CN113278456B

CN113278456B - 一种增压脱水站用三甘醇再生装置

Info

Publication number: CN113278456B
Application number: CN202110710925.5A
Authority: CN
Inventors: 岑康; 范文强; 周莉; 程思杰; 李薇; 韩滔
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2022-01-28
Anticipated expiration: 2041-06-25
Also published as: CN113278456A

Abstract

本发明公开了一种增压脱水站用三甘醇再生装置，涉及燃气脱水技术领域，包括第一再生塔、第二再生塔、板式冷却器、引风机和控制系统，第一再生塔的重沸器内设置U型换热管，第二再生塔的重沸器内设置直燃式火管，该装置在应用时具备烟气余热再生和直燃加热再生两种模式；在烟气余热再生模式下，在引风机的作用下可带动增压脱水站产生的高温烟气流入第一再生塔的U型换热管内以加热重沸器内的三甘醇，其后高温烟气进入板式冷却器对三甘醇加热，可有效节约能源，提高气田能源利用率；同时通过控制系统可自动切换到直燃加热再生模式，直接加热三甘醇再生，保证三甘醇再生系统的稳定运行。

Description

一种增压脱水站用三甘醇再生装置

技术领域

本发明涉及燃气脱水技术领域，具体为一种增压脱水站用三甘醇再生装置。

背景技术

现有技术中，气田集输管网内分布着大量增压脱水站，站内主要耗能设备为增压机和三甘醇脱水系统。增压机用于对管网内天然气增压，以方便输送；三甘醇脱水系统用于降低天然气水露点温度，使天然气外输过程中不至于形成水合物，确保天然气集输过程的安全。

在气田集输管网内，增压机一般是采用燃气发动机来驱动压缩机组，以实现对管网内天然气增压输送。这类增压机在使用时，大部分燃气发动机的热功转换效率仅为30％左右，燃料气产生的热量绝大部分都以烟气的形式直接排放到大气中，存在极大的能源浪费。

而现有技术中，常用的三甘醇脱水系统如图1所示：

原料气经过滤分离器后从吸收塔底部进入，与自上而下的三甘醇贫液逆流接触，脱除天然气中的水分后从塔顶离开，随后经干气贫液换热器换热后出站。

贫甘醇被甘醇泵泵入干气贫液换热器，与天然气换热后进入吸收塔顶部，在塔内经溢流管向下依次流过每一个塔盘，将在塔内向上流动的天然气中的水蒸汽吸收；吸满了水的甘醇(富甘醇)从塔底排出，进入闪蒸罐闪蒸过滤出富液中的轻烃类气体和杂质；其后通过再生塔底部缓冲罐内的贫富液换热器加热至80～90℃后进入重沸器上的精馏柱顶部。重沸器中加热产生的蒸气，将通过精馏柱中的填料层向下流动的富甘醇中的水蒸汽提走，上升蒸气夹带的甘醇在柱顶回流段冷凝后重新流回重沸器，而未冷凝的蒸气则从精馏柱顶部出来，被送入灼烧炉。再生出的甘醇溢过重沸器中的挡板流入甘醇缓冲罐，然后通过甘醇泵的泵送开始新一轮循环(贫液出塔温度为194～200℃)。为保证三甘醇再生过程的稳定，重沸器一般选用火管式重沸器，通过燃烧天然气加热重沸器内的直燃式火管，为三甘醇再生提供热量，这使得三甘醇脱水系统的使用需要投入相应的能源。

经研究，在上述气田集输工艺中，增压机烟气中的余热量远大于脱水装置重沸器的热负荷需求，具有丰富余热资源的烟气却被直接排放到大气中，而脱水装置重沸器却需要另外燃烧天然气来为三甘醇再生提供热量，这造成了严重的资源浪费，同时也致使气田能源利用率普遍较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种增压脱水站用三甘醇再生装置，其应用于增压脱水站中可有效回收利用增压脱水站的烟气余热并可自动切换以保证稳定运行，可有效节约能源，提高气田能源利用率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种增压脱水站用三甘醇再生装置，包括第一再生塔、第二再生塔、板式冷却器、引风机，进气管和进液管；

所述第一再生塔包括由下至上依次设置的第一缓冲罐、第一重沸器和精馏柱，所述精馏柱的底端与所述第一重沸器的一端顶部连通，所述第一重沸器的另一端底部与所述第一缓冲罐的一端顶部通过气提柱连通，所述第一重沸器内设置有U型换热管，所述第一缓冲罐内设置有第一贫富液换热管；

