專利名稱：天然氣脫水工藝中原料氣的加熱方法
技術領域：
本發明涉及的是天然氣脫水工藝，具體涉及的是一種天然氣脫水工藝中原料氣的加熱方法。
背景技術：
為改善天然氣輸送質量，確保天然氣輸送安全運行，天然氣在進入輸氣管道前必 須進行有效的脫水處理。原因在于當輸氣管道內壓力和溫度發生變化時，從天然氣中會析 出水蒸氣，形成液態水積聚在輸氣管道低處；同時在一定的溫度和壓力下，游離水與天然氣 中部分烷烴分子將會形成固態冰雪狀水化物。這些物質不僅會縮小輸氣管道的有效輸送截 面，增加輸送阻力，加大動力消耗，而且嚴重時還會堵塞閥門、儀表甚至輸氣管道，影響平穩 {共飛。現有的天然氣脫水工藝是采用三甘醇脫水工藝，即先將未作脫水處理的天然氣 (以下簡稱為原料氣)，輸入吸收塔與三甘醇接觸脫水后輸出。如果原料氣溫度很低，而低 溫時三甘醇溶液粘度又較大，這種條件下進行熱量交換，則會影響原料氣的脫水效果。為了 保證天然氣的脫水效果，則在吸收塔前設置水套加熱爐，參閱圖1，將原料氣加熱至所需溫 度時再進入吸收塔，這樣脫水效果得到了保證，但在該工藝中經處理后的三甘醇貧液及經 脫水處理后獲得的脫水后的天然氣(以下簡稱為干氣)中還攜帶一定的熱量沒有得到利 用，加之為加熱原料氣需設置水套加熱爐，致使該工藝設備投資大，運行成本高，能源浪費。
發明內容
本發明的目的是針對上述問題提供一種天然氣脫水工藝中原料氣的加熱方法，利 用工藝過程中干氣(即脫水后天然氣)和三甘醇貧液所攜帶的熱量為原料氣(即未作脫水 處理的天然氣)加熱，將工藝過程中產生的余熱有效地利用，降低設備投資及運行成本。本發明通過以下技術方案來實現天然氣脫水工藝中原料氣的加熱方法是利用脫 水工藝中吸收塔排出干氣和三甘醇貧液中攜帶的熱量為原料氣加熱，具體是在原料氣與吸 收塔之間安裝兩臺換熱器；原料氣經第一換熱器、第二換熱器進入吸收塔進行脫水；脫水 后獲得的干氣從吸收塔排出再進入第一換熱器與原料氣進行熱量交換；吸收塔排出的三甘 醇富液經精餾塔精餾后獲得的三甘醇貧液后進入第二換熱器，與原料氣再一次進行熱量交 換；原料氣分別與吸收塔排出的干氣和三甘醇貧液經過兩次熱量交換后再進入吸收塔進行 脫水。采用上述技術方案的積極效果本發明通過在原料氣與吸收塔之間安裝兩臺換熱 器，將工藝過程中產生的余熱即吸收塔排出的干氣和三甘醇貧液的熱量進行有效地利用， 換熱器可與三甘醇脫水裝置集成到一個橇板上，簡化加熱工藝；換熱器占地面積小，操作維 護方便，其投資遠小于加熱爐，可大大降低生產運行成本，且為熱交換傳遞熱能，避免了明 火點，運行安全、可靠。四
圖1是現有技術的工藝流程示意圖；圖2是本發明的工藝流程示意圖。圖中1第一換熱器、2第二換熱器、3吸收塔、4精餾塔、5加熱爐。五具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明作進一步說明實施例1 大慶油田升平天然氣集氣站采用三甘醇脫水工藝，對于2. 1°C的天然 氣，很難達到脫水指標要求，因此，采用本發明方法為原料氣進行加熱，原料氣細分見表1。表1原料氣組分表(mol % ) 其中要求外輸氣的水露點小于等于_15°C。