因此，應當加大對其研究開發力度 ， 盡早實現該技術在我國的工業實際應用；該技術的推廣必將顯著降低天然氣脫水行業的工程投資和生產運行成本 。
第3章 容器設計
3.1
概述
3.1.1
容器的結構
一般承受內壓的容器，除球形容器外，大多是由筒體和封頭組成 。筒體是圓筒形殼體，封頭則有多種形式 ， 高壓容器多采用平板封頭（近年來也有采用半球形封頭的）；中、低壓容器的封頭除平板和半球形外，還有半橢圓形封頭、碟形封頭、錐形封頭等 。中、低壓容器的筒體大都用單層鋼板卷焊而成 。對于高壓容器多采用組合式筒體結構 。
3.1.2
容器的分類
由于化工容器操作的特殊性，如果在選材、設計、制造、檢驗、實驗中稍有疏忽，一旦發生安全事故，其后果不堪設想 。所以包括我國在內的各有關國家都對壓力容器的設計、制造、檢驗工作通過各種途徑采用取證管理及監察工作，必須持證設計、制造和檢驗 。各國對壓力容器的取證管理及監察工作在原則上都是為了保證使用的安全性 ， 都是根據容器一旦發生事故所可能造成的危害性劃分等級或類別，但在具體劃分上則有所不同 。我國國家質量技術監督局所制定即公布的《壓力容器安全技術監察規程》根據設計壓力的高低、在運行中可能發生危險的程度、所儲介質的毒性和易燃性等級把壓力容器劃分為一、二、三等三個類別 。其要點如下：
按設計壓力的高低，劃分為低壓、中壓、高壓、起高壓四個壓力等級 。
1、低壓：0.1Mpa≤p<1.6MPa
2、中壓： 1.6Mpa≤p<10MPa
3、高壓：10Mpa≤p< 10MPa
4、超高壓：p≥100MPa
顯然，壓力越高，一旦發生事故而造成的危害越大，容器的類別越高 。
按容器的生產工藝過程中的功能，分為反應容器、換熱容器、分離容器、儲存容器等四種容器 。
一般而言，反應容器在運行過程中因化學反應而引起超壓、升溫的可能性較大；儲存極度毒性或易燃介質的大體積容器在一旦發生事故時造成的危險性較大，所以容器的類別就高于無化學反應，且介質無毒、不易燃的小型分離器的類別 。按照容器中介質毒性和易燃程度，分為極度危害、高度危害、中度危害和輕度危害等四種程度 。
此外，再看是否屬于移動式容器 ， 是否屬于低溫容器，是否有可能直接接觸火焰，某些特殊材料和結構，介質的危害程度以及在生產過程中的重要作用等的因素，綜合的將容器分為三類 。
屬于下列情況之一者為一類容器：
1、非易燃或無毒介質的低壓容器；
2、易燃或有毒介質的低壓分離器和換熱容器；
屬于下列情況之一者為二類容器：
3、中壓容器；
4、劇毒介質的低壓容器；
5、易燃或有毒介質的低壓反應容器或貯運容器；
6、內徑小于1米的低壓廢熱鍋爐；
屬于下列情況之一者為三類容器：
1、高壓、超高壓容器；
2、劇毒介質且PV乘積大于0.2Mpa.m3的低壓容器或劇毒介質的中壓容器；
3、易燃或有毒介質且PV乘積大于0.5Mpa.m3的中壓反應器或中壓貯運容器；
4、中壓廢熱鍋爐或內徑大于1米的低壓廢熱鍋爐 。
其中，劇毒介質是指進入人體量<50g即會引起人體機能嚴重損傷或致死作用的介質，如氫氰酸，F等 。有毒介質是指進入人體量50g即會引起人體正常功能損傷的介質，二氧化碳、氨、一氧化碳等 。易燃介質是指與空氣混合的爆炸極限<10%或爆炸上限和下限之差>20%的氣體，如乙烷、乙烯、氫等 。
對于不同類的容器，在材料的選擇、設計、制造和安裝方面有不同的要求 。
3.2
內壓薄壁容器設計
3.2.1
筒體強度計算
為保證筒體強度，筒體內較大的環向應力不應高于材料的許用應力，即
