天然氣三甘醇脫水裝置系列化研究

黃志超 王長軍

中海油能源發展裝備工程設計研發中心，中國·天津 300452

1 引言

為實現增儲上產“七年行動計劃”戰略目標和“渤海油田三千萬再穩產10年”戰略目標，縮短產品供貨周期，降低項目整體成本，提高公司運行效率，在渤海油田工程標準化研究設計的基礎上開展設備標準化研究工作。

根據以往項目，通過系列化研究，選取位于中國渤海海域和南海海域的兩套典型天然氣三甘醇脫水裝置（簡稱TEG）作為標準化系列，兩套TEG系統處理量相近，但操作條件及組分等有較大差異，比較具有代表性，作為標準系列化研究對象。具體系列表如表1所示。

表1 TEG裝置系列劃分

2 標準系列化研究

以典型的兩套TEG系統為研究對象，開展標準系列化研究。對其技術指標、成橇指標、標準化文件等內容進行剖析，明確其標準系列化主要內容[1]。

2.1 TEG系統系列一

2.1.1 系列一技術指標

第一，管線材質：富甘醇系統為用雙相不銹鋼，貧甘醇系統采用碳鋼。

第二，設備材質：富甘醇系統為碳鋼316L，貧甘醇系統采用碳鋼。

第三，不含Hg、甲醇、潤滑油。

第四，入口天然氣設計含液量不大于2m3/h。

第五，TEG閃蒸罐設計停留時間不小于20min。

第六，TEG再生純度99.7%，循環量2m3/h。

第七，再生提純采用天然氣汽提法，汽提氣設計用量36 Sm3/h。

第八，TEG再沸器塔頂泄放背壓為15kPa（G）。

第九，適用環境為渤海區域海洋鹽霧環境。

第十，TEG循環泵：

型式：往復式（非變頻）。

滿足API674（LATEST EDITION）標準要求。

整機滿足危險區防爆CLASS I ZONE 2 GROUP IIA，需滿足防護等級要求IP56。

TEG循環泵電機超過5kW需配備空間加熱器。

第十一，先導式安全閥選型原則：HH壓力/設計壓力大于90%。

第十二，重沸器上電加熱器控制盤柜采用三組可控硅共同控制功率調節。

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

第十四，針對不銹鋼設備、管線、儀表、閥門等的涂裝事宜，原則如下：

①對于316L SS，正常工況下使用，操作溫度低于60℃時，涂裝系統請按照規格書執行，超過 60℃時，外表面需要進行特涂，選用TSA。

②對于DSS，正常工況下使用，操作溫度在60～100℃時，涂裝系統請按照規格書執行，超過100℃時，外表面需要進行特涂，選用TSA。

2.1.2 系列一成橇指標

系列一成橇尺寸及重量見表2。

表2 成橇尺寸及重量

2.2 TEG系統系列二

2.2.1 系列二技術指標

第一，管線材質：富甘醇系統為雙相不銹鋼，貧甘醇系統采用碳鋼。

第二，設備材質：富甘醇系統為316L，貧甘醇系統采用碳鋼。

第三，不含Hg和潤滑油，甲醇含量不大于0.05%。

第四，入口天然氣設計含液量小于等于0.016m3/h。

第五，TEG閃蒸罐設計停留時間不小于20min。

第六，再生提純采用天然氣汽提法，汽提氣設計用量11 Sm3/h。

第七，TEG再沸器塔頂泄放背壓為15kPaG。

第八，適用環境為南海區域海洋鹽霧環境。

第九，TEG循環泵：

型式：往復式（非變頻）。

滿足API674（LATEST EDITION）標準要求。

整機滿足危險區防爆CLASS I ZONE 2 GROUP IIA，需滿足防護等級要求IP56。

TEG循環泵電機超過5kW需配備空間加熱器。

第十，先導式安全閥選型原則：HH壓力/設計壓力大于90%。

第十一，重沸器上電加熱器控制盤柜采用一組可控硅控制整個功率調節。

第十二，針對不銹鋼設備、管線、儀表、閥門等的涂裝事宜，原則如下：

①對于316LSS，正常工況下使用，操作溫度低于60℃時，涂裝系統請按照規格書執行，超過60℃時，外表面需要進行特涂，選用TSA。

②對于DSS，正常工況下使用，操作溫度在60～100℃時，涂裝系統請按照規格書執行，超過100℃時，外表面需要進行特涂，選用TSA[3]。

2.2.2 系列二成橇指標

系列二成橇尺寸及重量見表3。

表3 成橇尺寸及重量

2.3 標準化的系列設備

標準化的系列設備應配套標準化的設備資料，TEG系統標準化技術資料如表4所示。

表4 標準文件目錄

3 界面信息

一般成橇設備會有明確的接口界面信息，便于后續安裝調試，相關信息見表5。TEG系列化界面信息如圖1所示，包括入口聚結過濾分離橇、TEG脫水橇（吸收塔及內件、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、顆粒過濾器、活性炭過濾器、冷貧/富TEG換熱器、熱貧/富TEG換熱器、緩沖罐、循環泵）。

表5 接口信息

續表

圖1 成橇流程圖

4 標準化的系列產品要有明確的供貨及服務范圍

4.1 TEG脫水及再生橇系統設計

TEG脫水及再生橇系統設計包括以下內容：

第一，系統描述。

第二，系統PFD和物料平衡表。

第三，系統P&ID（包含主要參數）。

第四，系統工藝和機械計算書（包括容器尺寸、系統流量、壓降、換熱功率等）。

第五，控制系統原理圖。

第六，各橇布置總圖和管線、電纜、托架和設備安裝等指導文件。

第七，整橇3D模型等。

4.2 TEG脫水及再生橇系統供貨范圍

TEG脫水及再生橇系統供貨范圍以下內容：

第一，橇公共底座、墊墩。

第二，入口聚結過濾分離器、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顆粒過濾器、TEG活性炭過濾器、冷貧/富TEG換熱器、熱貧/富TEG換熱器、TEG緩沖罐等設備本體及內件。

第三，TEG電加熱器及TEG循環泵等PID中要求的其他設備。

第四，工藝閥門、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、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；除砂管內件的墊片及螺栓螺母一套。

如果買方需要，提供現場指導、安裝、預調試、調試以及技術培訓。

5 結語

天然氣三甘醇脫水（TEG）工藝是目前天然氣工業中應用最普遍的方法之一，天然氣三甘醇脫水系統按照針對不同環境條件形成標準系列化，有利于相關部件提前采購制造，從而縮短采購建造周期，也有利于長期框架協議采購招標，形成供需雙方的戰略合作關系。