1、工藝流程及運行參數(1)工藝流程本發明的技術目的是將工藝過程中產生的余熱即從吸收塔排出的干氣和三甘醇 富液經精餾塔精餾后處理成三甘醇貧液所攜帶的熱量有效地利用，降低設備及運行成本， 其工藝流程如圖2所示，發明中的第一換熱器1裝在原料氣與吸收塔3之間，第二換熱器2 是安裝在第一換熱器1與吸收塔3之間，第一換熱器1和第二換熱器2、第二換熱器2與吸 收塔3之間管線連接。第一換熱器1和第二換熱器2以串聯連接的方式安裝在原料氣的進 氣管線與吸收塔3之間。原料氣由進氣管線輸入第一換熱器1后，在第一換熱器內與干氣 進行氣_氣換熱后進入第二換熱器2，在第二換熱器內與三甘醇貧液進行氣_液換熱后進 入吸收塔3脫水。在原料氣進入吸收塔3的同時三甘醇貧液也進入吸收塔3，原料氣與三 甘醇貧液在吸收塔3內接觸進行脫水，脫水后獲得的干氣從吸收塔3排出后，再經第一換熱 器1與陸續進入第一換熱器1的原料氣進行熱量交換，提高原料氣溫度。三甘醇富液從吸 收塔3排出過濾后泵入精餾塔4精餾，經精餾塔4精餾后獲得的三甘醇貧液過濾后進入第 二換熱器2和吸收塔3。進入第二換熱器2的三甘醇貧液與原料氣進行熱量交換，進入吸 收塔3后，在吸收塔3內與原料氣接觸，對原料氣脫水。工藝中的三甘醇富液經精餾塔4精 餾后獲得的三甘醇貧液經第二換熱器2進入吸收塔3，反復循環使用。三甘醇貧液后進入第 二換熱器2在與流經第二換熱器2的原料氣進行二次熱量交換后進入吸收塔3的過程中又 將原料氣的溫度在第一次熱量交換的基礎上提高，此時，原料氣的溫度可達20 30°C，完 全可滿足在吸收塔3內脫水所需的溫度條件。這樣，通過安裝的第一換熱器1、第二換熱器 2使原料氣流經兩個換熱器，分別與吸收塔3排出的干氣和三甘醇貧液進行兩次熱量交換， 保證原料氣在高于15°C以上的溫度條件進入吸收塔3進行脫水，確保脫水效果。(2)裝置運行參數裝置運行參數見表2。表2三甘醇脫水裝置運行參數 其中，由于脫除的水量占天然氣總量的比例非常小，干氣的質量流量G2可近似成 與原料氣的質量流量G1相同。2、實驗結果原料氣進入第一換熱器1與從吸收塔3排出的干氣進行熱量交換，交換的熱量為 Qi。由于第一換熱器1內部采用高效板翅式換熱器，在熱端溫差為0.5°C時即可進行有效換 熱。因此在第一換熱器1進行的氣-氣換熱中，原料氣吸收的熱量可近似等于干氣提供的 熱量，則Q1為(C1為干氣平均比熱容，kj/kg · V )Q1 = G2 · C1 · (T4-T5) = 2. 39X 105kJ/h原料氣進入第二換熱器2與三甘醇貧液進行氣_液熱量交換，交換的熱量為Q2。則 Q2為(C2為三甘醇貧液平均比熱容，KJ/kg · 0C )Q2 = G3 · C2 · (T6-T7) = 3. 91 X 104kJ/h同時，原料氣1經過第一換熱器1后的溫度由2. 1°C升至18. 0°C，已得出換熱量Q1 =2. 39X 105kJ/h，可選用高效板翅式換熱器，總傳熱系數=K=UeokXZOii^h* °c)，干氣 經過第一換熱器1后的溫度由22. 0°C降為5. 3°C。換熱器的冷端溫差Δ T1 = T5-T1 = 3. 2°C熱端溫差ΔT2 = T4-T2 = 4. 0°C