(3.1)
在實際設計工作中，尚須考慮以下因素：
1、焊縫系數 容器筒體一般由鋼板卷焊而成 。由于在焊接加熱過程中，對焊縫金屬組織產生不利影響 ， 同時在焊縫處往往形成夾渣、氣孔、未焊透等缺陷 ， 導致焊縫及其附近金屬的強度可能低于鋼板本體的強度 。因此，式(3.1)中鋼板的許用應力應該用強度較低的焊縫許用應力代替，辦法是把鋼板的許用應力乘以焊縫系數
，
<1 ， 于是式(3.1)可寫成
(3.2)
2、工藝設計中確定的容器內徑，在制造過程中測量的也是圓筒的內徑，而受力分析中指的卻是筒體面直徑 。用內徑代替式(3.1)中的中面直徑更為方便 ， 于是有
(3.3)
解出上式中的 ， 得到內壓圓筒的計算壁厚 。
(3.4)
3、考慮到鋼板厚度不均勻及介質對筒壁的腐蝕作用，在確定筒體所需厚度時，還應在計算壁厚的基礎上，增加壁厚附加量C 。
綜合以上因素，內壓圓筒壁厚的計算公式為
(3.5)
對于已有的圓筒，測量壁厚，則其最大許可承壓的計算公式為
(3.6)
以上諸式中
—圓筒計算壁厚，mm；
—圓筒設計壁厚 ， mm；
—圓筒名義壁厚，mm；
—圓筒有效壁厚，mm；
p—容器設計壓力，MPa；
—圓筒內壓，mm；
—設計溫度t℃下，筒體材料的許用應力，MPa；
—焊縫系數；
C—壁厚附加量，mm 。
特別應指出，式(3.5)僅僅考慮了容器內介質的內壓（氣體壓力） 。當容器中盛有很高的液柱，設計及產生的壓力，當容器除受內壓作用外，還承受其他較大外載荷（例如風載荷、地震載荷、溫度應力等）時，式(3.5)不能作為確定壁厚的唯一依據，這尚須校核各種外載荷所產生的應力 。
3.2.2
設計參數確定
壁厚設計公式中各個參數，應按全國壓力容器標準化技術委員會編制的GB150—89“鋼制壓力容器”的規定正確取值 。
1、設計壓力
設計壓力指在相應設計溫度下用以確定容器筒體壁厚的壓力 。它應標注在銘牌上 ， 設計壓力一般稍高于最大工作壓力 。使用安全閥時 ， 設計壓力不小于安全閥的開啟壓力 ， 或取最大工作壓力的1.05~1.10倍；使用爆破膜安全裝置時，根據爆破膜片的型式確定，一般取最大工作壓力的1.15~1.4倍作為設計壓力 。
最大工作壓力是指壓力容器在工藝操作過程中，頂部可能達到的最大表壓力 。當容器內盛有液體物料時，若液體物料的靜壓力不超過最大工作壓力的5%，則在設計壓力可不計入液體靜壓力，否則需在設計壓力中計入液體靜壓力 。
2、設計溫度
設計溫度的取值在設計公式中沒有直接反映，但它對容器材料的選擇和許用應力的確定直接有關 。
設計溫度指容器正常工作過程中，在相應的設計壓力下，金屬器壁的溫度通過換熱計算確定，為了方便，對于不被加熱或冷卻的器壁，規定取介質的最高或最低溫度作為設計溫度；對于蒸汽、熱水或其它載熱體或載冷體加熱或冷卻的器壁，取加熱介質（或冷卻介質）的最高溫度（或最低溫度）作為設計溫度 。在工作過程中，當容器不同部位可能出現不同溫度時 ， 按預期的不同溫度作為各相應部分的設計溫度 。
3、許用應力
許用應力是以材料的各項強度數據為依據，合理選擇安全系數n得出的，即
。
所需要考慮的強度指標主要有抗拉強度、屈服強度，對于需要考慮蠕變的材料，強度指標還應有蠕變強度 。設計時應比較各種許用應力 ， 取其中最低值 。常用鋼板與鋼管的許用應力可從附錄中直接查得 。當設計溫度低于0℃時，取20℃時的許用應力 。
4、焊縫系數
