目录
1设计任务书 .....................................................................................................................................2
1.1 设计基础数据 ......................................................................................................................2 1.2 设计要求及内容 ..................................................................................................................2 1.3 设计文档要求 ......................................................................................................................2 2设计说明书 .....................................................................................................................................3
2.1 设计原则 .............................................................................................................................3 2.2 设计遵循的规范及标准 ......................................................................................................3 2.3 设计具体内容及范围 ..........................................................................................................3 2.4 主要技术经济指标 ..............................................................................................................4 2.5 三甘醇脱水工艺流程 ..........................................................................................................5
2.5.1工艺方法选择 ............................................................................................................5 2.5.2三甘醇脱水工艺流程简述 .........................................................................................6 2.6 设计特点 .............................................................................................................................6 2.7设备选型 ..............................................................................................................................7
2.7.1 原料气过滤分离器 ...................................................................................................7 2.7.2 干气出口分离器 .......................................................................................................8 2.7.3 吸收塔 ......................................................................................................................8 2.7.4 再生系统 ................................................................................................................. 10 2.7.5 过滤器 .................................................................................................................... 11 2.7.6三甘醇循环泵 .......................................................................................................... 13 2.8节能 .................................................................................................................................... 13
2.8.1 系统能耗 ................................................................................................................. 13 2.8.2节能措施 .................................................................................................................. 13
3设计计算书 ................................................................................................................................... 14
3.1 分离及过滤设备 ................................................................................................................ 14 3.2 塔器 ................................................................................................................................... 17
