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兰州都会学院本科结业论文 420万方甘醇型天然气脱水设备设计 学 院 名 称：培黎石油工程学院 专 业 名 称：油气储运工程 学 生 姓 名：范军 指 导 教 师：董丽梅 二○一五年五月 BACHELOR'S DEGREE THESIS OF LANZHOU CITY UNIVERSITY The Design of 4.2 million the glycol type gas dehydration equipment College ：Bailie School of Petroleum Engineering Subject：Oil-Gas Storageand Transportation Engineering Name ： Fan JunDirected by ： Dong Li MeiMay 2015郑 重 声 明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立举行研究事情所取得的结果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究结果不包罗他人享有著作权的内容。

对本论文所涉及的研究事情做出孝敬的其他小我私家和团体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于造就单元。本人签名： 日期： 摘 要 天然气是一种烃类混淆气体，主要由低分子饱和烃为主的烃类气体与少量非烃类气体组成。

从地层采出的天然气通常处于被水饱和的状态。天然气中液相水存在时，在一定条件下会形成水合物，堵塞管路、设备，影响集输系统的正常运行。

另外，对于含有CO、HS等酸性气体的天然气，由于液相水的存在，会造成设备、管道的腐蚀。因此，有须要脱除或部门脱除天然气中的水分，控制天然气的水露点。天然气脱水常用的方法有溶剂吸收法和固体吸收法。

溶剂吸收法中现在广泛使用的是三甘醇吸收脱水。文章凭据天然气站场的原料气条件和脱水要求，综合思量工艺要求和经济影响，接纳三甘醇溶剂吸收法脱水和汽提法再生工艺，通过对三甘醇脱水工艺参数的选择和相关设备尺寸的估算，对整个工艺中的吸收塔举行了物料衡算，对塔高、塔径举行了确定，对塔板各项参数的盘算及相关设备的选型，设计出了切合原料气脱水要求及天然气脱水工艺规范的脱水工艺流程及装置。并通过对工艺方法和工艺参数的详细分析，验证了文章中天然气站场脱水工艺设计的合理性。关键字：天然气；三甘醇；吸收塔；汽提；再生ABSTRACTNatural gas is a kind of hydrocarbon gas mixture, is mainly composed of low molecular saturated hydrocarbon of hydrocarbon gas and a small amount of non-hydrocarbon gases. Formation produced from natural gas is usually in a state of saturated by water. When liquid water is present in the natural gas , under certain conditions can form hydrate and plug line or equipment, influence several normal operation of the system. In addition, for CO2, H2S acidic gas such as natural gas, as a result of the existence of liquid water, leading to the corrosion of the equipment and pipelines. Therefore, it is necessary to removal or partial removal of moisture in natural gas, control the water dew point of natural gas.Commonly used methods for natural gas dehydration are solvent absorption method solid absorption method. Solvent absorption method is now widely used in triethylene glycol absorption dehydration. Article according to the requirements of the gas station conditions and feed gas dehydration, incorporating the process requirement and economic effect, using triethylene glycol solvent vapor absorption dehydration and formulation regeneration process, through the selection of the teg dehydration process parameters and related equipment size estimation, absorption tower in the whole process for the material balance, to determine the high tower, tower diameter, the various parameters of the plate calculation and related equipment selection, designed in accordance with the requirements of the feed gas dehydration and dehydration process of natural gas dehydration process specification and device. And through detailed analysis of process and process parameters, and verified the gas station in the article the rationality of the design of dewatering process.Key words: Gas ; triethylene glycol ; absorption tower ; stripping ; regeneration目 录第1章 绪论1.1 天然气在能源结构中的重要性及生长趋势 11.1.1 天然气在能源结构中的重要性 11.1.2 我国天然气工业生长前景 11.2 天然气的组成和分类 21.2.1 天然气的组成 21.2.2 天然气的分类 21.3 天然气的用途 41.4 天然气处置惩罚 41.4.1天然气处置惩罚寄义 41.4.2天然气处置惩罚的目的 51.4.3 天然气加工历程 5第2章 天然气脱水工艺2.1 天然气脱水概述 62.2 天然气脱水方法 62.2.1 溶剂吸收法 72.2.2 固体吸收法 82.3 脱水装置设计 82.4 天然气脱水工艺生长趋势 132.4.1 膜分散脱水技术 132.4.2 超音速脱水技术 14第3章 容器设计3.1 概述 163.1.1 容器的结构 163.1.2 容器的分类 163.2 内压薄壁容器设计 173.2.1 筒体强度盘算 173.2.2 设计参数确定 193.2.3 最小壁厚 203.2.4 压力实验 213.3 法兰联接 223.4 容器开孔与附件 243.4.1 容器的开孔与补强 243.4.2 封头设计 263.4.3 人孔、手孔、视镜与液面计 263.4.4 视镜 28第4章 脱水工艺盘算4.1 原始参数 304.2 原料气及净化气气质 304.2.1原料气 304.2.2 脱水后净化气的气质条件 304.3 脱水依据 314.3.1 贫三甘醇浓度简直定 314.3.2 三甘醇循环量简直定 314.3.3 吸收塔塔板数简直定 314.4 物料衡算 354.4.1 脱水量 354.4.2 甘醇循环流量 354.4.3 贫甘醇流量 354.4.4 富甘醇流量 354.5 吸收塔 354.5.1 直径 354.5.2 高度 36第5章 塔体及裙座的机械设计5.1 塔体部门 375.1.1 确定设计参数 375.1.2 塔体壁厚盘算 375.1.3 校核在压力实验时筒体中的压力 375.2 封头 385.3 塔高确定 38第6章 塔体及裙座的强度盘算及校核6.1 塔体各项载荷盘算 396.1.1 质量载荷 396.1.2 风载荷 396.1.3 地震载荷 416.1.4 最大弯矩的盘算 416.2 塔体的强度及轴向稳定性验算 426.2.1 圆筒轴向应力盘算 426.2.2 圆筒轴向稳定性校核 426.2.3 圆筒拉应力校核 426.2.4 塔体水压试验时的应力校核 426.3 裙座、基础环、地脚螺栓的设计及验算 436.3.1 座体 436.3.2 基础环 446.3.3 地脚螺栓 456.4 裙座与塔体对接焊缝的验算 46第7章 人孔、接受补强7.1 人孔补强 477.1.1 开孔所需补强面积 477.1.2 有效补强规模 477.1.3 有效补强面积 477.1.4 所需另行补强面积 487.1.5 补强圈设计 487.2 接受补强 487.2.1 进料管直径300mm 487.2.2 出料管直径250mm 507.2.3 液面计接口直径100mm 51结 论 53参考文献 54致 谢 55第1章 绪论1.1 天然气在能源结构中的重要性及生长趋势1.1.1 天然气在能源结构中的重要性天然气以其高效、清洁、利便等优势在能源结构中逐步进入壮盛时期。