Ατ AT1-AT2 3.2-4.0 ^on_器對數平均纖 第一換熱器1的換熱面積產52.7m2 原料氣經過第二換熱器2后的溫度為21. 2°C，已得出換熱量Q2 = 3. 91X104kJ/h, 可選用U型管換熱器，總傳熱系數K = 140kJ/ (m2 · h · °C )，三甘醇貧液經過第二換熱器2 后的溫度由185°C降為130°C。換熱器的冷端溫差Δ T3 = T7-T2 = 112°C 換熱器對數平均溫差為 第二換熱器2的換熱面積1，-2.04m2
K · ΔΤ 140x136.33、實驗結論從上述數據可以看出，按常規設計，為達到三甘醇脫水裝置進氣要求，如果采用現 有工藝則按圖1所述的工藝流程，應設加熱爐5，將原料氣由T1加熱到T3所需要的熱量度 Q，即為原用加熱爐加熱所需的總熱量為Q = G1 ·( · (T3-T1) = 2. 78X 105kJ/h(C為原料氣 平均比熱容，KJ/kg -0C ),即原料氣由2. 1°C加熱到21. 2°C，需要的熱量為2. 78X 105kJ/h。 而采用發明工藝則充分的利用了從吸收塔3內排出干氣的所攜帶的余熱，另需要三甘醇貧 液提供3. 91 X 104kJ/h熱量為其略做補充，其能耗不足常規加熱工藝的1/6，整個運行成本 可大大降低。由表2可見在保證三甘醇正常脫水的情況下，原料氣的溫度可提高到20°C 以上，節能效果明顯。據此在工藝中設置二臺小型換熱器，并可與三甘醇脫水裝置集成到一個橇板上。 在設備投資方面，二臺小型換熱器的投資要遠小于加熱爐，簡化了加熱工藝、占地面積小、 操作維護方便、減少了明火點、運行安全可靠，達到了節能降耗目的，具有良好的經濟效益。
權利要求
一種天然氣脫水工藝中原料氣的加熱方法，其特征在于該方法是利用脫水工藝中吸收塔排出干氣和三甘醇貧液中攜帶的熱量為原料氣加熱，具體是在原料氣與吸收塔之間安裝兩臺換熱器；原料氣經第一換熱器(1)、第二換熱器(2)進入吸收塔(3)進行脫水；脫水后獲得的干氣從吸收塔(3)排出再進入第一換熱器(1)與原料氣進行熱量交換；吸收塔(3)排出的三甘醇富液經精餾塔(4)精餾后獲得的三甘醇貧液后進入第二換熱器(2)，與原料氣再一次進行熱量交換；原料氣分別與吸收塔(3)排出的干氣和三甘醇貧液經過兩次熱量交換后再進入吸收塔(3)進行脫水。
2.根據權利要求1所述的天然氣脫水工藝中原料氣的加熱方法，其特征在于第一換 熱器(1)和第二換熱器(2)以串聯連接的方式安裝在原料氣的進氣管線與吸收塔(3)之 間。
全文摘要
本發明公開了一種天然氣脫水工藝中原料氣的加熱方法，該方法是利用脫水工藝中吸收塔排出干氣和三甘醇貧液中攜帶的熱量為原料氣加熱，具體是在原料氣與吸收塔之間安裝兩臺換熱器；原料氣經第一換熱器、第二換熱器進入吸收塔進行脫水；脫水后獲得的干氣從吸收塔排出再進入第一換熱器與原料氣進行熱量交換；吸收塔排出的三甘醇富液經精餾塔精餾后獲得的三甘醇貧液后進入第二換熱器，與原料氣再一次進行熱量交換；原料氣分別與吸收塔排出的干氣和三甘醇貧液經過兩次熱量交換后再進入吸收塔進行脫水。本發明將工藝過程中產生的余熱即吸收塔排出的干氣和三甘醇貧液的熱量進行有效地利用；換熱器占地面積小，操作維護方便，生產運行成本低廉，運行安全、可靠。
文檔編號C10L3/10GK101886007SQ20101021075
公開日2010年11月17日 申請日期2010年6月23日 優先權日2010年6月23日
發明者劉海濤, 岳濤, 張兆偉, 李海燕 申請人:張兆偉