3.2.1 三甘醇吸收塔设计计算 .......................................................................................... 17 3.2.2再生塔计算 .............................................................................................................. 20 3.3 TEG储罐 ............................................................................................................................. 24
1设计任务书
1.1 设计基础数据
进站压力：3.0MPa.g 进站温度：45℃ 处理规模：550×104m3/d 干气外输压力：大于2.0MPa.g 原料气组成见表1-1。
1.2 设计要求及内容
针对给定的设计基础数据，完成三甘醇脱水装置工艺设计，脱水后外输气水露点要求：小于-5 ℃（操作条件下），其主要设计内容如下： （1）三甘醇脱水装置工艺方案、流程设计 （2）工艺模拟及主要工艺参优选 （3）工艺设备选型及设计计算
（4）关键技术指标（主要能耗、产品质量指标） （5）绘制三甘醇脱水装置工艺流程图
1.3 设计文档要求
工程设计完成后要求提交设计说明书、设计计算书。设计文档（文字、图表、公式）规范、结构严谨、层次分明。
设计说明书包括设计基础数据、设计内容、相关标准、三甘醇脱水装置工艺流程简述、物流平衡表、三甘醇脱水装置工艺流程图、主要设备选型结果、关键技术指标；
设计计算书包括主要工艺计算及主要设备选型计算。
2设计说明书
2.1 设计原则
（1）尽可能采用先进设备，先进生产方法及成熟的科学技术成就，以保证产品质量。 （2）“就地取材”，充分利用当地原料，以便获得最佳的经济效果。
（3）所采用的设备效率高，降低原材料消耗及水电气消耗，以使产品成本降低。 （4）经济效益高
（5）充分预计生产的故障，以便及时处理，保证生产的稳定性。
（6）充分考虑天然气进料性质、产品质量及品种，生产能力及今后发展。 （7）设计流程尽可能采用循环法，尾气处理符合国家环境排放标准。 （8） 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。 （9） 贯彻“安全、可靠”的指导思想，以保证设备安全、稳定地运行。 (10) 遵循“高效节能、安全生产”的设计原则。
2.2 设计遵循的规范及标准
[1]GB5021-1994．《输气管道工程设计规范》 [2]马国光．《天然气集输》．石油工业出版社 [3]SYT0076-2008 《天然气脱水设计规范》
[4] SY/T 0602-2005.《甘醇型天然气脱水装置规范》 [5] GBT 9019-2001 《压力容器公称直径》 [6] GB150.2-2010 《固定式压力容器》 [7] SY/T0010—96
[8] 《YT 0515-2007 分离器规范》 [9]GB151-1999
2.3 设计具体内容及范围
根据给定的天然气气质工况和处理规模， 以SY/T 0602-2005《甘醇型天然气脱水装置规范》、[3]SYT0076-2008 《天然气脱水设计规范》及其相关技术设计规范为依据，对550×104 m3/d天然气脱水工程进行了工艺流程设计、流程模拟、工艺参数研究和主要工艺设备设计计算。本应用工程完成了以下的研究内容： （1） 三甘醇脱水工艺流程设计，绘制流程图；
（2） 利用HYSYS软件对三甘醇脱水工艺流程进行模拟； （3） 三甘醇脱水工艺参数研究及选用； （4）三甘醇脱水工艺装置设计：
分离器（D-101/D-102） 甘醇吸收塔（C-101） 甘醇再生塔（C-102） 甘醇循环泵（P-101） 甘醇过滤器（F-101A/F101B）
2.4 主要技术经济指标
原料气主要技术经济指标
进站压力：3.0MPa.g 进站温度：45℃ 处理规模：550×104m3/d 干气外输压力：大于2.0MPa.g 原料气组成见表2-4。
产品气主要技术经济指标
天然气三甘醇脱水装置主要产品为干气， 干气外输压力大于2 MPa，产品指标符合《天然气》（GB17820-1999）中一类天然气的要求。详见表2-4-2。
2.5 三甘醇脱水工艺流程
2.5.1工艺方法选择
天然气的脱水方法多种多样，目前应用较广泛的有低温分离法脱水、溶剂吸收法脱水和固体吸附法脱水。针对上述给出的原料气气质工况、处理规模和外输干气对水露点的要求，由于三甘醇的贫液浓浓度可达98～99%，三甘醇蒸气压较低，携带损失小，热力学性质稳定，理论分解温度较高，可以获得较大的露点降，而且能耗低，投资及操作费用较低，且甘醇类化合物毒性很轻微，三甘醇的沸点高，常温下基本不挥发，使用时不会引呼吸中毒，与皮肤接触也不会引起伤害。因而选用三甘醇脱水工艺可以满足天然气脱水技术和经济性要求。
通过计算可知，在4.5 MPa(表压)，45 ℃下原料气中含水量为649.57 kg/h，在三甘醇脱水吸收塔中，由于天然气与贫甘醇不可能达到充分接触达到平衡状态，理论平衡水露点与实际水露点相差8～10 ℃，本工程要求天然气实际水露点要求小于-5 ℃，外输干气设计控制天然气平衡水露点为-13～-15 ℃即可满足要求。应用HYSYS2006进行工艺计算，研究了汽提气的循环量和三甘醇循环量对干气水露点的
影响。
当汽提气的循环量为0.5299m3/h,贫甘醇循环量为16.50 m3/h时，三甘醇贫液浓度为99.7%其产品气平衡水露点计算值为-14.19 ℃。因此本流程采用99.7%的贫甘醇，采用气提再生工艺，实际水露点控制在-5 ℃以下是完全可行的。
三甘醇溶液具有热稳定性好、易于再生、吸湿性很高、蒸汽压低、携带损失量小、运行可靠等优点。三甘醇脱水装置主要分为吸收和再生两部分, 应用了吸收、分离、气液接触、传质、传热和抽提等原理, 露点降通常可达到30 ℃～60℃,最高可达85 ℃。
2.5.2三甘醇脱水工艺流程简述
工艺流程见附图。三甘醇脱水工艺流程主要由天然气吸收脱水、三甘醇富液再生两部分组成。其工艺设备主要有进口分离器、甘醇-气体吸收塔、气体-贫甘醇换热器、三甘醇再生塔及重沸器、三甘醇循环泵、过滤器、贫/富液换热器等。 （1）原料气脱水
湿天然气进入原料气过滤分离器，分离固体杂质、游离水等后进入TEG吸收塔底部，与吸收塔上部注入的贫TEG溶液逆流接触而脱除水分，吸收塔顶部出来的天然气经干气/贫甘醇换热器换热后进入产品气分离器，分离出少量三甘醇溶液后，从干气分离器中分离出的气相小部分做为燃料气补充气，大部分为产品气外输。 （2）TEG富液再生
TEG吸收塔底部排出的三甘醇富液与TEG再生塔顶部换热后，三甘醇富液经过TEG过滤器除去固体、液体杂质，进入TEG换热罐提高三甘醇进TEG再生塔的温度，从再生塔中部进料，经TEG重沸器加热再生，再生后的三甘醇贫液经TEG换热罐和TEG后冷器冷却，冷却后的三甘醇贫液由TEG循环泵输送到干气/贫甘醇换热器与吸收塔顶部出来的天然气换热后进入吸收塔，实现三甘醇贫液的循环利用
2.6 设计特点
本装置所采用的TEG脱水工艺具有以下特点：
（1）TEG脱水工艺流程简单、技术成熟，与其它脱水法相比具有可获得较大露点降、热稳定性好、易于再生、损失小、投资和操作费用省等优点； （2）采用高效过滤分离器分离原料气中固、液颗粒，减少甘醇污染；
（2）在富液管道上设置过滤器，以除去溶液系统中携带的机械杂质和降解产物，保证溶液清洁，防止溶液起泡，有利于装置长周期平稳运行；
（4）TEG再生所采用的直接火管加热方法成熟、可靠、操作方便；
（5）为了增强天然气脱水装置的适应性，在贫液精馏柱上设有气提气注入，气提气起源使用干气。
（6）因原料气为煤层气，几乎不含重烃，所以去掉了三甘醇脱水流程中常用的对三甘醇富液进行闪蒸脱出重烃的闪蒸罐。
2.7设备选型
2.7.1 原料气过滤分离器
原料气过滤分离器是湿天然气所接触的第一个设备，只要湿天然气中含有液态水、烃及固体杂质（石蜡、沙子、钻井泥浆）等物质中的任何一种，就会造成以下影响：1)降低甘醇溶液的脱水能力,使甘醇溶液起泡;2)引起甘醇较高的损失;3)增加甘醇溶液的循环量,降低吸收塔的吸收效率,增加吸收塔的维修量。
过滤分离器的作用就是在湿天然气脱水之前将这些液态和固态的杂质分离出来。过滤分离器通常分为卧式或立式2种类型， 海洋平台一般采用卧式两相或三相双桶分离器，因为它与立式分离器相比易使液/液得到较好的分离，且内部构造较为简单。气体处理量可根据修改的Stokes定律来确定，液体处理量则主要取决于液体在容器中的停留时间。
