油气储运课程设计

重庆科技学院

课程设计报告

院（系）: 石油与天然气工程学院专业班级:

学生姓名:学号:

设计地点（单位）石油与安全科技大楼K713

设计题目:某分子筛吸附脱水工艺设计

—画流程图和平面布置图

完成日期： 2014 年 6月 17 日

指导教师评语: _______________________________________

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成绩（五级记分制）:_______________

指导教师（签字）: _______________

引言

中国天然气生产主要经历了两个阶段：第一阶段（1949-1995年）为起步阶段，天然气年产量由0.112亿立方米增至174亿立方米，年均增长仅3.8亿立方米；第二阶段（1995-2009年）为快速发展阶段，天然气年产量由174亿立方米增长到841亿立方米，期间累计增长量是1995年前的近4倍，年均增长高达47.6亿立方米。中国天然气产量开始高速增长始于2004年，之前的同比增长率大多不超过10%，而2004年之后，以年均约18%的增速增长。

权威机构分析，天然气将是未来世界一次能源中发展最快的一种。因此，提高天然气的质量是刻不容缓的事情。其中天然气脱水是提升天然气的质量一个重要环节。

天然气的脱水方法多种多样，按其原理可归纳为低温冷凝法、吸收脱水法和吸附脱水法三种。吸附法脱水由于其具有高的脱水深度、装置简单、占地面积小等优点，在天然气深度脱水、深冷液化和海上平台等方面居于不可动摇的地位。

目录

引言 ................................................................... I 摘要 (1)

1基本设计 (2)

1.1 设计原则 (2)

1.2气质工况及处理规模 (2)

2分子筛脱水工艺流程 (3)

2.1分子筛的选择 (3)

2.2流程选择 (3)

2.3再生方法选择 (5)

2.4工艺参数优选 (6)

2.5工艺流程图见附录一 (6)

2.6分子筛脱水工艺流程介绍 (6)

2.7注意事项 (7)

3平面布置图 (8)

3.1站面平面布置基本要求 (8)

3.2设备平面布置图见附录二 (8)

4总结 (10)

参考文献 (11)

附录一 (12)

附录二 (13)

摘要

本设计中原料气的压力为5MPa，温度为26℃，设计规模为12万方/天，要求脱水到1ppm以下。根据分子筛的特点及要求脱水深度选择吸附剂，比较两塔吸附与三塔吸附效益，从而选择合适的流程，将三种再生方法进行比较，选择合适的再生方法，即加热再生法，然后绘制出双塔吸附脱水工艺流程图草图。根据同组同学的吸附塔设计、冷凝器设计、分离器设计、加热器设计，可以确定分离器为立式重力型分离器，换热器采用套管式换热塔，吸附塔用4A型分子筛。根据SY/T 0076-2003《天然气脱水设计规范》 GB 50350-2005《油气集输设计规范》等规范绘制出某分子筛吸附脱水工艺设计的流程图和平面布置图。

吸附法脱水是利用某些多孔性固体吸附天然气中的水蒸气。吸附是指气体或液体与多孔的固体颗粒表面相接触，气体或液体与固体表面分子之间相互作用而停留在固体表面上，是气体或液体分子在固体表面上浓度增大的现象。这类吸附，当气体压力降低或系统温度升高时，被吸附的吸附质可以容易地从固体表面脱附下来，而不改变气体原来的性状。吸附和脱附为可逆过程，工业上利用这种可逆性，借以改变操作条件，使吸附的物质脱附，达到使吸附剂再生、回收或分离吸附质的目的。目前常用的吸附剂有活性铝土、活性氧化铝、硅胶和分子筛四大类。通常应根据工艺要求进行经济比较后，选择合适的吸附剂。

关键字：分子筛吸附脱水工艺流程图平面布置图

1基本设计

1.1 设计原则

（1）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。

（2）贯彻“安全、可靠”的指导思想，紧密结合上、下游工程，以保证中央处理厂安全、稳定地运行。

（3）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。

（4）充分考虑环境保护，节约能源。

1.2气质工况及处理规模

气体处理规模：1.2×105 m3/d

原料气压力：5 MPa

原料气温度：26 ℃

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

组分甲烷乙烷丙烷异丁

烷

正丁

烷

异戊

烷

正戊

烷

已烷

二氧

化碳

氮气

硫化

氢

体积含量95.6 0.6 0.08 0.02 0.01 0.01 0.03 3.02 0.04

0.026

4

2分子筛脱水工艺流程

2.1分子筛的选择

分子筛通常分为X 型和A 型两类。它们的吸附机理是相同的，区别在于晶体结构的内部特征。A 型分子筛具有与沸石构造类似的结构物质，所有吸附均发生在晶体内部孔腔内。 X 型分子筛能吸附所有能被A 型分子筛吸附的分子，并且具有稍高的容量。13X 型分子筛中吸附像象芳香烃这样的大分子。根据表2-1，选用用球形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/m 3

，吸附周期采用8小时。

表2-1常用分子筛的性能表

2.2

流程选择

吸附和脱附为可逆过程，工业上利用这种可逆性，借以改变操作条件，使吸附的物质脱附，达到使吸附剂再生、回收或分离吸附质的目的。

本装置所处理的湿净化气流量为1.2×105m 3/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

型号

孔直径

吸附质分子 排除的分子 应用范围

4A

4

直径<4A 的分

子，包括以上各

分子 直径>4A 的分子如丙烷等 饱和烃脱水

5A

5

直径<5A 的分子

包括以上各分

子 直径>5A 的分子，如异构化合物及4碳环化合

物 从支链烃及环烷烃中分离正构烃、脱水

10X

8

直径<8A 的分

子，包括以上各

分子 二正丁基胺及更大分子

芳烃分离

13X

10

直径<10A 的分

子包括以上各

分子

（C 4H 9)3N 及更

大分子

同时脱水、CO 2、

H 2S 等