焊縫系數應根據焊接接頭形式及對焊縫提出的無損探傷檢驗要求，按表選取 。只有一類壓力容器和設計壓力小于5MPa的非易燃和有毒的二類容器才允許對焊縫作局部無損探傷 。焊縫抽驗長度不應小于每條焊縫長度的20%，且不小于250mm 。
5、壁厚附加量
壁厚附加量C由鋼板負偏差（或鋼管負偏差）C1和腐蝕裕量C2兩部分組成，即
C= C1+ C2
C1按相應鋼板（或鋼管）的標準選取 。
腐蝕裕量C2應根據各種剛才在不同介質中的腐蝕速度和容器設計壽命確定 。關于設計壽命，塔類、反應器類容器一般按20年考慮 。
當腐蝕速度 0.05mm/a（包括大氣腐蝕）時，碳素鋼和低合金鋼單面腐蝕C2=1mm ， 雙面腐蝕取C2=2mm，不銹鋼取C2=0 。
當腐蝕速度 0.05mm/a，單面腐蝕取C2=2mm，雙面腐蝕取C2=4mm 。
當介質對容器材料產生氫脆、堿脆、應力腐蝕及晶間腐蝕等情況時，增加腐蝕裕量不是有效辦法 ， 而應根據情況采用有效防腐措施 。
容器制造時，對于整體沖壓成型的封頭，制造廠還須根據加工工藝條件再增加若干裕量（C3，稱拉伸減薄量）以補償成型時鋼板厚度因拉伸而減薄的量 。
3.2.3
最小壁厚
容器壁厚除了滿足強度條件外 ， 還必須滿足容器的鋼性要求，按照我國容器標準，最小壁厚（已包括C1，不包括C2）按下列方法確定:
1、對碳素鋼和低合金鋼容器
當內徑
≤3800mm時 ， 最小壁厚
mm，且不小于3mm，腐蝕裕量另加 。
當內徑
≥3800mm時，最小壁
min按運輸與現場制造條件確定 。
2、不銹鋼容器，取
min=2mm 。
3.2.4
壓力實驗
按強度、剛度計算確定容器壁厚，由于材質、鋼板彎卷、焊接及安裝等制造加工過程不完善，有可能導致容器不安全，會在規定的工作壓力下發生過大變形或焊縫有滲漏現象等，故必須進行壓力實驗予以校核 。
最常用的壓力實驗方法是液壓實驗 。通常用常溫水作水壓實驗 。需要時可用不會發生危險的其它液體作液壓實驗 。實驗時液體的溫度應低于其閃點或沸點 。對于不宜作液壓實驗的容器，如容器不允許殘留大量液體或由于結構原因不能充滿液體的容器，可用潔凈的空氣、氮氣或其他惰性氣體代替液體進行壓力實驗 。實驗的壓力規定如下：
液壓實驗時
取較大者 (3.7)
立式容器臥置進行水壓實驗時 ， 實驗壓力應取立置實驗壓力加液柱靜壓力 。
氣壓實驗時
取較大者 (3.8)
式中p—設計壓力，Mpa；
—實驗溫度下的材料許用應力，Mpa；
—設計溫度下的材料許用應力，Mpa；
壓力實驗時，由于容器承受的壓力PT高于設計壓力P，故必要是需進行強度校核 。液壓實驗時要求滿足的強度條件
(3.9)
氣壓實驗時要求滿足的強度條件
(3.10)
液壓或氣壓實驗時 ， 還需按式(3.10)校核圓筒的應力 。
其中te為有效厚度，等于名義厚度減去厚度附加量
te=tn-C1-C2 (3.11)
tn≥td+C1 (3.12)
td=t+C2 (3.13)
其中為td設計厚度；tn為名義厚度；t計算厚度 。
液壓實驗時，設備頂部開口 ， 使設備充滿液體（水），水溫不能過低（碳素鋼、16MnR鋼制容器不低于5℃，其它低合金鋼不低于15℃） ， 外殼應保持干燥 。設備充滿水后，待壁溫和水溫大致相等時，緩慢升壓到規定實驗壓力，穩壓30min，然后將壓力降低到設計壓力，至少再保持30min以檢查有無損壞，有無宏觀變形，有無泄露及微量滲透 。水壓實驗后及時排水，并用壓縮空氣及其它惰性氣體 ， 將容器內表面吹干 。
3.3
法蘭聯接