在550万方三甘醇脱水工艺流程中设有原料气过滤分离器和产品气分离器。原料气过滤分离器和产品气分离器的工艺参数由HYSYS 2006软件计算得出。
原料气过滤分离器作用是分离气流中的液体和固体颗粒。原料气过滤分离器的工艺参数及规格如表2-7-1所示。
2.7.2 干气出口分离器
为除去干气中的少量三甘醇液滴，工艺中设置有干气出口分离器。由于干气出口分离器进料中甘醇量相对较少，气相流量较大，从经济效益出发，选用卧式重力分离器。干气出口分离器的直径按GB 50350-2005《油气集输设计规范》中有关气液分离器直径计算公式进行计算。干气出口分离器的工艺参数及规格列于表3-2。
2.7.3 吸收塔
吸收塔（接触塔）是三甘醇脱水装置最主要的设备，通常由底部的进口气涤器（洗涤器）、中部的吸收段和顶部的捕雾器3部分组成。由于液体流量小，同时又不是塔尺寸计算的一个决定性因素，吸收塔的直径主要由气体流速与空塔速度决定；塔内的塔板数和所占空间则决定了吸收塔的高度。
吸收塔分为板式塔和填料塔2种类型。前者通常采用泡罩（帽）塔板，在确定了进料气所要求的露点降、吸啦塔的温度和压力等参数后，根据贫三甘醇浓度、三甘醇循环量和露点降之间的关系，来选择合适的贫三甘醇浓度和吸收塔塔板数。实践证明，任何泡罩式甘醇吸收塔至少要有4块实际塔板数才能有良好的脱水效果，一般采用4-12块。填料塔主要采用瓷质鞍形填料和不锈钢环，一般根据填料效率和填料系数选择填料的尺寸。填料塔和板式塔的优缺点比较如下表：
根据550×104 m3/d三甘醇脱水工艺流程图，本工艺中设置有TEG吸收塔。TEG吸收塔采用板式塔。由于三甘醇溶液循环量很小，为有利于气-液传质，保证塔板液封，增加操作弹性，故采用泡罩塔。 本工艺选用的吸收塔型号如下表。
2.7.4 再生系统
三甘醇脱水装置的再生系统主要由再生塔和重沸器组成。由吸收塔来的富三甘醇经闪蒸后在再生塔精馏柱和重沸器内进行再生（提浓），富三甘醇的再生过程实质上是甘醇和水二组分混合物的简单蒸馏过程。富三甘醇中吸收的水由精馏柱顶部排放大气，再生后的贫甘醇由再生塔流出。精馏柱顶部设有冷却盘管，可使部分水蒸气冷凝，成为精馏柱顶的回流，从而使柱顶温度得到控制，并可减少三甘醇损失量。当三甘醇溶液所吸收的重烃中含有芳香烃时，应将放空气引至地面，使其在罐中冷凝，排放的冷凝物应符合苯的排放规定；对于含硫化氢的放空气，可采用灼烧的方法进行处理。精馏柱的直径可根据其底部所需的气、液负荷来确定。
重沸器的作用是用来提供热量将富三甘醇加热至一定温度，使富三甘醇中所吸收的水分汽化并从精馏柱顶排放，同时提供回流热负荷及补充散热损失，再生塔的作用
是使三甘醇溶液在此得到提浓。
三甘醇溶液和水的沸点相差很大，且不生成共沸物，较易分离。重沸器通常为卧式容器，采用釜式结构，一般采用火管直接加热、水蒸气或热油间接加热、电加热以及废气加热等4种加热形式。当采用直火式加热方法时，要注意将重沸器安装在乎台下风向一个安全的地方；当采用水蒸气或热油作热源时，热流密度由热源温度控制，热源温度的推荐值为232℃，有时也可用260℃。不论采用何种热源，重沸器内三甘醇溶液液位应比顶部传热管高150 mm。再生系统主要设备选型结果如下表
2.7.5 过滤器
甘醇富液过滤器常采用滤芯过滤器和活性碳过滤器串联组成。两者都是利用富液差压进行过滤。滤芯过滤器（F-101）用来除去三甘醇中的固体杂质，使甘醇中固体杂质的质量浓度低于0.01%。在甘醇再生系统中采用活性碳过滤器（F-102）以除去甘醇中的重烃，以减小泡沫的产生。过调研对比，选用上海旭忆化工科技有限公司金属筛网折叠滤芯，滤芯过滤器技术要求如下表：
活性碳过滤器用以除去甘醇中的重烃，以减小泡沫的产生。过滤器的筒体长度与直径比宜为3
～5。通过市场调研，选用上海旭忆化工科技有限公司碳棒式活性碳滤芯，其外形尺寸如表3-10所示。
2.7.6三甘醇循环泵
甘醇循环泵是用来泵送甘醇溶液进入吸收塔进行循环的，泵的选型与甘醇循环量和吸收塔设计压力有关。有HYSYS知，甘醇循环量为16.5m3/h左右。算得所需扬程为318m。根据《常用泵选型手册》泵的选型结果如表2-7-6
表2-7-6甘醇循环泵设计参数及选型结果
2.8节能
2.8.1 系统能耗
2.8.2节能措施
1）优化工艺流程，合理利用井口天然气的压力能；
2）优化换热程序、优选冷换设备，合理得用各种温位的热能； 3）采用高效的机泵和节能电机；
4）设备选型适应不同工况变化的需要，避免能源浪费；
5）定期清管，以减小天然气在输送过程中的压力能损失，提高管道输送效率，达到节能的目的；
6）选择操作灵活、密封性能好的阀门，以减少天然气的泄漏； 7）采用高效绝热材料，完善保温结构，减少设备、管道散热损失。
3设计计算书
3.1 分离及过滤设备
为了除去产品气中少量的三甘醇液滴，工艺装置中有产品气分离器 由于产品气分离器进料中的三甘醇相对比较少，气相流量较大，从经济效益出发，选择用卧式重力分离器。产品气分离器的直径按照 GB 50350-2005《油气集输设计规范》中有关气液分离器的直径进行计算 卧式重力式分离器计算
根据GB 50350-250油气集输设计方案公式6.2.5计算：
(1）直径
D=0.350⨯10-3
K3qVTZ
K2K4PW （2.14）
式中： qv—标况下气体流量，m3/h (P0=0.101325MPa T0=293K条件下)；
K2,K3--卧式分离器修正系数，取0.5
Z—气体压缩系数（压缩因子）； T—操作温度，K；
P—操作压力（绝压），MPa； D—分离器内径，m； W0—液滴沉降速度，（m/s）； K4—长径比
取分离出的液滴直径dL=100⨯10-6；m 重力加速度g=9.8 m/s2
在操作条件下，由HYSYS软件得知， 压力P=2.8Mpa, 所以可得k4=4.0 压缩因子Z=0.9441
气体的密度ρg=18.53 kg/m3
液体的密度ρL=1125 kg/m3 气体粘度μg=1.227⨯10-5 Pa·s
标况下（P=101.325KPa,T=293K），气体流量qv=248600 m3/h
根据GB50350-2005《油气集输设计规范》6.2.6-1液滴在分离器中的沉降速度 可以按照下面的公式计算
w0=
4gdLL-g3ρgf
（2.15）
水力阻力系数
fRe=
3
(ρL-ρg)ρg4gdL
23μg
()
2
（2.18）
代入数据得：
fRe2=
()
3
(ρL-ρg)ρg4gdL
23μg
=
4⨯9.8⨯100⨯10-6
(
)⨯(1125-18.53)⨯18.53 3⨯1.227⨯103
-52
=1782
式中： Re—流体相对运动的雷诺数； μg—气体在操作条件下的粘度，Pa·s
得出f(Re2)再查SY/T0010—96附录B中图B可得f值,即f=5.5
w0=
4gdLρL-ρg3ρgf
=
4⨯9.8⨯100⨯10-6⨯1125-18.53=0.119 m/s
3⨯18.53⨯5.5
分离器直径
D=0.350⨯10
-3
5
k3qvTZ-30.5⨯2.486⨯10⨯314.15⨯0.944=0.350⨯10=2.603m K2k4Pw00.5⨯4.0⨯2.8⨯0.119
取分离器直径D=2.6m 长L=4D=10.5m 符合《YT 0515-2007 分离器规范》中卧式分离器外形尺寸范围。 （2）壁厚计算
根据《常用压力容器手册》 选用材料16MnR钢。假设壁厚大于26mm小于30mm,则材料最大允许压力为163Mpa,钢板负偏差为0.9。.
δ=
P0D3.08⨯2600+C1+C2=+0.9+1=27.58mm
2σϕ-P02⨯163⨯0.9-3.08
式中：p0——设计压力，p0=1.1*p ，取3.08MPa
[σ]——材料最大许用应力，163MPa
C1——钢板负偏差，取0.9mm（根据《常用压力容器手册》） C2——腐蚀裕量，取1mm
ϕ——焊缝系数，无缝钢管取0.9，焊接钢管取0.8 选用壁厚30mm，与假设相符。
所以，干气分离器选用规格为DN2600*10500,料为16MnR钢。壁厚取30mm （3）出口干气分离器计算结果如下表3-1：
3.2 塔器
3.2.1 三甘醇吸收塔设计计算
（1）吸收塔塔径计算
TEG吸收塔塔径计算，可先算出允许的单位面积最大空塔气体质量流量，在根据最大空塔气体质量流量计算塔径，计算公式如下：
