天然氣三甘醇脫水裝置系列化研究

黃志超 王長(zhǎng)軍

中海油能源發(fā)展裝備工程設(shè)計(jì)研發(fā)中心，中國(guó)·天津 300452

1 引言

為實(shí)現(xiàn)增儲(chǔ)上產(chǎn)“七年行動(dòng)計(jì)劃”戰(zhàn)略目標(biāo)和“渤海油田三千萬(wàn)再穩(wěn)產(chǎn)10年”戰(zhàn)略目標(biāo)，縮短產(chǎn)品供貨周期，降低項(xiàng)目整體成本，提高公司運(yùn)行效率，在渤海油田工程標(biāo)準(zhǔn)化研究設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上開(kāi)展設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化研究工作。

根據(jù)以往項(xiàng)目，通過(guò)系列化研究，選取位于中國(guó)渤海海域和南海海域的兩套典型天然氣三甘醇脫水裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)TEG）作為標(biāo)準(zhǔn)化系列，兩套TEG系統(tǒng)處理量相近，但操作條件及組分等有較大差異，比較具有代表性，作為標(biāo)準(zhǔn)系列化研究對(duì)象。具體系列表如表1所示。

表1 TEG裝置系列劃分

2 標(biāo)準(zhǔn)系列化研究

以典型的兩套TEG系統(tǒng)為研究對(duì)象，開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)系列化研究。對(duì)其技術(shù)指標(biāo)、成橇指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)化文件等內(nèi)容進(jìn)行剖析，明確其標(biāo)準(zhǔn)系列化主要內(nèi)容[1]。

2.1 TEG系統(tǒng)系列一

2.1.1 系列一技術(shù)指標(biāo)

第一，管線材質(zhì)：富甘醇系統(tǒng)為用雙相不銹鋼，貧甘醇系統(tǒng)采用碳鋼。

第二，設(shè)備材質(zhì)：富甘醇系統(tǒng)為碳鋼316L，貧甘醇系統(tǒng)采用碳鋼。

第三，不含Hg、甲醇、潤(rùn)滑油。

第四，入口天然氣設(shè)計(jì)含液量不大于2m3/h。

第五，TEG閃蒸罐設(shè)計(jì)停留時(shí)間不小于20min。

第六，TEG再生純度99.7%，循環(huán)量2m3/h。

第七，再生提純采用天然氣汽提法，汽提氣設(shè)計(jì)用量36 Sm3/h。

第八，TEG再沸器塔頂泄放背壓為15kPa（G）。

第九，適用環(huán)境為渤海區(qū)域海洋鹽霧環(huán)境。

第十，TEG循環(huán)泵：

型式：往復(fù)式（非變頻）。

滿(mǎn)足API674（LATEST EDITION）標(biāo)準(zhǔn)要求。

整機(jī)滿(mǎn)足危險(xiǎn)區(qū)防爆CLASS I ZONE 2 GROUP IIA，需滿(mǎn)足防護(hù)等級(jí)要求IP56。

TEG循環(huán)泵電機(jī)超過(guò)5kW需配備空間加熱器。

第十一，先導(dǎo)式安全閥選型原則：HH壓力/設(shè)計(jì)壓力大于90%。

第十二，重沸器上電加熱器控制盤(pán)柜采用三組可控硅共同控制功率調(diào)節(jié)。

第十三，罐體上液位儀表材質(zhì)選擇：若主工藝進(jìn)出口管線為雙相鋼，罐體為316L內(nèi)襯，儀表選型原則：操作溫度小于60℃，儀表接液材質(zhì)選擇316L。操作溫度大于60℃，儀表接液材質(zhì)選擇904L[2]。

第十四，針對(duì)不銹鋼設(shè)備、管線、儀表、閥門(mén)等的涂裝事宜，原則如下：

①對(duì)于316L SS，正常工況下使用，操作溫度低于60℃時(shí)，涂裝系統(tǒng)請(qǐng)按照規(guī)格書(shū)執(zhí)行，超過(guò) 60℃時(shí)，外表面需要進(jìn)行特涂，選用TSA。

②對(duì)于DSS，正常工況下使用，操作溫度在60～100℃時(shí)，涂裝系統(tǒng)請(qǐng)按照規(guī)格書(shū)執(zhí)行，超過(guò)100℃時(shí)，外表面需要進(jìn)行特涂，選用TSA。

2.1.2 系列一成橇指標(biāo)

系列一成橇尺寸及重量見(jiàn)表2。

表2 成橇尺寸及重量

2.2 TEG系統(tǒng)系列二

2.2.1 系列二技術(shù)指標(biāo)