在石油、化工設備和管道中，由于生產工藝的要求，或者為制造、運輸、安裝、檢修方便，常采用可拆的聯接結構 。常見的可拆結構有法蘭聯接、螺紋聯接和插套聯接等 。由于法蘭聯接有較好的強度和緊密性，適用的尺寸范圍較廣 ， 在設備和管道上都能應用，所以法蘭聯接應用最普遍 。法蘭聯接的缺點是不能很快地裝配與拆卸，制造成本較高 。
設備法蘭與管法蘭均已指定出標準 。在很大的公稱直徑與公稱壓力范圍內 ， 法蘭規格尺寸都可從標準中查取 。只有少量超出標準規定范圍的法蘭，才需進行設計進行 。
法蘭聯接是由一對法蘭 ， 若干螺栓螺母和一個墊片所組成 。
按照設備或管道的連接方法分為三類：
1、整體法蘭 。法蘭環與被連接體（筒體或管道）牢固地結成一體的法蘭 。其中包括鑄造法蘭、對焊法蘭、平焊法蘭 。這類法蘭的特點是法蘭環與被連接件間的變形相互約束 。
2、活套法蘭 。法蘭環在殼體或管道上并未牢固的連接，而是松動地套在連接件（殼、管）端部的支承環上 。這類法蘭適用于某些有色金屬（銅、鋁），不銹鋼設備或不便于焊接的高壓管道與設備上，其優點為：法蘭不與介質接觸，可以采用普通碳鋼制造，從而節省了貴重金屬；容易制造；對設備不產生附加彎曲應力，容易對中，便于裝配 。
3、任意式法蘭 。法蘭環與被連接件存在一定的連接，但又沒能完全融合為一整體，而是介于整體和活套之間的約束狀態 。
按工作介質的壓力方向劃分:
1、內壓法蘭 與內壓容器或普通連接的法蘭；
2、外壓法蘭 與外壓容器相連接的法蘭；
按法蘭盤的形狀劃分:
1、圓形法蘭；
2、方形法蘭；
3、橢圓形法蘭；
按法蘭接觸面寬窄劃分:
1、窄面法蘭 通過墊片僅在螺栓孔分布范圍內相互接觸的法蘭；
2、寬面法蘭 在螺栓孔分布圓內和在螺栓分布圓都相互接觸的法蘭；
此外還有標準法蘭和非標準法蘭；設備法蘭與管法蘭等 。
本設計中采用突面帶頸平焊鋼制管法蘭 ， 標準HGJ46-91，該標準適用于公稱壓力PN1.0MPa~10.0MPa的突面帶頸平焊鋼制管法蘭 。
法蘭壓緊面即使再光潔，依照微觀方面依然存在凹凸不平之處，在無墊片的壓緊面間只要存在百分之幾微米的間隙，在壓力作用下，介質照樣會從中漏出，為阻塞截止流通，須在壓緊面間放置一用半塑性材料制成的墊片，組裝時在螺栓力壓緊下墊片就會產生部分的屈服變形填充到壓緊面的微小凹陷處 。
墊片使用條件：
1、不同密封面法蘭用墊片公稱壓力范圍見表；
2、最高工作溫度小于等于350℃；
3、墊片的工作壓力p與工作溫度t的乘積小于等于650；
表3.1 公稱壓力
密封面型式
公稱壓力PN Pma（bar）
全平面
0.25~1.0(2.5~10)
突面
0.25~2.5(2.5~25)
凹凸面
1.0~4.0(10~40)
墊片的形式和尺寸：
1、全平面法蘭用FF型墊片；
2、突面法蘭用RF型墊片；
3、凹凸面法蘭用MFM型墊片；
所以本設計中采用RF型墊片 。
3.4
容器開孔與附件
3.4.1 容器的開孔與補強
在壓力容器設計中，為了滿足工藝操作 ， 容器制造、安裝、檢修及維修等要求，開孔是不可避免的 。由于開孔以后 ， 不僅削弱了容器的整體強度，而且還因開孔引起的應力集中以及接管和容器壁的連接造成開孔邊緣的局部的高應力，這種高應力通常可達到容器筒體一次總體薄膜應力的3倍，某些場合甚至會達到5~6倍，再加上接管有時還會受到各種外加載荷的使用而產生的應力以及溫差產生的熱應力，使得開孔接管處的局部應力進一步提高 。又由于材質和制造缺陷等各種因素的綜合作用，開孔接管附近就成為壓力容器的破壞源—主要是疲勞破壞和脆性裂口 。因此，壓力容器設計必須充分考慮開孔的補強問題 。