Ga=0.305C(ρl-ρg)ρg
[]
0.5
(2.1)
式中: Ga—气体的最大允许质量流量，kg/（h·m2）；
ρl—吸收塔中液相密度，kg/m3； ρg—吸收塔中气相密度，kg/m3；
C—常数，与甘醇吸收塔板间距有关，该流程中取为500。 代入数据得：
a⎡4G⎤D=⎢⎥
0.75πGa⎦⎣
0.5
（2.2）
式中：D—甘醇塔直径，m
G—气体质量流量，kg/h
代入数据得：
D=
4⨯171100
=3.58m
0.75⨯3.14⨯22641
故选取甘醇吸收塔为DN 3600mm。
（2）吸收塔塔板选择
由HYSYS软件模拟可知，甘醇吸收塔有3块理论塔板，取塔板效率为0.25%，故实际共有12块塔板。
甘醇吸收塔采用泡罩塔，甘醇吸收塔为DN 3600 mm。甘醇吸收塔塔板间距取610 mm，12块塔板，甘醇吸收塔塔板总高为7320 mm，取7500mm。所以选用吸收塔的规格为DN3600⨯7500。
（3）吸收塔除沫器面积
甘醇吸收塔塔顶安装丝网除沫器。除沫器流通面积由分离器内的气体通过丝网除沫器的设计速度与气相流量计算得出，通过丝网除沫器的气体设计速度一般取丝网最大允许速度的80%。 气体通过丝网最大允许速度
vmax=KSB
ρ1-ρg
（2.3） ρg
其中：KSB——桑德斯-布朗系数，取0.107m/s。 代入数据得：
vmax=0.107⨯
1112-20.19
=0.7868m/s
20.19
捕雾器面积S:
S=
qg0.8vmax
（2.4）
代入数据得：
S=
qg0.8vmax
=
2.35522
=3.76 m
0..8⨯0.7868
式中：qg----工作状态下气体流量，m3/s，由HYSYS知qg=2.3552 m3/s
p1---通过吸收塔液相密度，此处为三甘醇密度，取1112kg/m3。
p3
g---通过吸收塔气相密度，取20.19kg/m 。
（4）壁厚计算
根据《常用压力容器手册》 选用材料16MnR钢
Sm=
pD2σϕ-P
+C1+C2
代入数据得：
Sm=
pD2σϕ-P+C+C3.4⨯3600
12=2⨯157⨯0.9-3.4
+1.2+1=45.14 mm
式中：P——设计压力，P=1.1*P0 ，取3.4MPa
[σ]——材料最大许用应力，157MPa
C1——钢板负偏差，取1.2mm（根据《常用压力容器手册》） C2——吸附塔腐蚀裕量，取1mm
ϕ——焊缝系数，无缝钢管取0.9，焊接钢管取0.8
选用壁厚46mm
（5）甘醇吸收塔计算选型结果如下表3-2：
2.5）
（
3.2.2再生塔计算
三甘醇再生塔采用填料塔，由于三甘醇和水密度相差很大，甘醇和水很容易分离，采用Dg38型金属环矩鞍填料，富液精馏柱和贫液精馏柱均采用金属环矩鞍散装填料Dg38型。Dg38型填料主要性能参数见表
三甘醇再生塔采用填料塔，由于三甘醇和水密度相差很大，甘醇和水很容易分离，
填料采用张家港雄华设备厂生产的Dg38型金属环矩鞍填料，富液精馏柱和贫液精馏柱均采用金属环矩鞍散装填料Dg38型。Dg38型填料主要性能参数见表2-4。
（1）富液精馏柱计算
SYT0076-2008 《天然气脱水设计规范》中规定甘醇再生塔塔直径应按填料塔的操作气速度及喷淋密度计算。
在三甘醇富液精馏柱选定板上汽相负荷最大的塔板工艺参数作为精馏段塔径的计算依据，用HYSYS对三甘醇再生塔富液精馏柱段和贫液精馏柱段进行模拟计算。三甘醇富液精馏柱段第一块塔板处气相荷最大，以第一块塔板的工艺参数作为富液精馏柱段塔径计算的基础数据，见表2-5所示。 富液精馏柱直径和高度的计算：
以第一块塔板计算三甘醇富液精馏柱直径，按照表5-12中的工艺参数用以下公式计算泛点速度ugf：
2
⎡ugf⎛QLa⎛ρG⎫0.2⎤
⎪lg⎢μ=0.06225-1.75L⎥3 ⎪ Qgρε⎢⎥L⎝⎭⎝G⎣⎦
4
⎫
⎪⎪⎭⎛ρG ρ⎝L⎫⎪⎪ （2.8） ⎭
代入数据得：
42
⎡ugf⎤1600.633⎛0.633⎫⎛⎫⎛⎫0.2lg⎢⨯126.6⨯ ⎪⨯0.8670⎥=0.06225-1.75⨯ ⎪ ⎪ 9.811007959.6281007⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦
算得泛点速度：ugf=7.28 m/s
实际操作气速为液泛点气速的68%～75%。故取实际操作气速为液泛点气速的70%。
uG=ugf⨯0.7=5.096 m/s
计算三甘醇富液精馏柱直径得：
DT=
4Qv4⨯1516
==0.3244 m
3600πuG3600⨯3.14⨯5.096
富液精馏柱喷淋密一般取为8～12 m3/(h·m2)，取喷淋密度l为10 m3/(h·m2)，计算精馏柱段直径：
D=2
Ql0.1592=2⨯=0.14 m πl3.14⨯10
从表2-5中可看出三甘醇富液精馏柱中气相量较大，液相量较小，比较按操作气速计算出的塔径，富液精馏柱段直径取为350mm。
三甘醇富液精馏柱段高度：根据工程实际，富液精馏柱段高度为1800mm。 壁厚计算
根据《常用压力容器手册》选用选用材料16MnR钢，钢板厚度为10mm。
Sm=
pD2σϕ-p
+C1+C2
（2.9）
代入数据得：
Sm=
pD0.121⨯350
+C1+C2=+0.8+1=1.938 mm
2σϕ-p2⨯170⨯0.9-0.121
p——设计压力，p=p0⨯1.1=0.110⨯1.1=0.121 MPa；
D——吸收塔径，mm；
[σ]——合金钢的最大许用应力，170MPa；
ϕ——焊缝系数，无缝钢管取0.9，焊接钢管取0.8；
C1——钢板负偏差，取0.8mm（根据《常用压力容器手册》）； C2——吸附塔腐蚀裕量，取1mm。 所以，钢板厚度选10mm满足压力需要。 （2）贫液精馏柱工艺计算 贫液精馏柱直径和高度的计算
贫液精馏柱段第一块板处液相相负荷最大，作为贫液精馏柱段塔径计算的基础数据，见表2-6所示。
三甘醇贫液精馏柱直径应按喷淋密度进行计算。三甘醇贫液精馏柱工况下液体流量为3.255m3/h。贫液精馏柱的喷淋密度l一般为10～20m3/(h·m2)。取15 m3/(h·m2)作为三甘醇贫液精馏柱直径计算的基础数据。其它基础数据如表2-6所示。 取喷淋密度l为15 m3/(h·m2)计算汽提柱直径：
D=
4Ql4⨯18.91
==1.26 m πl3.14⨯15
故三甘醇贫液精馏柱段直径取为1300mm。
三甘醇贫液精馏柱段高度：根据工程实际，取贫液精馏柱段高度为1200mm。 壁厚计算
根据《常用压力容器手册》 选用选用材料16MnR钢，钢板厚度为10mm。
Sm=
pD0.1375⨯1300
+C1+C2=+0.8+1=2.43 mm
2σϕ-p2⨯156⨯0.9-0.1375
p——设计压力，p=p0⨯1.1=0.125⨯1.1=0.1375 MPa；
D——吸收塔径，mm；
[σ]——合金钢的最大许用应力，156MPa；
ϕ——焊缝系数，无缝钢管取0.9，焊接钢管取0.8；
C1——钢板负偏差，取0.8mm（根据《常用压力容器手册》）； C2——吸附塔腐蚀裕量，取1mm。 所以，钢板厚度选10mm满足压力需要。 （3）再生塔重沸器火管工艺计算
重沸器火管传热面积按下式进行计算：
q1
F=
q2
式中：q1—重沸器的供热量，kW； q2—重沸器火管表面平均热通量。
该流程选用重沸器采用间接火管加热，重沸器热负荷为978kW。SY/T 0076-2008《天然气脱水设计规范》中规定重沸器火管表面平均热通量的正常范围是18～25 kW/m2，故重沸器火管表面平均热通量采用20 kW/m2。 考虑富裕热负荷取热负荷为1000kw。 由上式算出，重沸器火管传热面积为50m2。
每个重沸器设置4根U型火管，则火管外径按下式计算：
D=
F
nπl
n—火管管程数 l—火管长度 D—火管直径
根据GB151-1999推荐的换热管长度，取l=6m,代入数据
D=
F50
==0.66 nπl4π6
取D=700mm
3.3 TEG储罐
TEG循环量 20m3/h 储存时间 1.5h
TEG储罐有效容积为 V=20×1.5=30m3 以长径比4计算直径 则TEG储罐直径D=2.12m TEG储罐筒体长度L=8.48m 取D=2200mm L=8500mm
