c天然气分子筛脱水装置工艺设计 

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2.2 物料平衡表

表2-1 100×104 m3/d 天然气分子筛脱水装置设计 物料表

物料流 气体分率 温度，℃压力，KPa 摩尔流量,kmol/h 质量流量，kg/h 3液体体积流量,m/h 热流量，kJ/h 质量密度,kg/m3 分子量 压缩因子 粘度,cp 氢气 氦气 氮气 二氧化碳 甲烷 乙烷 组 成 丙烷 （mol%）异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷 正己烷 水 1 1 30 4500 1736.835 29743.35 95.65 -1.33E+08 17.125 33.89 0.9023 0.0125 0.0969 0.0519 0.05494 0.0260 94.4898 3.3013 0.7292 0.1209 0.1558 0.0559 0.0519 0.2597 0.1112 2 1 35 4500 1734.903 29708.55 95.61 -1.32E+08 17.124 33.13 0.9079 0.0126 0.0970 0.0520 0.5500 0.0260 94.5950 3.3050 0.7300 0.1210 0.1560 0.0560 0.0520 0.2600 0.0000 3 1 30 4500 180.8 3096.03 9.96 -1.38E+07 17.124 33.88 0.9023 0.0125 0.0970 0.0520 0.5500 0.0260 94.5950 3.3050 0.7300 0.1210 0.1560 0.0560 0.0520 0.2600 0.0000 4 1 260 4500 180.8 3096.03 9.96 -1.18E+07 17.124 17.44 0.9968 0.0184 0.0970 0.0520 0.5500 0.0260 94.5950 3.3050 0.7300 0.1210 0.1560 0.0560 0.0520 0.2600 0.0000 5 0.9825 30 4480 180.8 3099.03 9.84 -1.45E+07 17.141 34.33 — — 0.0952 0.0510 0. 5397 0.0255 92.8320 3.2434 0. 7164 0. 1187 0. 1531 0. 0550 0. 0510 0. 2552 1.8637 6 1 29.87 4450 177.628 3041.89 9.78 -1.36E+07 17.125 33.49 0.9031 0.0124 0. 0969 0. 0519 0. 5494 0. 0260 94.4896 3.3013 0. 7292 0. 1209 0. 1558 0. 0559 0. 0519 0. 2597 0. 1114 7 0 29.87 4450 3.172 57.14 0.06 -9.06E+05 18.015 1005.01 0.0317 0.7995 0. 0000 0. 0000 0. 0003 0. 0004 0. 0000 0. 0000 0.0000 0. 0000 0. 0000 0. 0000 0. 0000 0. 0000 99.9993 6

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2.3分子筛吸附器的选型

分子筛脱水属于吸附法脱水，一般用于水露点要求控制较低的场合，其露点深度可达到-90℃，保证含水量在1ppm以下。分子筛脱水有两塔和三塔流程之分。由于分子筛的吸附和再生过程中的温度\\压力的循环变化，分子筛干燥器的设计制造要求严格，成本较高。

运行一段时问后，分子筛出口气体中往往携带分子筛粉尘，可利用多滤芯的粉尘过滤器净化天然气。气体从外表面进入滤芯，杂质被阻挡在滤体表面和内部，在滤芯表面形成一层均匀的滤饼，由于颗粒的架桥效应，而进一步提高了过滤精度。生产实践中，工厂技术人员可根据气质条件及运行时问长短来决定滤芯更换频率。

表2-2 吸附器计算选型结果表 吸附器 封头 裙座 内径（mm） 设计压力（MPa） 设计温度（℃） 床层高度（mm） 筒体壁厚（mm） 筒体材料 操作周期（h） 封头类型 类型 筒体高度（mm） 分子筛类型 装填顺序 分子筛厚度（mm） 内径（mm） 材料 厚度（mm） 质量（kg） 类型 质量（kg） 壁厚（mm） 外径（mm） 高度（m） DN1600 5 300 3700 39 16MnR（Q345R） 8（再生加热时间4.5，冷吹时间3.2，切换时间0.3） 椭圆式封头 立式 4500 4A条形分子筛 由下至上 2500 1600 16MnR低合金压力容器用钢 12 276.37 圆筒形裙座 473.7 12 1624 1 2.4粉尘过滤器的选型

吸附塔单元后，设置粉尘过滤器，对天然气进行精细过滤，除去粒径≥1 m的尘埃等。精细过滤设备选择由多层高密度网格材料形成的、兼备厚度型和褶皱型特点的聚结滤芯，考虑到不同大小的杂质在气流中表现出的不同特性(较大的颗粒呈直线运

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动，较小的颗粒做布朗运动)，采用筛、挡和阻的方式，捕捉杂质微粒。在气质恶化或长时问运行后，滤芯的压差会上升得很快，达到一定值时，就必须及时更换滤芯。在设备人口处设置隔离挡板，避免进入设备的气体接触到已分离出的液体，并减少液体被重新带人气体中的机会。减少已分离液体的携带量是提高分离效率的有益补充。

本设计采用两个SBFQ系列型粉尘过滤器并联使用。SBFQ型气体过滤器是一种新型、高效气体除尘设备，广泛用于石油、天然气工业部门一般含尘量的气体主管线和旁通管。亦是城市天然气、煤制气输配系统安全、可靠运行不可缺少的气体净化设备。具有结构先进、除尘效率高、操作维护方便等优点。选型结果见表2-3。