容器開孔后，在開孔邊緣的附近區域，其應力會達到很高的數值 。這種局部的應力增加，稱為應力集中 。開孔邊緣處的最大應力叫峰值應力 。因峰值應力比平均應力高出數倍，很多破壞都從開孔邊緣開始 。為了降低峰值應力 ， 需要在孔口邊緣考慮補強，即用在開孔邊緣附近增加金屬截面的方法來分擔這里的高應力 。
1、開孔補強的結構 實驗得知，開孔應力集中的程度和孔口形狀有關，圓孔的應力集中程度最低 ， 因此容器筒體與封頭上一般開圓孔 ?？紤]焊接方便，廣泛采用的是把補強圈放在外面的單面補強 。補強圈材料一般與容器材料相同，其厚度一般也與容器壁厚度相等 。補強圈與器壁要很好焊接 。當補強圈厚度超過8mm時 ， 一般采用全焊透結構，使其與器壁同時受力 ， 否則不起補強作用 。為了檢驗焊縫的緊密性，補強圈上有一個M10的小螺栓孔 。從這里通入壓縮空氣，并在補強圈與器壁的聯結焊縫處涂抹肥皂水，如果焊縫有缺陷 ， 就會在有缺陷處吹起肥皂泡 。
當筒體上開排孔或封頭上開孔較多時，宜采用整體補強 。所謂整體補強就是增加整個筒壁或封頭的壁厚以降低峰值應力，使之達到許可程度 。
2、允許開孔的范圍 ， 當采用局部補強時，筒體及封頭開孔的最大直徑，不允許超過以下數值：
①筒體內徑Di≤1500mm ， 開孔最大直徑d≤Di/2，且d≤500mm；
②筒體內徑Di>1500mm，開孔最大直徑d≤Di/3，且d≤1000mm；
③凸形封頭和球殼的開孔最大直徑d≤Di/2；
④錐形封頭開孔的最大直徑d≤Dk/3 ， Dk是開孔中心處的錐體內直徑 。
在橢圓形或碟形封頭過渡部分開孔時，應盡量將孔開設在封頭中心部位附近，當需要靠近封頭的邊緣時，應使孔邊與封頭邊緣之間的投影距離不小于0.1D 。若開孔超出上述規定，則補強結構需做特殊考慮，必要時還應作驗證性水壓實驗，以校核其可靠性 。
3、允許不另行補強的最大孔徑 ， 并不是容器上所有的開孔都需要補強 。因為在計算壁厚時考慮了焊縫系數而使壁厚有所增加，又因為鋼板具有一定規格，實際選用鋼板厚度大于計算所需壁厚，同時由于容器材料有所增加，又因為鋼板具有一定的塑性儲備 ， 允許承受不是十分過大的局部應力，所以當孔徑不超過一定數值時，可不進行補強 。
允許不另行補強的最大孔徑如下：
（1）兩相鄰開孔中心的間距（曲面間距以弧長計算）應不小于兩孔直徑之和的兩倍；
（2）殼體名義厚度大于12mm時 ， 接管公稱直徑小于或等于80mm；當殼體名義厚度小于或等于12mm時，接管直徑小于或等于50mm 。
3.4.2
封頭設計
封頭又稱端蓋，按其形狀可分為三類：凸形封頭、錐形封頭和平板形封頭 。凸形封頭包括橢圓形封頭、碟形封頭、無折邊球形封頭和球形封頭 。錐形封頭有無折邊與帶折邊的兩種 。平板封頭根據它與筒體連接方式不同也有多種結構 。
圖3.1 橢圓形封頭
本設計中采用橢圓形封頭 。
橢圓形封頭由半橢球和高度為h的短圓筒（稱為直邊）兩部分構成 。直邊的作用是避免筒體與封頭間的環向焊縫承受邊緣應力 。
橢圓形封頭各點曲率半徑雖不一樣，但變化是連續的，因而當承受內壓上時，封頭內的應力分布沒有突變 。
3.4.3
人孔、手孔、視鏡與液面計
1、人孔
（1）人孔的分類與結構形式:
按壓力分類有常壓人孔與受壓人孔；
按形狀分類有圓形人孔和橢圓形人孔，有時也有矩形人孔；
按安裝位置分類有垂直人孔和水平人孔；