所述第二再生塔包括由下至上依次设置的第二缓冲罐、第二重沸器和精馏柱，所述精馏柱的底端与所述第二重沸器的一端顶部连通，所述第二重沸器的另一端底部与所述第二缓冲罐的一端顶部通过气提柱连通，所述第二重沸器内设置有直燃式火管，所述第二缓冲罐内设置有第二贫富液换热管；

所述进气管的一端用于与增压机的烟气排气口连通，所述进气管的另一端连通设置有第一输气管，所述第一输气管的另一端连通设置有第二输气管，所述第二输气管的另一端与所述U型换热管的一端连通，所述U型换热管的另一端连通设置有第三输气管，所述第三输气管的另一端与所述板式冷却器内第一换热通道的一端连通，板式冷却器内第一换热通道的另一端连通设置有出气管，所述出气管的另一端与所述引风机的吸气口连通；

所述进液管的一端用于与闪蒸罐的富液出口连通，所述进液管的另一端通过三通分别连通设置有第一输液管A和第二输液管A，所述第一输液管A的另一端与第一贫富液换热管的一端连通个，所述第一贫富液换热管的另一端连通设置有第一输液管B，所述第二输液管A的另一端与第二贫富液换热管的一端连通，所述第二贫富液换热管的另一端连通设置有第二输液管B，所述第一输液管B的另一端与所述第二输液管B的另一端均与所述板式冷却器内第二换热通道的一端连通，所述板式冷却器内第二换热通道的另一端连通设置有第三输液管，所述第三输液管的另一端通过三通分别连通设置有第一输液管C和第二输液管C，所述第一输液管C的另一端与所述第一再生塔的精馏柱连通，所述第二输液管C的另一端与所述第二再生塔的精馏柱连通，所述第一输液管A上设置有第四控制阀，所述第一输液管B上设置有第五控制阀，所述第一输液管C上设置有第六控制阀，所述第二输液管A上设置有第八控制阀，所述第二输液管B上设置有第九控制阀，所述第二输液管C上设置有第十控制阀；

所述第一缓冲罐上连通设置有第一出液管，所述第二缓冲罐上连通设置有第二出液管，还包括贫液出液管，所述第一出液管的另一端和第二出液管的另一端均与所述贫液出液管连通，所述第一出液管上设置有第七控制阀，所述第二出液管上设置有第十一控制阀。

进一步的，还包括控制器、第一连接管和第二连接管，

所述进气管上设置有第一温度传感器和流量传感器，所述控制器分别与所述第一温度传感器、流量传感器、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀、第七控制阀、第八控制阀、第九控制阀、第十控制阀、第十一控制阀电连；

所述第二输气管和第三输气管通过所述第一连接管连通，所述第一连接管上设置有第十四控制阀，所述第三输气管和出气管通过第二连接管连通，所述第二连接管上设置有第十五控制阀；

所述第一重沸器内设置有第二温度传感器，所述第三输液管上设置有第三温度传感器所述第二温度传感器、第三温度传感器、所述第十四控制阀、第十五控制阀均与所述控制器电连。

进一步的，所述进液管上设置有第一控制阀，所述第三输液管上设置有第二控制阀，所述贫液出液管上设置有第三控制阀。

进一步的，还包括ORC低温余热发电系统，所述引风机160的排气口与所述ORC低温余热发电系统的进气口连通，所述ORC低温余热发电系统产生的电量可用于对所述引风机供电。

进一步的，所述进气管上还连通设置有放气管，所述放气管上设置有第十二控制阀，所述第一输气管上设置有第十三控制阀。

进一步的，所述进气管170、第一输气管、第二输气管、第三输气管、第一连接管、第二连接管和出气管均选用外覆保温层的焊接钢管，所述进气管170、第一输气管、第二输气管、第三输气管、第一连接管、第二连接管和出气管的管径的大小使管道内烟气流速为15-20m/s，所述保温层厚度的选择使重沸器进口烟气温度高于200℃，使其与三甘醇溶液存在足够的换热温差。

