天然气三甘醇脱水装置系列化研究
2021-08-02黄志超王长军
黄志超 王长军
中海油能源发展装备工程设计研发中心，中国·天津 300452
1 引言
为实现增储上产“七年行动计划”战略目标和“渤海油田三千万再稳产10年”战略目标，缩短产品供货周期，降低项目整体成本，提高公司运行效率，在渤海油田工程标准化研究设计的基础上开展设备标准化研究工作。
根据以往项目，通过系列化研究，选取位于中国渤海海域和南海海域的两套典型天然气三甘醇脱水装置（简称TEG）作为标准化系列，两套TEG系统处理量相近，但操作条件及组分等有较大差异，比较具有代表性，作为标准系列化研究对象。具体系列表如表1所示。
表1 TEG装置系列划分
2 标准系列化研究
以典型的两套TEG系统为研究对象，开展标准系列化研究。对其技术指标、成橇指标、标准化文件等内容进行剖析，明确其标准系列化主要内容[1]。
2.1 TEG系统系列一
2.1.1 系列一技术指标
第一，管线材质：富甘醇系统为用双相不锈钢，贫甘醇系统采用碳钢。
第二，设备材质：富甘醇系统为碳钢316L，贫甘醇系统采用碳钢。
第三，不含Hg、甲醇、润滑油。
第四，入口天然气设计含液量不大于2m3/h。
第五，TEG闪蒸罐设计停留时间不小于20min。
第六，TEG再生纯度99.7%，循环量2m3/h。
第七，再生提纯采用天然气汽提法，汽提气设计用量36 Sm3/h。
第八，TEG再沸器塔顶泄放背压为15kPa（G）。
第九，适用环境为渤海区域海洋盐雾环境。
第十，TEG循环泵：
型式：往复式（非变频）。
满足API674（LATEST EDITION）标准要求。
整机满足危险区防爆CLASS I ZONE 2 GROUP IIA，需满足防护等级要求IP56。
TEG循环泵电机超过5kW需配备空间加热器。
第十一，先导式安全阀选型原则：HH压力/设计压力大于90%。
第十二，重沸器上电加热器控制盘柜采用三组可控硅共同控制功率调节。
第十三，罐体上液位仪表材质选择：若主工艺进出口管线为双相钢，罐体为316L内衬，仪表选型原则：操作温度小于60℃，仪表接液材质选择316L。操作温度大于60℃，仪表接液材质选择904L[2]。
第十四，针对不锈钢设备、管线、仪表、阀门等的涂装事宜，原则如下：
①对于316L SS，正常工况下使用，操作温度低于60℃时，涂装系统请按照规格书执行，超过 60℃时，外表面需要进行特涂，选用TSA。
②对于DSS，正常工况下使用，操作温度在60～100℃时，涂装系统请按照规格书执行，超过100℃时，外表面需要进行特涂，选用TSA。
2.1.2 系列一成橇指标
系列一成橇尺寸及重量见表2。
表2 成橇尺寸及重量
2.2 TEG系统系列二
2.2.1 系列二技术指标
第一，管线材质：富甘醇系统为双相不锈钢，贫甘醇系统采用碳钢。
第二，设备材质：富甘醇系统为316L，贫甘醇系统采用碳钢。
第三，不含Hg和润滑油，甲醇含量不大于0.05%。
第四，入口天然气设计含液量小于等于0.016m3/h。
第五，TEG闪蒸罐设计停留时间不小于20min。
第六，再生提纯采用天然气汽提法，汽提气设计用量11 Sm3/h。
第七，TEG再沸器塔顶泄放背压为15kPaG。
第八，适用环境为南海区域海洋盐雾环境。
第九，TEG循环泵：
型式：往复式（非变频）。
满足API674（LATEST EDITION）标准要求。
整机满足危险区防爆CLASS I ZONE 2 GROUP IIA，需满足防护等级要求IP56。
TEG循环泵电机超过5kW需配备空间加热器。
第十，先导式安全阀选型原则：HH压力/设计压力大于90%。
第十一，重沸器上电加热器控制盘柜采用一组可控硅控制整个功率调节。
第十二，针对不锈钢设备、管线、仪表、阀门等的涂装事宜，原则如下：
①对于316LSS，正常工况下使用，操作温度低于60℃时，涂装系统请按照规格书执行，超过60℃时，外表面需要进行特涂，选用TSA。
②对于DSS，正常工况下使用，操作温度在60～100℃时，涂装系统请按照规格书执行，超过100℃时，外表面需要进行特涂，选用TSA[3]。
2.2.2 系列二成橇指标
系列二成橇尺寸及重量见表3。
表3 成橇尺寸及重量
2.3 标准化的系列设备
标准化的系列设备应配套标准化的设备资料，TEG系统标准化技术资料如表4所示。
表4 标准文件目录
3 界面信息
一般成橇设备会有明确的接口界面信息，便于后续安装调试，相关信息见表5。TEG系列化界面信息如图1所示，包括入口聚结过滤分离橇、TEG脱水橇（吸收塔及内件、贫TEG/干气换热器）及TEG再生橇（回流冷凝器、精馏柱、再沸器、汽提塔、分液罐、闪蒸罐、颗粒过滤器、活性炭过滤器、冷贫/富TEG换热器、热贫/富TEG换热器、缓冲罐、循环泵）。
表5 接口信息
续表
图1 成橇流程图
4 标准化的系列产品要有明确的供货及服务范围
4.1 TEG脱水及再生橇系统设计
TEG脱水及再生橇系统设计包括以下内容：
第一，系统描述。
第二，系统PFD和物料平衡表。
第三，系统P&ID（包含主要参数）。
第四，系统工艺和机械计算书（包括容器尺寸、系统流量、压降、换热功率等）。
第五，控制系统原理图。
第六，各橇布置总图和管线、电缆、托架和设备安装等指导文件。
第七，整橇3D模型等。
4.2 TEG脱水及再生橇系统供货范围
TEG脱水及再生橇系统供货范围以下内容：
第一，橇公共底座、垫墩。
第二，入口聚结过滤分离器、TEG吸收塔、贫TEG/干气换热器、TEG回流冷凝器、TEG精馏柱、TEG再沸器、TEG汽提塔、TEG闪蒸罐、TEG颗粒过滤器、TEG活性炭过滤器、冷贫/富TEG换热器、热贫/富TEG换热器、TEG缓冲罐等设备本体及内件。
第三，TEG电加热器及TEG循环泵等PID中要求的其他设备。
第四，工艺阀门、工艺管线、管件、螺栓、垫片、螺栓螺母等配管材料、管线支撑件、橇边缘处配对法兰及紧固件。
第五，仪表、电缆及控制元件、接线箱、接线盒、电缆填料函、电缆托架。
第六，操维平台、梯子。
第七，保温和伴热。
第八，涂装。
第九，一年备件。
第十，橇边缘处所有外接法兰的配套紧固件各一套（含垫片和螺栓螺母）；人孔的垫片一套及螺栓螺母；除砂管内件的垫片及螺栓螺母一套。
如果买方需要，提供现场指导、安装、预调试、调试以及技术培训。
5 结语
天然气三甘醇脱水（TEG）工艺是目前天然气工业中应用最普遍的方法之一，天然气三甘醇脱水系统按照针对不同环境条件形成标准系列化，有利于相关部件提前采购制造，从而缩短采购建造周期，也有利于长期框架协议采购招标，形成供需双方的战略合作关系。