表2-3粉尘过滤器规格

设备名称 工艺参数及几何尺寸 工作温度，℃ 工作压力，kPa 气体体积流量，m3/h 过滤精度，μm 过滤器计算截面积，m2 过滤器选用外径，mm 过滤器型号 粉尘过滤器 30 4500 896.8 5 0.097 300 SBFQ 300-4.5/5 C 2.5再生气加热炉的选取

本设计主要采用导热油供热系统进行加热。

导热油供热系统以导热油为载热体。导热油在炉中加热后,利用热油泵将其送给各用热设备,再返回炉中重新加热,从而形成闭路循环。导热油作为工业传热介质具有以下特点：??在几乎常压的条件下，可以获得很高的操作温度。即可以大大降低高温加热系统的操作压力和安全要求，提高了系统和设备的可靠性；可以在更宽的温度范围内满足不同温度加热、冷却的工艺需求，或在同一个系统中用同一种导热油同时实现高温加热和低温冷却的工艺要求。即可以降低系统和操作的复杂性；省略了水处理系统和设备，提高了系统热效率，减少了设备和管线的维护工作量。即可以减少加热系统的初投资和操作费用；在事故原因引起系统泄漏的情况下，导热油与明火相遇时有可能发生燃烧，这是导热油系统与水蒸气系统相比所存在的问题。但在不发生泄漏的条件下，由于导热油系统在低压条件下工作，故其操作安全性要高于水和蒸汽系统。

2.5.1 工艺流程

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主要设备有：导热油炉、热油主循环泵、热油辅循环泵、膨胀罐。

整个供热系统主要由导热油炉、燃烧器、膨胀罐、储油罐、热油循环泵、供热管网和热用户组成。其加热原理是燃料经燃烧器充分燃烧后产生的高温火焰和烟气，通过辐射和对流方式加热炉管中的导热油，热油达到设定的温度后在主循环泵的驱动下将热能带出，一部分以液相方式直接输至再生气加热器加热再生气，另一部分则通过温度控制流量调节阀与回流低温热油减温混合达到低温位热用户其中低温位系统设独立的热油辅循环泵提供系统循环动力。

该系统中各工艺用热设备内的导热油以自身的显热方式与用户进行热交换，梯级利用后，经热油主循环泵回输至导热油炉继续加热，形成一个完整的闭合回路，往复循环使用。导热油受热膨胀时的体积增加量由膨胀罐来吸收，储油罐主要是用来存储系统导热油和接收膨胀罐溢流出的导热油。

2.5.2导热油的选型

导热油炉的流速，国外文献推荐为2~4m/s。由于油品储运加热系统负荷波动较大，因此要求在导热油供回油管道上设一旁通阀或压控阀组，当外界负荷降低时，导热油的循环量下降，为了保证导热油炉内的流速，可打开旁通阀或压控阀组，将一部分导热油通过旁路回到导热油炉，以增加进入炉内的导热油流量。

国内目前设计导热油流速一般取2.5~3m/s，此设计中取导热油流速为3m/s，经比较YDX系列，X6D系列，JD系列导热油的比热，密度及热功率后，导热油型号选择YD—325导热油，因为它的比热更大，密度较轻且发热功率更大。

表2-4导热油系统选型结果表

导热油炉型号 导热油型号 导热油流速（m/s） 总循环油量（m3/h） QX1.2（125）-Y/Q-1200KW YD—325 3 32.6

另附导热油炉QX1.2（125）-Y/Q-1200KW和导热油YD—325的技术参数：

表2-5导热油炉技术参数

参数 设备名称 QX1.2(100)-Y/Q

额定热功率(MW) 1.2 热效率(%) 80 设计压力（MPa） 1 最高介质循环油量温度（℃） （m3/h） 350 65 9

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表2-6 YD—325导热油工艺参数表

温度（℃） 物理特性 密度（kg/m3） 比热C(kJ/kg·℃) 热功率（MW） 50 1007 1.884 100 972 2.0666 150 936 2.2395 200 910 2.4124 1.6573 250 874 2.5853 300 845 2.7583 350 821 2.896

2.6 再生气分离器的选型

根据100万方分子筛脱水工艺流程图，本装置中含有一个再生气分离器，其中

液量较少，从经济效益出发，选用立式重力分离器。计算结果及选型结果见表2-7。

表2-7 再生分离器计算结果及选型结果

设备名称 工艺参数及几何尺寸 操作温度，℃ 操作压力，MPa 原 始 数 据 工况下气体流量，m/s 工况下气相密度，kg/m3 工况下液相密度，kg/m3 工况下气体粘度，mPa·s 工况下气体的压缩因子 型式 f·（Re2） 阻力系数 计 算 值 液滴沉降速度，m/s 分离器直径计算值，m 捕雾器气流允许速度，m/s 捕雾器面积计算值，m2 再生气分离器 30 4.48 0.0251 33.85 1005 0.01247 0.9025 立式重力式 0.00274 54 0.026 0.039 0.43 0.059 续表2-7

设备名称 再生气分离器 10