本发明的有益效果是：

本发明一种增压脱水站用三甘醇再生装置包括两套再生塔装置，在应用时具备可自由切换的烟气余热再生和直燃加热再生两种模式：当增压机组正常运行时，可切换到烟气余热再生模式直接利用高温烟气的余热完成三甘醇的再生，由此可有效降低气田增压脱水站能耗；当增压机运行出现故障时，可切换到直燃加热再生模式，利用直燃式火管131加热来完成三甘醇的再生。由此，气田集输脱水系统使用该三甘醇再生装置能够有效降低气田增压脱水站的能耗，在保证气田增压脱水工艺稳定运行的同时对增压机烟气余热进行有效利用。

设置板式换热器，在烟气余热再生模式下，高温烟气余热经过再生塔和板式换热器两次换热，提高了烟气余热的利用率。

设置控制器和控制阀门，上述两种模式可自动切换，并能实时调节参与换热的烟气量，通过动态调节保证烟气余热再生模式下三甘醇再生过程在最优的烟气流量下进行，进一步保证增压脱水工艺的稳定运行。

设置ORC低温余热发电系统，进一步将三甘醇再生后的烟气中余热进行应用，进一步提高气田能源利用率。

附图说明

图1为现有技术中气田集输脱水系统的结构示意图；

图2为本发明一种增压脱水站用三甘醇再生装置的结构示意图；

图3为本发明一种增压脱水站用三甘醇再生装置的控制原理图及工作流程示意图；

图4为使用本发明一种增压脱水站用三甘醇再生装置的气田集输脱水系统的示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，现有技术中的气田集输脱水系统一般包括过滤分离器210、吸收塔220、干气贫液换热器230、闪蒸罐240、甘醇泵250和再生塔，其中再生塔包括缓冲罐260、重沸器270和精馏柱280。

该气田集输脱水系统的工艺主要分为气路流程和甘醇流程：

气路流程：原料气(湿气)经增压机290增压后进入过滤分离器210，经过滤后从吸收塔220底部进入，与自上而下的三甘醇贫液逆流接触，脱除天然气中的水分后从塔顶离开，随后经干气贫液换热器230换热后出站。

甘醇流程：贫甘醇被循环泵250泵入干气贫液换热器230，与天然气换热后进入吸收塔220顶部，在塔内经溢流管向下依次流过每一个塔盘，将在塔内向上流动的天然气中的水蒸汽吸收；吸满了水的甘醇(富甘醇)从塔底排出，在甘醇泵251的作用下，进入精馏柱280顶部换热，其后进入闪蒸罐240闪蒸过滤出富液中的轻烃类气体和杂质；其后进入再生塔底部缓冲罐260内的贫富液换热器换热，加热至80～90℃后进入重沸器270上的精馏柱280顶部。重沸器270中加热产生的蒸气，将通过精馏柱280中的填料层向下流动的富甘醇中的水蒸汽提走，上升蒸气夹带的甘醇在柱顶回流段冷凝后重新流回重沸器270，而未冷凝的蒸气则从精馏柱280顶部出来，被送入灼烧炉。再生出的甘醇溢过重沸器270中的挡板流入甘醇缓冲罐260，然后通过循环泵250的泵送开始新一轮循环。

由于增压机一般是采用燃气发动机来驱动压缩机组，其燃气发动机的热功转换效率仅为30％左右，燃料气产生的热量绝大部分都以烟气的形式直接排放到大气中，存在极大的能源浪费。而为保证三甘醇再生过程的稳定，重沸器270一般选用火管式重沸器，通过燃烧天然气加热重沸器270内的直燃式火管，为三甘醇再生提供热量，这使得三甘醇脱水系统的使用又需要投入相应的能源。

在增压脱水站运行过程中，增压机烟气

值与重沸器热负荷之间存在如下的关系：

Q＝[(Q₁+Q₂+Q₃+Q₄)-Q₅]/(1-α)

式中：

E为烟气

值，kW；

M为排气质量流量，kg/h；

C_p为排气平均定压比热容，kJ/(kg·K)；

T_a为排气温度，K；

P_a为排气压力，kPa；

R为烟气的气体常数；

T₀、P₀为计算参考环境下的温度和压力，分别取298K和101.3kPa；

Q为重沸器热负荷，kW；

Q₁为水蒸气带走热量，kW；

Q₂为再生塔回流所耗热量，kW；

Q₃为气提气加热所耗热量，kW；

Q₄为贫液带出热量，kW；

Q₅为富液带入热量，kW；

α为热负荷裕量，一般取10％。

某增压脱水站站内设有7台ZTY265 MH 9×7型燃气式增压机，由燃气发动机、往复式压缩机及冷却系统组成，单台增压机处理能力为7×104m3/d，总设计处理能力50×104m3/d，增压机将发动机烟气通过排烟通道直排至大气。同时设有一列设计处理能力为50×104m3/d的三甘醇脱水装置，三甘醇再生装置热源为重沸器直燃式火管，通过燃烧天然气为三甘醇富液再生提供热量。燃气式增压机与脱水装置间距约为280m。