目录
1设计任务书 .....................................................................................................................................2
1.1 设计基础数据 ......................................................................................................................2 1.2 设计要求及内容 ..................................................................................................................2 1.3 设计文档要求 ......................................................................................................................2 2设计说明书 .....................................................................................................................................3
2.1 设计原则 .............................................................................................................................3 2.2 设计遵循的规范及标准 ......................................................................................................3 2.3 设计具体内容及范围 ..........................................................................................................3 2.4 主要技术经济指标 ..............................................................................................................4 2.5 三甘醇脱水工艺流程 ..........................................................................................................5
2.5.1工艺方法选择 ............................................................................................................5 2.5.2三甘醇脱水工艺流程简述 .........................................................................................6 2.6 设计特点 .............................................................................................................................6 2.7设备选型 ..............................................................................................................................7
2.7.1 原料气过滤分离器 ...................................................................................................7 2.7.2 干气出口分离器 .......................................................................................................8 2.7.3 吸收塔 ......................................................................................................................8 2.7.4 再生系统 ................................................................................................................. 10 2.7.5 过滤器 .................................................................................................................... 11 2.7.6三甘醇循环泵 .......................................................................................................... 13 2.8节能 .................................................................................................................................... 13
2.8.1 系统能耗 ................................................................................................................. 13 2.8.2节能措施 .................................................................................................................. 13
3设计计算书 ................................................................................................................................... 14
3.1 分离及过滤设备 ................................................................................................................ 14 3.2 塔器 ................................................................................................................................... 17