开发和使用天然气是当今世界能源生长的潮水。在世界能源结构中、天然气的孝敬比例已经从1971年的16.1%上升到2002年的21.2%，并继续保持增长趋势。预计到2020年，可达24%，从而凌驾煤炭成为继石油之后的第二大能源，到2030年，天然气在世界能源中的孝敬比例可到达25%以上，预计2050年前后天然气将会凌驾石油，成为世界能源结构中的“首席能源”，从而进入一个全新的历史生长时期。

与其他能源相比，天然气具有使用利便、经济、热值高、污染少等特点，是一种在技术上已经获得证实的优质清洁燃料。天然气替代其他燃料，可以大大淘汰CO2、SO2、NO2及烟尘的排放量，这对改善大气情况，减轻室温效应有着十分显著的作用。此外，生长天然气工业，对化工、机械、电子、冶金、修建等行业的生长也有显著的促进作用。

1.1.2 我国天然气工业生长前景我国天然气的开发、使用虽然起步很早，但受种种条件影响，恒久以来一直未能形成完整、系统的工业体系。早期的天然气开发、使用主要在四川，近几十年来，随着我国国民经济的迅速生长，在天然气资源的勘探与开发上取得了丰硕结果，先后在陆上的新疆、陕西、内蒙、川渝、青海等地域发现大型气田。使我国天然气工业出现欣欣向荣的局势。