该增压脱水站在使用时，集气支线来气经分离过滤后进入燃气式增压机，增压后原料气进入三甘醇脱水装置吸收塔，在吸收塔内与三甘醇贫液逆流接触，脱水后干气进入集气干线。三甘醇富液经过滤、闪蒸后进入再生塔内提浓，提浓后贫液从塔底缓冲罐流出被再次送入吸收塔。

站内目前运行工况为：处理气量17×104m3/d；增压机运行台数3台，运行负荷80％；吸收塔进气温度37℃，吸收塔操作压力为4800kPa，干气出塔露点5℃，再生塔富液进塔温度84.5℃，三甘醇循环量为280.5L/h，重沸器温度194℃。

在4800kPa，37℃的条件下，天然气含水量为1.5g/m3。在此压力下，5℃天然气的含水量为0.18g/m3。为保证实际露点能达到5℃，平衡水露点应达到-5℃，该露点降下所需三甘醇贫液浓度为98.5％，则有：

需脱除的水量为：((1.5-0.18)×170000)/(24×1000)＝9.35kg/h

三甘醇溶液浓度98.5％，吸收温度为37℃时，相对密度1.1。

三甘醇贫液质量流量为：1.1×280.5＝308.55kg/h。

富TEG浓度为：308.55×0.985/(9.35+308.55)＝95.6％

富液经塔底缓冲罐流入再生塔，由重沸器直燃式火管加热三甘醇到194℃。则三甘醇定性温度为(194+84.5)/2＝139.25℃，该温度下三甘醇溶液比热为2.849kJ/(kg·℃)。

加热TEG显热＝308.55×2.849(194-84.5)＝96256.96kJ/h

蒸发水潜热＝9.35×2248＝21018.8kJ/h

根据GPSA工程数据手册推荐，再生塔回流热取水蒸发潜热的25％，则：

回流热＝21018.8×0.25＝5254.7kJ/h

考虑热损失和适应操作参数变动，取10％裕量：

总热负荷＝(96256.96+21018.8+5254.7)×1.1＝134783.5kJ/h＝37.44kW

以站内目前的运行工况为基础，对单台ZTY265 MH 9×7型燃气式增压机的烟气参数进行现场测试。测试参数包括发动机燃料气组分和消耗量、动力缸排烟温度及排烟压力、发动机过量空气系数。其中：燃料气组分通过抽取燃料气样品送检获得；燃料气消耗量通过发动机进口管道安装的智能旋进流量计测得；动力缸排烟温度和压力分别通过安装在排烟道内的热电偶及压力变送器测得；发动机过量空气系数由增压机节能监测结果获得。单台增压机烟气参数如下：

天然气消耗量(单台)，71.21m3/h；

动力缸排烟温度，340℃；

动力缸排烟压力，0.11MPa；

发动机过量空气系数，3.2。

假设天然气在增压机动力缸内完全燃烧，由燃料气消耗量、燃料气组分及过量空气系数，根据燃料气各组分的燃烧反应方程式可计算出燃料气燃烧的理论空气需要量为9.31。

发动机进空气量为：71.21×9.31×3.2＝2121.48m3/h

单台增压机烟气流量2192.69m3/h，增压机烟气密度为1.3125kg/m3。

单台增压机烟气质量流量为：2192.69×1.3125＝2877.89kg/h

增压机烟气

值：

由上式计算可得3台增压机烟气带走的余热中有411kW可资利用，而对应的重沸器所需热负荷仅为37.44kW。增压机烟气中可用热量约为重沸器所需热负荷的11倍，且增压机的排烟温度在340℃左右，远高于重沸器内三甘醇富液再生温度194℃，存在足够的换热温差加热再生三甘醇富液。当站内处理气量发生改变时，增压机烟气余热会随增压机运行台数的增加呈倍数增长。即便增压脱水站在额定处理气量50×104m3/d下运行时，利用上式计算得到重沸器所需热负荷也仅为108kW。由此可知，增压机烟气余热可为三甘醇再生提供足够热量。