3.2.1 三甘醇吸收塔设计计算 .......................................................................................... 17 3.2.2再生塔计算 .............................................................................................................. 20 3.3 TEG储罐 ............................................................................................................................. 24
1设计任务书
1.1 设计基础数据
进站压力：3.0MPa.g 进站温度：45℃ 处理规模：550×104m3/d 干气外输压力：大于2.0MPa.g 原料气组成见表1-1。
1.2 设计要求及内容
针对给定的设计基础数据，完成三甘醇脱水装置工艺设计，脱水后外输气水露点要求：小于-5 ℃（操作条件下），其主要设计内容如下： （1）三甘醇脱水装置工艺方案、流程设计 （2）工艺模拟及主要工艺参优选 （3）工艺设备选型及设计计算
（4）关键技术指标（主要能耗、产品质量指标） （5）绘制三甘醇脱水装置工艺流程图
1.3 设计文档要求
工程设计完成后要求提交设计说明书、设计计算书。设计文档（文字、图表、公式）规范、结构严谨、层次分明。
设计说明书包括设计基础数据、设计内容、相关标准、三甘醇脱水装置工艺流程简述、物流平衡表、三甘醇脱水装置工艺流程图、主要设备选型结果、关键技术指标；
设计计算书包括主要工艺计算及主要设备选型计算。
2设计说明书
2.1 设计原则
（1）尽可能采用先进设备，先进生产方法及成熟的科学技术成就，以保证产品质量。 （2）“就地取材”，充分利用当地原料，以便获得最佳的经济效果。
（3）所采用的设备效率高，降低原材料消耗及水电气消耗，以使产品成本降低。 （4）经济效益高
（5）充分预计生产的故障，以便及时处理，保证生产的稳定性。
（6）充分考虑天然气进料性质、产品质量及品种，生产能力及今后发展。 （7）设计流程尽可能采用循环法，尾气处理符合国家环境排放标准。 （8） 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。 （9） 贯彻“安全、可靠”的指导思想，以保证设备安全、稳定地运行。 (10) 遵循“高效节能、安全生产”的设计原则。
2.2 设计遵循的规范及标准
[1]GB5021-1994．《输气管道工程设计规范》 [2]马国光．《天然气集输》．石油工业出版社 [3]SYT0076-2008 《天然气脱水设计规范》
[4] SY/T 0602-2005.《甘醇型天然气脱水装置规范》 [5] GBT 9019-2001 《压力容器公称直径》 [6] GB150.2-2010 《固定式压力容器》 [7] SY/T0010—96
[8] 《YT 0515-2007 分离器规范》 [9]GB151-1999
2.3 设计具体内容及范围
根据给定的天然气气质工况和处理规模， 以SY/T 0602-2005《甘醇型天然气脱水装置规范》、[3]SYT0076-2008 《天然气脱水设计规范》及其相关技术设计规范为依据，对550×104 m3/d天然气脱水工程进行了工艺流程设计、流程模拟、工艺参数研究和主要工艺设备设计计算。本应用工程完成了以下的研究内容： （1） 三甘醇脱水工艺流程设计，绘制流程图；
（2） 利用HYSYS软件对三甘醇脱水工艺流程进行模拟； （3） 三甘醇脱水工艺参数研究及选用； （4）三甘醇脱水工艺装置设计：
分离器（D-101/D-102） 甘醇吸收塔（C-101） 甘醇再生塔（C-102） 甘醇循环泵（P-101） 甘醇过滤器（F-101A/F101B）
2.4 主要技术经济指标
原料气主要技术经济指标
进站压力：3.0MPa.g 进站温度：45℃ 处理规模：550×104m3/d 干气外输压力：大于2.0MPa.g 原料气组成见表2-4。
产品气主要技术经济指标
天然气三甘醇脱水装置主要产品为干气， 干气外输压力大于2 MPa，产品指标符合《天然气》（GB17820-1999）中一类天然气的要求。详见表2-4-2。
2.5 三甘醇脱水工艺流程
2.5.1工艺方法选择
天然气的脱水方法多种多样，目前应用较广泛的有低温分离法脱水、溶剂吸收法脱水和固体吸附法脱水。针对上述给出的原料气气质工况、处理规模和外输干气对水露点的要求，由于三甘醇的贫液浓浓度可达98～99%，三甘醇蒸气压较低，携带损失小，热力学性质稳定，理论分解温度较高，可以获得较大的露点降，而且能耗低，投资及操作费用较低，且甘醇类化合物毒性很轻微，三甘醇的沸点高，常温下基本不挥发，使用时不会引呼吸中毒，与皮肤接触也不会引起伤害。因而选用三甘醇脱水工艺可以满足天然气脱水技术和经济性要求。
通过计算可知，在4.5 MPa(表压)，45 ℃下原料气中含水量为649.57 kg/h，在三甘醇脱水吸收塔中，由于天然气与贫甘醇不可能达到充分接触达到平衡状态，理论平衡水露点与实际水露点相差8～10 ℃，本工程要求天然气实际水露点要求小于-5 ℃，外输干气设计控制天然气平衡水露点为-13～-15 ℃即可满足要求。应用HYSYS2006进行工艺计算，研究了汽提气的循环量和三甘醇循环量对干气水露点的
影响。
当汽提气的循环量为0.5299m3/h,贫甘醇循环量为16.50 m3/h时，三甘醇贫液浓度为99.7%其产品气平衡水露点计算值为-14.19 ℃。因此本流程采用99.7%的贫甘醇，采用气提再生工艺，实际水露点控制在-5 ℃以下是完全可行的。
三甘醇溶液具有热稳定性好、易于再生、吸湿性很高、蒸汽压低、携带损失量小、运行可靠等优点。三甘醇脱水装置主要分为吸收和再生两部分, 应用了吸收、分离、气液接触、传质、传热和抽提等原理, 露点降通常可达到30 ℃～60℃,最高可达85 ℃。
2.5.2三甘醇脱水工艺流程简述
工艺流程见附图。三甘醇脱水工艺流程主要由天然气吸收脱水、三甘醇富液再生两部分组成。其工艺设备主要有进口分离器、甘醇-气体吸收塔、气体-贫甘醇换热器、三甘醇再生塔及重沸器、三甘醇循环泵、过滤器、贫/富液换热器等。 （1）原料气脱水
湿天然气进入原料气过滤分离器，分离固体杂质、游离水等后进入TEG吸收塔底部，与吸收塔上部注入的贫TEG溶液逆流接触而脱除水分，吸收塔顶部出来的天然气经干气/贫甘醇换热器换热后进入产品气分离器，分离出少量三甘醇溶液后，从干气分离器中分离出的气相小部分做为燃料气补充气，大部分为产品气外输。 （2）TEG富液再生
TEG吸收塔底部排出的三甘醇富液与TEG再生塔顶部换热后，三甘醇富液经过TEG过滤器除去固体、液体杂质，进入TEG换热罐提高三甘醇进TEG再生塔的温度，从再生塔中部进料，经TEG重沸器加热再生，再生后的三甘醇贫液经TEG换热罐和TEG后冷器冷却，冷却后的三甘醇贫液由TEG循环泵输送到干气/贫甘醇换热器与吸收塔顶部出来的天然气换热后进入吸收塔，实现三甘醇贫液的循环利用
2.6 设计特点
本装置所采用的TEG脱水工艺具有以下特点：
（1）TEG脱水工艺流程简单、技术成熟，与其它脱水法相比具有可获得较大露点降、热稳定性好、易于再生、损失小、投资和操作费用省等优点； （2）采用高效过滤分离器分离原料气中固、液颗粒，减少甘醇污染；
（2）在富液管道上设置过滤器，以除去溶液系统中携带的机械杂质和降解产物，保证溶液清洁，防止溶液起泡，有利于装置长周期平稳运行；
（4）TEG再生所采用的直接火管加热方法成熟、可靠、操作方便；
（5）为了增强天然气脱水装置的适应性，在贫液精馏柱上设有气提气注入，气提气起源使用干气。
（6）因原料气为煤层气，几乎不含重烃，所以去掉了三甘醇脱水流程中常用的对三甘醇富液进行闪蒸脱出重烃的闪蒸罐。
2.7设备选型
2.7.1 原料气过滤分离器
原料气过滤分离器是湿天然气所接触的第一个设备，只要湿天然气中含有液态水、烃及固体杂质（石蜡、沙子、钻井泥浆）等物质中的任何一种，就会造成以下影响：1)降低甘醇溶液的脱水能力,使甘醇溶液起泡;2)引起甘醇较高的损失;3)增加甘醇溶液的循环量,降低吸收塔的吸收效率,增加吸收塔的维修量。
过滤分离器的作用就是在湿天然气脱水之前将这些液态和固态的杂质分离出来。过滤分离器通常分为卧式或立式2种类型， 海洋平台一般采用卧式两相或三相双桶分离器，因为它与立式分离器相比易使液/液得到较好的分离，且内部构造较为简单。气体处理量可根据修改的Stokes定律来确定，液体处理量则主要取决于液体在容器中的停留时间。