第一，管線材質(zhì)：富甘醇系統(tǒng)為雙相不銹鋼，貧甘醇系統(tǒng)采用碳鋼。

第二，設(shè)備材質(zhì)：富甘醇系統(tǒng)為316L，貧甘醇系統(tǒng)采用碳鋼。

第三，不含Hg和潤(rùn)滑油，甲醇含量不大于0.05%。

第四，入口天然氣設(shè)計(jì)含液量小于等于0.016m3/h。

第五，TEG閃蒸罐設(shè)計(jì)停留時(shí)間不小于20min。

第六，再生提純采用天然氣汽提法，汽提氣設(shè)計(jì)用量11 Sm3/h。

第七，TEG再沸器塔頂泄放背壓為15kPaG。

第八，適用環(huán)境為南海區(qū)域海洋鹽霧環(huán)境。

第九，TEG循環(huán)泵：

型式：往復(fù)式（非變頻）。

滿(mǎn)足API674（LATEST EDITION）標(biāo)準(zhǔn)要求。

整機(jī)滿(mǎn)足危險(xiǎn)區(qū)防爆CLASS I ZONE 2 GROUP IIA，需滿(mǎn)足防護(hù)等級(jí)要求IP56。

TEG循環(huán)泵電機(jī)超過(guò)5kW需配備空間加熱器。

第十，先導(dǎo)式安全閥選型原則：HH壓力/設(shè)計(jì)壓力大于90%。

第十一，重沸器上電加熱器控制盤(pán)柜采用一組可控硅控制整個(gè)功率調(diào)節(jié)。

第十二，針對(duì)不銹鋼設(shè)備、管線、儀表、閥門(mén)等的涂裝事宜，原則如下：

①對(duì)于316LSS，正常工況下使用，操作溫度低于60℃時(shí)，涂裝系統(tǒng)請(qǐng)按照規(guī)格書(shū)執(zhí)行，超過(guò)60℃時(shí)，外表面需要進(jìn)行特涂，選用TSA。

②對(duì)于DSS，正常工況下使用，操作溫度在60～100℃時(shí)，涂裝系統(tǒng)請(qǐng)按照規(guī)格書(shū)執(zhí)行，超過(guò)100℃時(shí)，外表面需要進(jìn)行特涂，選用TSA[3]。

2.2.2 系列二成橇指標(biāo)

系列二成橇尺寸及重量見(jiàn)表3。

表3 成橇尺寸及重量

2.3 標(biāo)準(zhǔn)化的系列設(shè)備

標(biāo)準(zhǔn)化的系列設(shè)備應(yīng)配套標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)備資料，TEG系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)資料如表4所示。

表4 標(biāo)準(zhǔn)文件目錄

3 界面信息

一般成橇設(shè)備會(huì)有明確的接口界面信息，便于后續(xù)安裝調(diào)試，相關(guān)信息見(jiàn)表5。TEG系列化界面信息如圖1所示，包括入口聚結(jié)過(guò)濾分離橇、TEG脫水橇（吸收塔及內(nèi)件、貧TEG/干氣換熱器）及TEG再生橇（回流冷凝器、精餾柱、再沸器、汽提塔、分液罐、閃蒸罐、顆粒過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器、冷貧/富TEG換熱器、熱貧/富TEG換熱器、緩沖罐、循環(huán)泵）。

表5 接口信息

續(xù)表

圖1 成橇流程圖

4 標(biāo)準(zhǔn)化的系列產(chǎn)品要有明確的供貨及服務(wù)范圍

4.1 TEG脫水及再生橇系統(tǒng)設(shè)計(jì)

TEG脫水及再生橇系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容：

第一，系統(tǒng)描述。

第二，系統(tǒng)PFD和物料平衡表。

第三，系統(tǒng)P&ID（包含主要參數(shù)）。

第四，系統(tǒng)工藝和機(jī)械計(jì)算書(shū)（包括容器尺寸、系統(tǒng)流量、壓降、換熱功率等）。

第五，控制系統(tǒng)原理圖。

第六，各橇布置總圖和管線、電纜、托架和設(shè)備安裝等指導(dǎo)文件。

第七，整橇3D模型等。

4.2 TEG脫水及再生橇系統(tǒng)供貨范圍

TEG脫水及再生橇系統(tǒng)供貨范圍以下內(nèi)容：

第一，橇公共底座、墊墩。

第二，入口聚結(jié)過(guò)濾分離器、TEG吸收塔、貧TEG/干氣換熱器、TEG回流冷凝器、TEG精餾柱、TEG再沸器、TEG汽提塔、TEG閃蒸罐、TEG顆粒過(guò)濾器、TEG活性炭過(guò)濾器、冷貧/富TEG換熱器、熱貧/富TEG換熱器、TEG緩沖罐等設(shè)備本體及內(nèi)件。

第三，TEG電加熱器及TEG循環(huán)泵等PID中要求的其他設(shè)備。

第四，工藝閥門(mén)、工藝管線、管件、螺栓、墊片、螺栓螺母等配管材料、管線支撐件、橇邊緣處配對(duì)法蘭及緊固件。

第五，儀表、電纜及控制元件、接線箱、接線盒、電纜填料函、電纜托架。

第六，操維平臺(tái)、梯子。

第七，保溫和伴熱。

第八，涂裝。

第九，一年備件。

第十，橇邊緣處所有外接法蘭的配套緊固件各一套（含墊片和螺栓螺母）；人孔的墊片一套及螺栓螺母；除砂管內(nèi)件的墊片及螺栓螺母一套。

如果買(mǎi)方需要，提供現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)、安裝、預(yù)調(diào)試、調(diào)試以及技術(shù)培訓(xùn)。

5 結(jié)語(yǔ)

天然氣三甘醇脫水（TEG）工藝是目前天然氣工業(yè)中應(yīng)用最普遍的方法之一，天然氣三甘醇脫水系統(tǒng)按照針對(duì)不同環(huán)境條件形成標(biāo)準(zhǔn)系列化，有利于相關(guān)部件提前采購(gòu)制造，從而縮短采購(gòu)建造周期，也有利于長(zhǎng)期框架協(xié)議采購(gòu)招標(biāo)，形成供需雙方的戰(zhàn)略合作關(guān)系。