按蓋子的支承形式分類有回轉蓋人孔和吊蓋人孔；
按蓋子的結構形式分類有平蓋人孔和拱形蓋人孔；
按法蘭的結構形式分類有平焊法蘭人孔和對焊法蘭人孔；
按開啟的難易程度分類有快開人孔和一般人孔 。
（2）人孔的結構
【天然氣脫水的方法有低溫分離 天然氣低溫分離脫水工藝流程】人孔的結構形式主要決定于操作壓力，操作介質和啟閉的頻繁程度 。根據使用要求，通常都是上述幾種結構形式的組合 。
根據本設計的壓力容器，為了便于移動沉重的人孔蓋，采用水平吊蓋人孔 。由于操作壓力在2.5Mpa以上，所以應采用對焊法蘭 。根據HG21524—95（帶頸對焊法蘭式），其公稱直徑為450mm或400mm 。
圖3.2回轉蓋人孔
2、手孔
手孔最簡單的結構形式是在接管上安裝一塊盲板 ， 這種結構用于常壓和低壓，以及不經常打開的場合 。需要快速啟閉手孔 ， 應設置快速壓緊裝置 。
3、人孔和手孔尺寸的確定
人孔削弱了容器的強度，同時增加了泄露的機會 。人孔的尺寸應盡量小些，但必須同時考慮成年人能夠進出 。在嚴寒地區 ， 應考慮冬天檢修時 ， 工人穿棉衣能出入 。圓形人孔的直徑為Φ400mm、Φ450mm、Φ500mm、Φ600mm 。只有在設備直徑小、壓力高的室內設備或作為加、清洗之用時，才用Φ400mm人孔 。設計中較常用的是Φ450mm、Φ500mm人孔 。Φ500mm較多用于室外設備較大內件又需從人孔取出者 。DN600mm人孔用于常壓設備和大型貯槽，或用于大直徑較大，且有大尺寸可拆卸復雜內件的塔設備[7] 。
手孔的直徑應使工人帶手套并握有工具的手能順利通過 。手孔的直徑不宜小于Φ150mm，一般為DN150mm、DN250mm 。
4、設計計算
（1）容器為了檢查和清洗，一般按下列要求開設人孔:
①設備內徑在Φ450~900mm，一般不考慮開設人孔，可開設一個或者兩個手孔 。
②設備內徑在Φ900mm以上，應該至少開設一個人孔 。
③設備內徑大于Φ2500mm時頂蓋與筒體上都應設置一個人孔 。
（2）能夠開設人、手孔的場合，應盡可能不采用可拆卸大蓋 。
（3）直徑較??，压力郊氝的室闹G璞?，一般可選DN400mm人孔 。室外露天設備，考慮清洗、檢修方便 。一般可選用DN500mm人孔 。常壓大型容器如在寒冷地區有薄襯層或有較大內件更換而需要在人孔中取出者 ， 則選用DN500mm、DN600mm 。因設備布置限制（如封頭開孔較多），則可采用450mm×350mm×400mm×300mm長圓形人孔 。
（4）設備運轉中，需要經常打開人、手孔蓋時，選用快開式人孔 。旋柄式快開式人孔較回轉快開式人孔使用方便，但結構較復雜，應在開啟較頻繁的時候選用 。
（5）對于常壓設備，人孔蓋較重，一般均采用吊蓋式或回轉蓋式 。設備有冷保溫時一般采用回轉蓋式人孔 。
（6）人手孔的裝設位置，應便于檢查、清洗、取出內件和進出設備:
①一般立式設備，人孔設于側面，可避免從頂部用梯子下去及設立專用操作臺 。
②用于裝卸填料，觸媒的手孔，一般可斜放，方便使用 。
（7）當封頭上開孔很多時，手孔可考慮放在人孔上 。
3.4.4
視鏡
視鏡是用來觀察設備內部物料化學和物理過程情況的裝置 。視鏡是除受工作壓力外，還要承受高溫、熱應力和化學腐蝕的作用 。視鏡的設計還需要考慮視鏡玻璃的工作壓力 。
1、視鏡的結構形式
多為圓形或為長寬形，而又以圓形視鏡最為普遍 。玻璃表面多數是平面，有時為了特殊的目的，也用球面 。
2、圓形視鏡的公稱直徑