基于以上构思，本发明提供一种增压脱水站用三甘醇再生装置。如图2至图4所示，该三甘醇再生装置包括第一再生塔、第二再生塔、板式冷却器150、引风机160，进气管170和进液管180。

第一再生塔和第二再生塔的结构和传统再生塔结构相似。其中第一再生塔包括由下至上依次设置的第一缓冲罐120、第一重沸器110和精馏柱，精馏柱的底端与第一重沸器110的一端顶部连通，第一重沸器110的另一端底部与第一缓冲罐120的一端顶部通过气提柱连通，第一重沸器110内设置有U型换热管111，第一缓冲罐120内设置有第一贫富液换热管121。第二再生塔包括由下至上依次设置的第二缓冲罐140、第二重沸器130和精馏柱，精馏柱的底端与第二重沸器130的一端顶部连通，第二重沸器130的另一端底部与第二缓冲罐140的一端顶部通过气提柱连通，第二重沸器130内设置有直燃式火管131，第二缓冲罐140内设置有第二贫富液换热管141。

进气管170的一端用于与增压机的烟气排气口连通，进气管170的另一端连通设置有第一输气管，第一输气管的另一端连通设置有第二输气管，第二输气管的另一端与U型换热管111的一端连通，U型换热管111的另一端连通设置有第三输气管，第三输气管的另一端与板式冷却器150内第一换热通道的一端连通，板式冷却器150内第一换热通道的另一端连通设置有出气管，出气管的另一端与引风机160的吸气口连通。

进液管180的一端用于与闪蒸罐的富液出口连通，进液管180的另一端通过三通分别连通设置有第一输液管A和第二输液管A，第一输液管A的另一端与第一贫富液换热管121的一端连通个，第一贫富液换热管121的另一端连通设置有第一输液管B，第二输液管A的另一端与第二贫富液换热管141的一端连通，第二贫富液换热管141的另一端连通设置有第二输液管B，第一输液管B的另一端与第二输液管B的另一端均与板式冷却器150内第二换热通道的一端连通，板式冷却器150内第二换热通道的另一端连通设置有第三输液管，第三输液管的另一端通过三通分别连通设置有第一输液管C和第二输液管C，第一输液管C的另一端与第一再生塔的精馏柱连通，第二输液管C的另一端与第二再生塔的精馏柱连通，第一输液管A上设置有第四控制阀184，第一输液管B上设置有第五控制阀185，第一输液管C上设置有第六控制阀186，第二输液管A上设置有第八控制阀188，第二输液管B上设置有第九控制阀189，第二输液管C上设置有第十控制阀190。

第一缓冲罐120上连通设置有第一出液管，第二缓冲罐140上连通设置有第二出液管，还设置有贫液出液管，第一出液管的另一端和第二出液管的另一端均与贫液出液管的一端连通，第一出液管上设置有第七控制阀187，第二出液管上设置有第十一控制阀191。

如图4所示，该增压脱水站用三甘醇再生装置在使用时，仅需将进气管170与增压机的烟气排气口连通，将进液管180的一端与闪蒸罐的富液出口连通，将贫液出液管与甘醇泵250的抽吸口连通，即可替代传统的三甘醇再生装置，在对传统的气田集输脱水系统进行改造时极为方便，也可为增压脱水站的工程设计提供参考。

该三甘醇再生装置在使用时有烟气余热再生和直燃加热再生两种模式：

当开启第四控制阀184、第五控制阀185、第六控制阀186和第七控制阀187，并同时关闭第八控制阀188、第九控制阀189、第十控制阀190和第十一控制阀191时，该三甘醇再生装置处于烟气余热再生模式下。此时闪蒸罐240闪蒸过滤出的富甘醇依次流经进液管180、第一输液管A、第一贫富液换热管121、第一输液管B、板式冷却器150内第二换热通道、第三输液管、第一输液管C后进入第一再生塔的精馏柱；增压机产生的高温烟气可在引风机160的作用下，依次流经第一输气管、第二输气管、U型换热管111、第三输气管、板式冷却器150内第一换热通道后由出气管流出。在上述流动过程中，高温烟气在U型换热管111内可与第一重沸器110内的三甘醇进行换热，其后，换走部分热量后的高温烟气又可在板式冷却器150内与富甘醇进行换热。而对于富甘醇而言，其流经板式冷却器150时可被高温烟气第一次加热(可加热到150℃)，其进入第一再生塔的第一重沸器110后又可被高温烟气加热(加热到194～200℃)，以完成三甘醇的再生。