在550万方三甘醇脱水工艺流程中设有原料气过滤分离器和产品气分离器。原料气过滤分离器和产品气分离器的工艺参数由HYSYS 2006软件计算得出。
原料气过滤分离器作用是分离气流中的液体和固体颗粒。原料气过滤分离器的工艺参数及规格如表2-7-1所示。
2.7.2 干气出口分离器
为除去干气中的少量三甘醇液滴，工艺中设置有干气出口分离器。由于干气出口分离器进料中甘醇量相对较少，气相流量较大，从经济效益出发，选用卧式重力分离器。干气出口分离器的直径按GB 50350-2005《油气集输设计规范》中有关气液分离器直径计算公式进行计算。干气出口分离器的工艺参数及规格列于表3-2。
2.7.3 吸收塔
吸收塔（接触塔）是三甘醇脱水装置最主要的设备，通常由底部的进口气涤器（洗涤器）、中部的吸收段和顶部的捕雾器3部分组成。由于液体流量小，同时又不是塔尺寸计算的一个决定性因素，吸收塔的直径主要由气体流速与空塔速度决定；塔内的塔板数和所占空间则决定了吸收塔的高度。
吸收塔分为板式塔和填料塔2种类型。前者通常采用泡罩（帽）塔板，在确定了进料气所要求的露点降、吸啦塔的温度和压力等参数后，根据贫三甘醇浓度、三甘醇循环量和露点降之间的关系，来选择合适的贫三甘醇浓度和吸收塔塔板数。实践证明，任何泡罩式甘醇吸收塔至少要有4块实际塔板数才能有良好的脱水效果，一般采用4-12块。填料塔主要采用瓷质鞍形填料和不锈钢环，一般根据填料效率和填料系数选择填料的尺寸。填料塔和板式塔的优缺点比较如下表：
根据550×104 m3/d三甘醇脱水工艺流程图，本工艺中设置有TEG吸收塔。TEG吸收塔采用板式塔。由于三甘醇溶液循环量很小，为有利于气-液传质，保证塔板液封，增加操作弹性，故采用泡罩塔。 本工艺选用的吸收塔型号如下表。
2.7.4 再生系统
三甘醇脱水装置的再生系统主要由再生塔和重沸器组成。由吸收塔来的富三甘醇经闪蒸后在再生塔精馏柱和重沸器内进行再生（提浓），富三甘醇的再生过程实质上是甘醇和水二组分混合物的简单蒸馏过程。富三甘醇中吸收的水由精馏柱顶部排放大气，再生后的贫甘醇由再生塔流出。精馏柱顶部设有冷却盘管，可使部分水蒸气冷凝，成为精馏柱顶的回流，从而使柱顶温度得到控制，并可减少三甘醇损失量。当三甘醇溶液所吸收的重烃中含有芳香烃时，应将放空气引至地面，使其在罐中冷凝，排放的冷凝物应符合苯的排放规定；对于含硫化氢的放空气，可采用灼烧的方法进行处理。精馏柱的直径可根据其底部所需的气、液负荷来确定。
重沸器的作用是用来提供热量将富三甘醇加热至一定温度，使富三甘醇中所吸收的水分汽化并从精馏柱顶排放，同时提供回流热负荷及补充散热损失，再生塔的作用
是使三甘醇溶液在此得到提浓。
三甘醇溶液和水的沸点相差很大，且不生成共沸物，较易分离。重沸器通常为卧式容器，采用釜式结构，一般采用火管直接加热、水蒸气或热油间接加热、电加热以及废气加热等4种加热形式。当采用直火式加热方法时，要注意将重沸器安装在乎台下风向一个安全的地方；当采用水蒸气或热油作热源时，热流密度由热源温度控制，热源温度的推荐值为232℃，有时也可用260℃。不论采用何种热源，重沸器内三甘醇溶液液位应比顶部传热管高150 mm。再生系统主要设备选型结果如下表
2.7.5 过滤器
甘醇富液过滤器常采用滤芯过滤器和活性碳过滤器串联组成。两者都是利用富液差压进行过滤。滤芯过滤器（F-101）用来除去三甘醇中的固体杂质，使甘醇中固体杂质的质量浓度低于0.01%。在甘醇再生系统中采用活性碳过滤器（F-102）以除去甘醇中的重烃，以减小泡沫的产生。过调研对比，选用上海旭忆化工科技有限公司金属筛网折叠滤芯，滤芯过滤器技术要求如下表：
活性碳过滤器用以除去甘醇中的重烃，以减小泡沫的产生。过滤器的筒体长度与直径比宜为3
～5。通过市场调研，选用上海旭忆化工科技有限公司碳棒式活性碳滤芯，其外形尺寸如表3-10所示。
2.7.6三甘醇循环泵
甘醇循环泵是用来泵送甘醇溶液进入吸收塔进行循环的，泵的选型与甘醇循环量和吸收塔设计压力有关。有HYSYS知，甘醇循环量为16.5m3/h左右。算得所需扬程为318m。根据《常用泵选型手册》泵的选型结果如表2-7-6
表2-7-6甘醇循环泵设计参数及选型结果
2.8节能
2.8.1 系统能耗
2.8.2节能措施
1）优化工艺流程，合理利用井口天然气的压力能；
2）优化换热程序、优选冷换设备，合理得用各种温位的热能； 3）采用高效的机泵和节能电机；
4）设备选型适应不同工况变化的需要，避免能源浪费；
5）定期清管，以减小天然气在输送过程中的压力能损失，提高管道输送效率，达到节能的目的；
6）选择操作灵活、密封性能好的阀门，以减少天然气的泄漏； 7）采用高效绝热材料，完善保温结构，减少设备、管道散热损失。
3设计计算书
3.1 分离及过滤设备
为了除去产品气中少量的三甘醇液滴，工艺装置中有产品气分离器 由于产品气分离器进料中的三甘醇相对比较少，气相流量较大，从经济效益出发，选择用卧式重力分离器。产品气分离器的直径按照 GB 50350-2005《油气集输设计规范》中有关气液分离器的直径进行计算 卧式重力式分离器计算
根据GB 50350-250油气集输设计方案公式6.2.5计算：
(1）直径
D=0.350⨯10-3
K3qVTZ
K2K4PW （2.14）
式中： qv—标况下气体流量，m3/h (P0=0.101325MPa T0=293K条件下)；
K2,K3--卧式分离器修正系数，取0.5
Z—气体压缩系数（压缩因子）； T—操作温度，K；
P—操作压力（绝压），MPa； D—分离器内径，m； W0—液滴沉降速度，（m/s）； K4—长径比
取分离出的液滴直径dL=100⨯10-6；m 重力加速度g=9.8 m/s2
在操作条件下，由HYSYS软件得知， 压力P=2.8Mpa, 所以可得k4=4.0 压缩因子Z=0.9441
气体的密度ρg=18.53 kg/m3
液体的密度ρL=1125 kg/m3 气体粘度μg=1.227⨯10-5 Pa·s
标况下（P=101.325KPa,T=293K），气体流量qv=248600 m3/h
根据GB50350-2005《油气集输设计规范》6.2.6-1液滴在分离器中的沉降速度 可以按照下面的公式计算
w0=
4gdLL-g3ρgf
（2.15）
水力阻力系数
fRe=
3
(ρL-ρg)ρg4gdL
23μg
()
2
（2.18）
代入数据得：
fRe2=
()
3
(ρL-ρg)ρg4gdL
23μg
=
4⨯9.8⨯100⨯10-6
(
)⨯(1125-18.53)⨯18.53 3⨯1.227⨯103
-52
=1782
式中： Re—流体相对运动的雷诺数； μg—气体在操作条件下的粘度，Pa·s
得出f(Re2)再查SY/T0010—96附录B中图B可得f值,即f=5.5
w0=
4gdLρL-ρg3ρgf
=
4⨯9.8⨯100⨯10-6⨯1125-18.53=0.119 m/s
3⨯18.53⨯5.5
分离器直径
D=0.350⨯10
-3
5
k3qvTZ-30.5⨯2.486⨯10⨯314.15⨯0.944=0.350⨯10=2.603m K2k4Pw00.5⨯4.0⨯2.8⨯0.119
取分离器直径D=2.6m 长L=4D=10.5m 符合《YT 0515-2007 分离器规范》中卧式分离器外形尺寸范围。 （2）壁厚计算
根据《常用压力容器手册》 选用材料16MnR钢。假设壁厚大于26mm小于30mm,则材料最大允许压力为163Mpa,钢板负偏差为0.9。.
δ=
P0D3.08⨯2600+C1+C2=+0.9+1=27.58mm
2σϕ-P02⨯163⨯0.9-3.08
式中：p0——设计压力，p0=1.1*p ，取3.08MPa
[σ]——材料最大许用应力，163MPa
C1——钢板负偏差，取0.9mm（根据《常用压力容器手册》） C2——腐蚀裕量，取1mm
ϕ——焊缝系数，无缝钢管取0.9，焊接钢管取0.8 选用壁厚30mm，与假设相符。
所以，干气分离器选用规格为DN2600*10500,料为16MnR钢。壁厚取30mm （3）出口干气分离器计算结果如下表3-1：
3.2 塔器
3.2.1 三甘醇吸收塔设计计算
（1）吸收塔塔径计算
TEG吸收塔塔径计算，可先算出允许的单位面积最大空塔气体质量流量，在根据最大空塔气体质量流量计算塔径，计算公式如下：