一般為DN50mm、DN80mm、DN100mm、DN125mm、DN150mm 。DN50mm一般為小容器 。DN80mm只能供一只眼睛窺視 。DN125mm可供兩只眼睛窺視 。DN150mm則可供較大容器、反應器、塔設備之用 。
不帶頸視鏡結構簡單，不易結料，便于窺視，應優先選用，但接緣與筒體或封頭焊接時，必須采取適當的措施以避免產生焊接變形，影響使用，故選不帶頸視鏡 。視鏡玻璃材質為硼硅玻璃 。
3、液面計
液面計是用來觀察設備內部液位變化的一種裝置 。一般用于兩種目的：一是通過測量液位來確定容器中物料的數量，以保證生產過程中各環節必須定量的物料；二是通過液面測量來反映連續生產過程是否正常，以便可靠的控制過程的進行 。
化工生產中常用的液面計，按結構形式一般可分為玻璃管液面計、玻璃板液面計、浮標液面計、浮子液面計、磁性浮子液面計、防霜液面計 。最常用的液面計形式為玻璃管液面計和玻璃板液面計 。前者用在常、低壓設備，后者用在中壓和高壓設備，浮標液面計是使用較早的一種液面測量裝置，而磁性浮子液面計是較新型的 。
本設計中設計壓力為6.6Mpa，屬于中壓設備 ， 故選玻璃板液面計 。
玻璃板液面計有兩種形式，反射式和透光式 。根據條件應選用透光式玻璃板液面計，璃板與液面接觸的一面刻有幾道棱形槽，光線通過在液面以上玻璃板時，由于棱柱進行全面反射，使氣體部分呈銀白色 。而在液面以下，由于液面與玻璃的折射不同，光線穿過棱形進入液面而被吸收，使液體部分呈黑色 。由于這個原因使氣體與液體之間有明顯的清晰的界面，反射式液面計適用于稍有色澤液體介質，而且環境光線較好的場合[6] 。
第
4章 脫水工藝計算
4.1 原始參數
吸收介質：三甘醇 干氣露點：－2.2℃
進氣流量：4.2×106 m3 /d 進料氣相對密度：0.59
進料氣相對濕度：飽和 地理位置：西安市附近
三甘醇進料溫度：31.7℃
塔內壓力：5.52Mpa（絕壓），大氣壓97.9KPa
4.2
原料氣及凈化氣氣質
4.2.1
原料氣
原料氣來自天然氣凈化廠脫硫裝置的濕凈化氣,其氣質條件如下：
表4.1 原料氣組成
組分
%（mol）
C1
96.6
C2
0.98
C3
0.42
C4
0.14
N2
1.1
CO2
0.21
H2S
0.36
H2O
0.19
合計
100.00
注：原料氣不含有機硫 。
1、原料氣處理量 1×106m3/d
2、原料氣溫度 27～38℃
3、原料氣壓力 4.2mpa(g)
4.2.2
脫水后凈化氣的氣質條件
產品氣溫度 ≤40℃
水露點/含量 <-8℃
4.3
脫水依據
4.3.1
貧三甘醇濃度的確定
按式(4.1)求出其平衡露點，再按平衡露點由圖確定貧三甘醇進塔時的濃度
(4.1)
式中 te——出吸收塔干氣的平衡露點，℃
tr——出吸收塔干氣的實際露點 ， ℃
t——偏差值，一般為8～11℃，此處取8℃ 。
℃，吸收塔操作溫度為31℃ ， 因此查圖（4.1）得進塔的貧三甘醇濃度為98.5% 。
4.3.2
三甘醇循環量的確定
選用30L/kg水，這是因為：
1、可滿足吸收塔塔板對甘醇循環流量的要求
3、較低的甘醇循環流量符合節能要求
4、降低吸收塔的負荷
4.3.3
吸收塔塔板數的確定
選用泡罩塔板，板效率為25%
要求的露點降為：31-(-2.2)=33.2℃
1、在4.14MPa(絕)下按1.5塊理論板(板效率為25%時 ， 實際塔板數為6塊)
估計可獲得露點降為：