西气东输工程的建成投产，更标志着我国天然气的开发、使用又迈上了一个新的台阶。凭据全国第三次资源评价效果，我国天然气总资源为53×1012m3，预计天然气可采资源量为14×1012m3。先已累计探明天然气可采储量2.8×1012m3，现在剩余天然气可采储量2.214×1012m3，天然气已探明的储量占总资源量6%。

我国的天然气主要漫衍在新疆、川渝、陕西、内蒙、青海及东南海域[1]。1.2 天然气的组成和分类1.2.1 天然气的组整天然气是指自然生成，在一定压力下蕴藏于地下岩层孔隙或裂痕中，由烃类组成的混淆气体。大多数天然气的主要身分是烃类，此外还含有少量非烃类。天然气中的烃类基本上是烷烃，通常以甲烷为主，另有乙烷、丙烷、丁烷、戊烷以及少量的己烷以上烃类(C6+)。

在C6+中有时还含有少少量的环烷烃（如甲基环戊烷、环己烷）及芬芳烃（如苯、甲苯）。天然气中的非烃类气体，一般为少量氮气、氢气、氧气、二氧化碳、硫化氢、水蒸气以及微量的惰性气体如氦、氩、氙等。

固然，天然气的组成并非牢固稳定，不仅差别地域油、气藏中采出的天然气组成差异很大，甚至同一油、气藏得差别生产井采出的天然气组分也会有区别。1.2.2 天然气的分类天然气的分类方法现在尚不统一，各国有自己的习惯分法。

常见的分法如下：1、按矿藏特点分类按矿藏特点的差别可将天然气分为气井气、凝析井气和油田气。前两者合称非伴生气，后者又称为油田伴生气。（1）气井气：即纯气田天然气，气藏中的天然气以气相存在，通过气井开采出来，其中甲烷含量高。

（2）凝析井气：即凝析气田天然气，在气藏中以气体状态存在，是具有高含量可接纳烃液的气田气，其凝析液主要为凝析油，其次可能另有部门被凝析的水。这类气田的井口流出物除含有甲烷、乙烷外，还含有一定量的丙、丁烷及C5以上的烃类。（3）油田气：即油田伴生气，它陪同原油共生，是在油藏中与原油呈相平衡接触的气体，包罗游离气(气层气)和溶解在原油中的溶解气，从组成上亦认为属于湿气。在油井开采情况中，借助气层气来保持井压，而溶解气则陪同原油采出。

当油田气随原油一起被开采到地面后，由于油气分散条件(温度和压力)和分散方式(一级或多级)的差别，以及受气液平衡纪律的限制，气相中除含有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷外，还含有戊烷、己烷，甚至C9、C10组分。液相中除含有重烃外，仍含有一定量的丁烷、丙烷，甚至甲烷。

与此同时，为了降低原油的饱和蒸气压，防止原油在储运历程中的蒸发损耗，油田上往往接纳种种原油稳定工艺接纳原油中的C1～C5组分，接纳回来的气体。2、按天然气的烃类组身分类 （1） C5界定法——干、湿气的划分 据天然气中C5以上烃液含量的几多，用C5界定法划分干气和湿气。① 干气：指在1基方(101.325kPa，20℃)井口流出物中，C5以上烃液含量低于13.5cm3的天然气。

② 湿气：指在1基方井口流出物中。C5以上烃液含量高于13.5cm3的天然气。（2） C3界定法——贫、富气的划分 据天然气中C3以上烃类液体的含量几多，用C3界定法划分贫气和富气。

① 贫气：指在1基方井口流出物中，C3以上烃类液体含量低于94cm3的天然气。② 富气：指在1基方井口流出物中，C3以上烃类液体含量高于94cm3的天然气。值得一提的是，外洋文献界说两种气体为贫气：a.在天然气加工装置接纳天然气液体之后的剩余残气；b.险些不含或无可接纳天然气液体的未加工气体。

而富气指适互助天然气加工厂原料并能从中提取产物的气体，这与上述的界说无原则上区别。相反，干气和湿气包罗两方面的内容：一则是针对天然气是否含有水分来划分为干、湿气；二则是与贫、富气的划分相类似。

3、按酸气含量分类按酸气(CO2和硫化物)含量几多，天然气可分为酸性天然气和洁气。酸性天然气指含有显著量的硫化物和CO2等酸性气体，这类气体必须经处置惩罚后才气到达管输尺度或商品气气质指标。洁气是指含硫化物和CO2甚微或基础不含的气体，它不需净化就可外输和使用。