当关闭第四控制阀184、第五控制阀185、第六控制阀186和第七控制阀187，并同时打开第八控制阀188、第九控制阀189、第十控制阀190和第十一控制阀191时，该三甘醇再生装置处于直燃加热再生模式下。此时闪蒸罐240闪蒸过滤出的富甘醇依次流经进液管180、第二输液管A、第二贫富液换热管141、第二输液管B、板式冷却器150内第二换热通道、第三输液管、第二输液管C后进入第二再生塔的精馏柱。此时直接利用直燃式火管131对第二重沸器130内的三甘醇加热完成再生。

通过上述设置，该增压脱水站用三甘醇再生装置具备可自由切换的烟气余热再生和直燃加热再生两种模式，当增压机组正常运行时，可切换到烟气余热再生模式直接利用高温烟气的余热完成三甘醇的再生，由此可有效降低气田增压脱水站能耗；当增压机运行出现故障时，可切换到直燃加热再生模式，利用直燃式火管131加热来完成三甘醇的再生。由此，气田集输脱水系统使用该三甘醇再生装置能够有效降低气田增压脱水站的能耗，在保证气田增压脱水工艺稳定运行的同时对增压机烟气余热进行有效利用。

在实施时，还设置有控制器、第一连接管和第二连接管。

进气管170上设置有第一温度传感器175和流量传感器176，控制器分别与第一温度传感器175、流量传感器176、第四控制阀184、第五控制阀185、第六控制阀186、第七控制阀187、第八控制阀188、第九控制阀189、第十控制阀190、第十一控制阀191电连。第一温度传感器175用于实时监测进气管170上烟气的温度，流量传感器176用于实时监测进气管170上烟气的流量。当第一温度传感器175监测到的温度低于设定值时，说明增压机烟气温度不足以对第一重沸器110内的三甘醇加热再生；当流量传感器176监测到的烟气流量过低时，说明增压机处于非正常工作状态，没有足够的烟气完成第一重沸器110内的三甘醇加热再生。在正常工作状态下，第四控制阀184、第五控制阀185、第六控制阀186和第七控制阀187均开启，第八控制阀188、第九控制阀189、第十控制阀190和第十一控制阀191均关闭，该三甘醇再生装置在烟气余热再生模式下运行；当出现上述两种状态的任意一种时，第一温度传感器175或流量传感器176将控制信号传递给控制器，控制器控制第四控制阀184、第五控制阀185、第六控制阀186和第七控制阀187关闭，并控制第八控制阀188、第九控制阀189、第十控制阀190和第十一控制阀191开启，并同步控制直燃式火管131点火，自动将该三甘醇再生装置切换到直燃加热再生模式，保证增压脱水工艺的稳定运行。

第二输气管和第三输气管通过第一连接管连通，第一连接管上设置有第十四控制阀173，第一重沸器110内设置有第二温度传感器177；第三输气管和出气管通过第二连接管连通，第二连接管上设置有第十五控制阀174，第三输液管上设置有第三温度传感器178。第二温度传感器177、第三温度传感器178、第十四控制阀173、第十五控制阀174均与控制器电连。第二温度传感器177用于实时监测第一重沸器110内三甘醇的温度，第三温度传感器178用于实时监测第三输液管内三甘醇的温度，第十四控制阀173和第十五控制阀174均选用开度可调的流量控制阀。在使用时，第二温度传感器177、第三温度传感器178分别实时监测对应位置三甘醇的温度，并将温度信号传递给控制器，由控制器分别实时调节第十四控制阀173、第十五控制阀174的开度，实时调节参与换热的烟气量，通过动态调节保证烟气余热再生模式下三甘醇再生过程在最优的烟气流量下进行，进一步保证增压脱水工艺的稳定运行。例如，当第一重沸器110内三甘醇的温度较低时，控制器控制第十四控制阀173的开度最小，此时大部分高温烟气由U型换热管111流通，对第一重沸器110内三甘醇快速加热；随着第一重沸器110内三甘醇温度的逐步升高，通过控制器调节第十四控制阀173的开度逐渐变大，使得烟气分流，流经U型换热管111的烟气流量变小，减缓换热加热过程，实现三甘醇再生过程的优化控制；同理，第三温度传感器178、第十五控制阀174的工作过程类似，此处不再赘述。需要特别说明的是，当第一重沸器110或板式换热器150内的三甘醇加热状况异常(例如系统判定为最大烟气流量加热但加热速率并未达到设定要求)，则可判定第一温度传感器175和流量传感器176监测故障，此时控制器可直接切换到直燃加热再生模式，保证增压脱水工艺的稳定运行。