由圖4.3[2]，吸收溫度為38℃時露點降為34℃；由圖4-3，吸收溫度為27℃時露點降為32℃；由內插法近似求得吸收溫度為31℃時的露點降為32.7℃ 。
已知吸收塔壓力每增加0.689MPa ， 露點降增加0.5℃，因圖4.4及圖4.3中的吸收塔壓力為4.14MPa(絕)，而本設計中吸收塔實際壓力為2.1MPa(絕)，故在2.1MPa(絕)及31℃時的露點降為：
℃(小于34℃)
2、用同樣的方法按2塊理論板(板效率為25%時，實際塔板數為8塊)
估計可獲得露點降為：
由圖4.4，吸收溫度為38℃時露點降為38℃；由圖4.3，吸收溫度為27℃時
露點降為36℃；由內插法近似求得吸收溫度為31℃時的露點降為36.7℃ 。
℃(大于40℃)
因此，實際塔板數選用8塊，可滿足干氣露點為-2.2℃的要求 。
圖4.1 吸收塔溫度、進塔TEG貧液濃度和出塔干氣平衡露點關系
圖4.2估計27℃、4.14MPa(絕)下的露點降
(a)1塊理論版(b) 1.5塊理論版(c) 2塊理論版(d) 2.5塊理論版
圖4.3 估計38℃、4.14MPa(絕)下的露點降
(a)1塊理論版(b) 1.5塊理論版(c) 2塊理論版(d) 2.5塊理論版
4.4
物料衡算
4.4.1 脫水量
由圖查得
: 進料氣水含量=835g水/1000m3（GPA）=835kg水/106m3（GPA）；
干氣水含量 =102g水/1000m3（GPA）=102 kg水/106m3（GPA）；
進料氣脫水量
（kg/h） 。
4.4.2
甘醇循環流量
進料氣帶入的水量 =2.0
×835/24=69.58（kg/h）；
三甘醇循環流量按脫除進料氣帶入的全部水量計算 。此法雖然保守 ， 但卻比較安全 。
三甘醇循環流量 =16.7×69.58=1161.99（L/h）=1.162（m3/h）；
貧甘醇濃度為99%（w），在吸收溫度下的密度為1.108kg/L 。
故其質量循環流量 =1162.99×1.108=1287.48（kg/h） 。
4.4.3
貧甘醇流量
貧甘醇濃度為9
8.5%（w），流量為1287.48（kg/h）；
故貧甘醇中的三甘醇量 =1287.48×0.985=1268.17（kg/h）；
貧甘醇中的水量 =1287.48×0.015=19.31（kg/h） 。
4.4.4
富甘醇流量
富甘醇中的三甘醇量=
1268.17（kg/h）；
富甘醇中的水量 =19.31+61.08=80.38（kg/h）；
故富甘醇流量 =1268.17+80.39=1348.56（kg/h）；
富甘醇濃度 =100%×1268.17/1348.51=94.04%（w） 。
4.5
吸收塔
4.5.1
直徑
三甘醇在操作條件下的密度=1108（kg/m3）；
氣體在操作條件下的密度
（kg/m3） (4.2)
板間距取0.6m，k=0.0488 。
吸收塔允許空塔氣速
（m/s） (4.3)
進料氣在操作條件下的體積流量pv
（m3/d）=0.4068（m3/s）；
吸收塔截面積 =0.3987/0.2482=1.6064（m3）；
吸收塔直徑
（m），取內徑為1.50m 。
4.5.2
高度
吸收塔直徑
D=1.50m；
吸收塔內板間距為0.6m，共8層塔板，高度=4.80m；
進口氣滌器高度（1D）=1.50（m）；
貧甘醇進口至塔頂捕霧器高度（1D）=1.50（m）；
吸收塔總高度=4.80+1.50+1.50=7.80（m） 。