由此可见酸性天然气和洁气的划分接纳了模糊的判据，而详细的数值指标并无统一的尺度。在我国，由于对CO2的净化处置惩罚要求不严格，一般接纳四川石油治理局的管输指标(即硫含量不高于20mg/m3)作为界定指标，把含硫量高于20mg/m3的天然气称为酸性天然气，否则为洁气。把净化后到达管输要求的天然气称为净化气。

1.3 天然气的用途天然气作为一种宁静、高效、经济、环保的绿色能源，在完善都会功效、改善住民生活情况和提高住民生活质量等方面，将发挥十分重要的作用。天然气的开发和使用可以给都会生长、工业生产和住民生活带来许多益处。1、用于都会公共设施及住民家庭厨用燃料。由于天然气的气源稳定，热值高，经济实用，清洁环保，是都会公共设施及住民家庭理想的厨用燃料。

2、用于都会公共设施及住民家庭沐浴卫生用热水供应。与使用其他能源的热水器相比，天然气热水器具有供应热水实时、利便、连续时间恒久和稳定等特点。3、用于都会公共设施及住民家庭采暖。天然气可替代燃煤、燃油等其他能源，通过燃气锅炉举行较大面积的集中供热，也可凭据住民用户的实际需要，接纳家庭燃气采暖炉，实行一家一户独立采暖。

4、用于工厂、宾馆、办公楼、医院、商场等大型办公及运动场所的中央空调系统。使用蒸发溴化锂制冷工艺，实现对上述场所的供冷、供暖以及冷热联供。5、用于都会交通运输。

用瓶装压缩天然气替代汽油，既可降低交通运输成本，又可淘汰都会污染。6、用于都会的有关工业生产。

天然气作为一种清洁、优质的绿色能源与化工原料，对于提高和革新有关工业产物的质量将发挥重要的作用。1.4 天然气处置惩罚1.4.1天然气处置惩罚寄义天然气处置惩罚是从油、气矿场分散器分出的天然气在进入输配管道或用户之前必不行少的工艺历程，因而是天然气工业中一个很是重要的组成部门。以往，人们凭据工艺历程的目的差别，将其又分为天然气处置惩罚与加工两部门，即：天然气处置惩罚是指为使天然气切合商品质量指标或管道输送要求接纳的一些工艺历程，例如脱出酸性气体（也称脱硫脱碳，即脱除天然气中的酸性组分如H2S、CO2和有机硫化物等）、脱水、脱凝液（含凝液接纳）和脱除固体颗粒杂质，以及热值调整、硫磺接纳和尾气处置惩罚等历程。

在我国，还习惯上把天然气脱酸性气体、脱水、硫磺接纳和尾气处置惩罚等统称为天然气净化。天然气加工是指从天然气中接纳某些组分，并使之成为商品的一些工艺历程，例如天然气凝液接纳、天然气液化以及提氦等历程。可是，随着天然气工业的迅速生长，上述一些工艺历程其处置惩罚或加工目的兼而有之，因而就无法区分属于哪种领域而且也没有须要。

因此，现在海内除了一些以天然气脱酸性气体、脱水、硫磺接纳和尾气处置惩罚为主体的工厂仍然称天然气净化厂外，其他一些包罗脱凝液、脱水等在内的工厂都称之为天然气处置惩罚厂（站）。1.4.2天然气处置惩罚的目的1、燃气管网供气：脱除天然气中的硫化氢和二氧化碳，解决空气污染和热值问题脱重烃和水，解决输送历程的重烃和水的冷凝问题。

2、天然气液化：主要解决天然气的远距离输送问题, 特别是跨海运输问题。由于液化（常压，-162℃）天然气的体积为其气体（20℃，101.325kp）体积的1/625，故有利于输送和储存。3、供应石油化工原料：（1）提供较纯的原料甲烷作为制氢、生产尿素和甲醇的原料；（2）接纳轻烃，作为裂解、脱氢、异构化及氧化等生产化学品的原料。

4、提供石油液化气和天然气凝析油: 石油液化气为都会提供燃料，凝析油经物理加工生产系列溶剂油[3]。1.4.3 天然气加工历程 如图[4]。

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