天然气分子筛脱水装置工艺设计说明书.docx

天然气分子筛脱水装置工艺 设计说明书 概述 设计要求 原料气压力为 4.5MPa，温度 30℃，工艺流程要求脱水后含水量在 1ppm 以下（质），采用球形 4A 分子筛吸附脱水，已知 4A 分子筛的颗粒直径为 3.2mm，堆密度为660kg/m3，吸附周期采用 8 小时。 其具体内容如下： 绘制天然气脱水工艺流程图； 确定工艺流程的主要工艺参数； 对脱水系统中主要设备进行工艺计算，并确定主要设备的结构尺寸和型号。 确定流程中主要管线的规格（材质、壁厚、直径）。 编写工程设计书。 设计范围 分子筛吸附塔装置导热油换热单元 过滤器 再生气分离器连接管道 排污放空系统 安全阀，调压阀 设计原则 贯彻国家建设基本方针政策，遵循国家和行业的各项技术标准、规范。 贯彻“安全、可靠”的指导思想，紧密结合上、下游工程，以保证中央处理厂 1 PAGE PAGE 2 安全、稳定地运行。 根据高效节能、安全生产的原则，采用先进实用的技术和自控手段，实行现代化的管理模式，实现工艺、技术成熟可靠、节省投资、方便生产。 充分考虑环境保护，节约能源。 气质工况及处理规模 气体处理规模： 100×104 m3/d 原料气压力： 4.5 MPa 原料气温度： 30 ℃ 脱水后含水量： ≤1 ppm 天然气气质组成见表 1-1。 表 1-1 天然气组成表（干基） 组分 H2 He N2 CO2 C1 C2 mol% 0.097 0.052 0.55 0.026 94.595 3.305 组分 C3 iC4 nC4 iC5 nC5 C6+ mol% 0.73 0.121 0.156 0.056 0.052 0.262 分子筛脱水工艺流程 流程选择 本装置所处理的湿净化气流量为 100×104m3/d（20℃、101.325kPa标准状态下） 。对于这样规模较大的分子筛脱水装置， 可以采用 2 个吸附塔或 3 个吸附塔两种方案（分别简称两塔方案、 三塔方案） 。而相同工艺不同方案的操作情况与投资数据却完全不 同，现将两塔方案、 三塔方案的操作情况与投资情况进行比较， 从而选择出最佳方案。在两塔流程中， 一塔进行脱水操作， 另一塔进行吸附剂的再生和冷却， 然后切换 操作。在三塔或多塔流程中，切换的程序有所不同，通常三塔流程采用一塔吸附、一塔再生、一塔冷吹同时进行。 表 1-2 三塔方案（常规）时间分配表 吸附器 0～ 8h 8～ 16h 16～ 24h 分子筛脱水塔 A 吸附 加热 冷却 分子筛脱水塔 B 冷却 吸附 加热 分子筛脱水塔 C 加热 冷却 吸附 表 1-3 两塔方案（常规）时间分配表 吸附器 0～ 8h 8～ 16h 分子筛脱水塔 A 分子筛脱水塔 B 吸附 加热/ 冷却 加热 /冷却 吸附 由表 1-1 可以看出，在三塔方案中，加热炉连续工作，并且冷吹再生时间长，期间的加热、冷却功率相对较小，三塔流程灵活性较高。由表 1-2 由表 1-1 可以看出，在三塔方案中，加热炉连续工作，并且冷吹再生时间长，期间的加热、冷却功率相对较小，三塔流程灵活性较高。 能耗大大降低。 两塔流程较三塔流程减少 1 座吸附塔， 大大节约了设备采购费用。 由于设备数量的减少，操作维护费用也将大大降低。同时，由于减少了设备、工艺管线 的数量，实际上也相应削减了管线、设备穿孔泄露的风险，提高了安全可靠性。且吸 附、再生、冷却过程为密闭过程，对环境污染少。 两塔流程由装填有分子筛的两个塔组成 ,假设塔 2 在进行干燥 ,塔 1 在进行再生。在再生期间 ,所有被吸附的物质通过加热而被脱吸 ,为该塔的下一个吸附周期作准备。湿原料气一般经原料气过滤分离器 ,除去携带的液滴后自上而下地进入分子筛脱水塔 (塔 2),进行脱水吸附过程。脱除水后的干气一般经产品气粉尘过滤器除去分子筛粉尘后,作为本装置产品气输送出去。 且选用两塔流程仍有扩建空间。若以后天然气处理量逐步增大，可能导致分 子筛床层内气体流速增大， 部分分子筛被击碎， 并被原料气携带进入粉尘过滤器， 造成粉尘过滤器滤网堵塞， 装置运行不平稳。 则可对分子筛脱水工艺流程进行改造， 在原两塔的基础上增加一台同规格的分子筛干燥塔，将 “两塔流程 ”改为“三塔流程 ”，同时增加配套的自控系统，以完成扩建。 因此，本设计中采取分子筛两塔吸附脱水流程。 分子筛脱水工艺流程介绍 附图 1 为吸附法脱水流程。 原料气自上而下流过分子筛吸附塔进行吸附脱水， 脱 水后的干气含水小于 1 ppm，分子筛出口原料气经分子筛出口过滤器除去其中夹带的分子筛粉尘和杂质后进制冷单元。 分子筛干燥器采用两塔操作流程， 8 小时自动切换 1 次，原料气切换到已再生完毕的分子筛吸附塔进行吸附脱水， 水饱和的吸附塔经再生、 冷吹完成再生过程。 再生气可以用