Ga=0.305C(ρl-ρg)ρg
[]
0.5
(2.1)
式中: Ga—气体的最大允许质量流量，kg/（h·m2）；
ρl—吸收塔中液相密度，kg/m3； ρg—吸收塔中气相密度，kg/m3；
C—常数，与甘醇吸收塔板间距有关，该流程中取为500。 代入数据得：
a⎡4G⎤D=⎢⎥
0.75πGa⎦⎣
0.5
（2.2）
式中：D—甘醇塔直径，m
G—气体质量流量，kg/h
代入数据得：
D=
4⨯171100
=3.58m
0.75⨯3.14⨯22641
故选取甘醇吸收塔为DN 3600mm。
（2）吸收塔塔板选择
由HYSYS软件模拟可知，甘醇吸收塔有3块理论塔板，取塔板效率为0.25%，故实际共有12块塔板。
甘醇吸收塔采用泡罩塔，甘醇吸收塔为DN 3600 mm。甘醇吸收塔塔板间距取610 mm，12块塔板，甘醇吸收塔塔板总高为7320 mm，取7500mm。所以选用吸收塔的规格为DN3600⨯7500。
（3）吸收塔除沫器面积
甘醇吸收塔塔顶安装丝网除沫器。除沫器流通面积由分离器内的气体通过丝网除沫器的设计速度与气相流量计算得出，通过丝网除沫器的气体设计速度一般取丝网最大允许速度的80%。 气体通过丝网最大允许速度
vmax=KSB
ρ1-ρg
（2.3） ρg
其中：KSB——桑德斯-布朗系数，取0.107m/s。 代入数据得：
vmax=0.107⨯
1112-20.19
=0.7868m/s
20.19
捕雾器面积S:
S=
qg0.8vmax
（2.4）
代入数据得：
S=
qg0.8vmax
=
2.35522
=3.76 m
0..8⨯0.7868
式中：qg----工作状态下气体流量，m3/s，由HYSYS知qg=2.3552 m3/s
p1---通过吸收塔液相密度，此处为三甘醇密度，取1112kg/m3。
p3
g---通过吸收塔气相密度，取20.19kg/m 。
（4）壁厚计算
根据《常用压力容器手册》 选用材料16MnR钢
Sm=
pD2σϕ-P
+C1+C2
代入数据得：
Sm=
pD2σϕ-P+C+C3.4⨯3600
12=2⨯157⨯0.9-3.4
+1.2+1=45.14 mm
式中：P——设计压力，P=1.1*P0 ，取3.4MPa
[σ]——材料最大许用应力，157MPa
C1——钢板负偏差，取1.2mm（根据《常用压力容器手册》） C2——吸附塔腐蚀裕量，取1mm
ϕ——焊缝系数，无缝钢管取0.9，焊接钢管取0.8
选用壁厚46mm
（5）甘醇吸收塔计算选型结果如下表3-2：
2.5）
（
3.2.2再生塔计算
三甘醇再生塔采用填料塔，由于三甘醇和水密度相差很大，甘醇和水很容易分离，采用Dg38型金属环矩鞍填料，富液精馏柱和贫液精馏柱均采用金属环矩鞍散装填料Dg38型。Dg38型填料主要性能参数见表
三甘醇再生塔采用填料塔，由于三甘醇和水密度相差很大，甘醇和水很容易分离，
填料采用张家港雄华设备厂生产的Dg38型金属环矩鞍填料，富液精馏柱和贫液精馏柱均采用金属环矩鞍散装填料Dg38型。Dg38型填料主要性能参数见表2-4。
（1）富液精馏柱计算
SYT0076-2008 《天然气脱水设计规范》中规定甘醇再生塔塔直径应按填料塔的操作气速度及喷淋密度计算。
在三甘醇富液精馏柱选定板上汽相负荷最大的塔板工艺参数作为精馏段塔径的计算依据，用HYSYS对三甘醇再生塔富液精馏柱段和贫液精馏柱段进行模拟计算。三甘醇富液精馏柱段第一块塔板处气相荷最大，以第一块塔板的工艺参数作为富液精馏柱段塔径计算的基础数据，见表2-5所示。 富液精馏柱直径和高度的计算：
以第一块塔板计算三甘醇富液精馏柱直径，按照表5-12中的工艺参数用以下公式计算泛点速度ugf：
2
⎡ugf⎛QLa⎛ρG⎫0.2⎤
⎪lg⎢μ=0.06225-1.75L⎥3 ⎪ Qgρε⎢⎥L⎝⎭⎝G⎣⎦
4
⎫
⎪⎪⎭⎛ρG ρ⎝L⎫⎪⎪ （2.8） ⎭
代入数据得：
42
⎡ugf⎤1600.633⎛0.633⎫⎛⎫⎛⎫0.2lg⎢⨯126.6⨯ ⎪⨯0.8670⎥=0.06225-1.75⨯ ⎪ ⎪ 9.811007959.6281007⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦
算得泛点速度：ugf=7.28 m/s
实际操作气速为液泛点气速的68%～75%。故取实际操作气速为液泛点气速的70%。
uG=ugf⨯0.7=5.096 m/s
计算三甘醇富液精馏柱直径得：
DT=
4Qv4⨯1516
==0.3244 m
3600πuG3600⨯3.14⨯5.096
富液精馏柱喷淋密一般取为8～12 m3/(h·m2)，取喷淋密度l为10 m3/(h·m2)，计算精馏柱段直径：
D=2
Ql0.1592=2⨯=0.14 m πl3.14⨯10
从表2-5中可看出三甘醇富液精馏柱中气相量较大，液相量较小，比较按操作气速计算出的塔径，富液精馏柱段直径取为350mm。
三甘醇富液精馏柱段高度：根据工程实际，富液精馏柱段高度为1800mm。 壁厚计算
根据《常用压力容器手册》选用选用材料16MnR钢，钢板厚度为10mm。
Sm=
pD2σϕ-p
+C1+C2
（2.9）
代入数据得：
Sm=
pD0.121⨯350
+C1+C2=+0.8+1=1.938 mm
2σϕ-p2⨯170⨯0.9-0.121
p——设计压力，p=p0⨯1.1=0.110⨯1.1=0.121 MPa；
D——吸收塔径，mm；
[σ]——合金钢的最大许用应力，170MPa；
ϕ——焊缝系数，无缝钢管取0.9，焊接钢管取0.8；
C1——钢板负偏差，取0.8mm（根据《常用压力容器手册》）； C2——吸附塔腐蚀裕量，取1mm。 所以，钢板厚度选10mm满足压力需要。 （2）贫液精馏柱工艺计算 贫液精馏柱直径和高度的计算
贫液精馏柱段第一块板处液相相负荷最大，作为贫液精馏柱段塔径计算的基础数据，见表2-6所示。
三甘醇贫液精馏柱直径应按喷淋密度进行计算。三甘醇贫液精馏柱工况下液体流量为3.255m3/h。贫液精馏柱的喷淋密度l一般为10～20m3/(h·m2)。取15 m3/(h·m2)作为三甘醇贫液精馏柱直径计算的基础数据。其它基础数据如表2-6所示。 取喷淋密度l为15 m3/(h·m2)计算汽提柱直径：
D=
4Ql4⨯18.91
==1.26 m πl3.14⨯15
故三甘醇贫液精馏柱段直径取为1300mm。
三甘醇贫液精馏柱段高度：根据工程实际，取贫液精馏柱段高度为1200mm。 壁厚计算
根据《常用压力容器手册》 选用选用材料16MnR钢，钢板厚度为10mm。
Sm=
pD0.1375⨯1300
+C1+C2=+0.8+1=2.43 mm
2σϕ-p2⨯156⨯0.9-0.1375
p——设计压力，p=p0⨯1.1=0.125⨯1.1=0.1375 MPa；
D——吸收塔径，mm；
[σ]——合金钢的最大许用应力，156MPa；
ϕ——焊缝系数，无缝钢管取0.9，焊接钢管取0.8；
C1——钢板负偏差，取0.8mm（根据《常用压力容器手册》）； C2——吸附塔腐蚀裕量，取1mm。 所以，钢板厚度选10mm满足压力需要。 （3）再生塔重沸器火管工艺计算
重沸器火管传热面积按下式进行计算：
q1
F=
q2
式中：q1—重沸器的供热量，kW； q2—重沸器火管表面平均热通量。
该流程选用重沸器采用间接火管加热，重沸器热负荷为978kW。SY/T 0076-2008《天然气脱水设计规范》中规定重沸器火管表面平均热通量的正常范围是18～25 kW/m2，故重沸器火管表面平均热通量采用20 kW/m2。 考虑富裕热负荷取热负荷为1000kw。 由上式算出，重沸器火管传热面积为50m2。
每个重沸器设置4根U型火管，则火管外径按下式计算：
D=
F
nπl
n—火管管程数 l—火管长度 D—火管直径
根据GB151-1999推荐的换热管长度，取l=6m,代入数据
D=
F50
==0.66 nπl4π6
取D=700mm
3.3 TEG储罐
TEG循环量 20m3/h 储存时间 1.5h
TEG储罐有效容积为 V=20×1.5=30m3 以长径比4计算直径 则TEG储罐直径D=2.12m TEG储罐筒体长度L=8.48m 取D=2200mm L=8500mm