为防止三甘醇在高温下降解，通常将重沸器温度控制在200℃以内，在本实施例中，U形换热管内高温烟气加热三甘醇溶液的目标温度设定为194～200℃，以使得贫三甘醇溶液浓度能够满足绝大部分条件下水露点的要求。由于温度超过150℃时，富三甘醇溶液中的水蒸气将较为明显的脱离三甘醇溶液，管道中若出现气相会存在一定的安全隐患，故本实施例中，板式换热器内烟气乏汽预热进塔富液的目标温度设定为150℃。

进一步的，还设置有ORC低温余热发电系统，所述引风机160的排气口与ORC低温余热发电系统的进气口连通。由引风机160排出的烟气进入该ORC低温余热发电系统中加热蒸发器312内的有机工质(Cyclohexane)，有机工质气化后进入膨胀机313进行膨胀做功，带动发电机14发电；做功后的乏汽进入冷凝器315，通过与冷却水换热凝结为液态，有机工质液体通过工质泵316加压后打入蒸发器继续下一个循环。ORC低温余热发电系统产生的电量可用于对引风机160供电，在电量充裕的情况下还可用于站内其他生活用电。通过设置ORC低温余热发电系统，进一步将三甘醇再生后的烟气中余热进行应用，进一步提高气田能源利用率。

进一步的，进气管170上还连通设置有放气管，放气管上设置有第十二控制阀171，第一输气管上设置有第十三控制阀172。当烟气余热再生模式正常运行时，第十三控制阀172开启，第十二控制阀171关闭，烟气由引风机160引入系统；当系统检修或故障时，关闭第十三控制阀172，开启第十二控制阀171，烟气可排放至大气。

进一步的，进液管180上设置有第一控制阀181，第三输液管上设置有第二控制阀182，贫液出液管上设置有第三控制阀183，以方便管道及阀门的故障检修。

由于烟气

值大于重沸器热负荷并不代表在任何情况下高温烟气均能将三甘醇溶液加热至目标温度。烟气管道和重沸器U形管束的规格尺寸将影响增压机烟气对三甘醇富液的加热效果，应合理确定其规格尺寸。烟气管道管径根据经济流速15～20m/s确定，利用Dittus-Boelter管内受迫对流换热系数关联式、管外自然对流传热准则关联式及保温材料厚度和导热系数，基于传热试算的方式可确定优化的保温层厚度。

根据目标换热量及冷热流体对数平均温差，基于平均温差法确定U形管束的换热面积及其结构参数。其中，烟气侧换热系数选用Gnielinski关联式，三甘醇侧换热系数选用改良Mostinski关联式。

本实施例中，烟气管道管径选择

的焊接钢管，管长300m。保温层厚度选择140mm，在该保温层厚度下，烟气管道出口温度可达到269℃以上，若继续增大保温层厚度，烟气管道出口温度变化较小。重沸器内U形管束规格为

管材为20#钢，管长2m，总管数100根。对烟气管道及U形换热管规格参数进行优选后，建立HYSYS模型进行换热计算，发现增压机烟气能将重沸器烟气温度加热至远超194℃(绝大部分烟气经温度控制阀旁通出去)，利用增压机部分烟气即可为三甘醇再生提供足够热量。

故具体实施时，上述烟气管道(进气管170、第一输气管、第二输气管、第三输气管、第二连接管、出气管)选用焊接钢管，钢管外设置有保温材料岩棉。

进一步的，在第一重沸器110内设置有折流板，折流板设置于U型换热管111的尾部，以防止管内烟气流速较高导致换热管与管板连接处焊缝开裂。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种增压脱水站用三甘醇再生装置，其特征在于，包括第一再生塔、第二再生塔、板式冷却器（150）、引风机（160），进气管（170）和进液管（180）；

所述第一再生塔包括由下至上依次设置的第一缓冲罐（120）、第一重沸器（110）和精馏柱，所述精馏柱的底端与所述第一重沸器（110）的一端顶部连通，所述第一重沸器（110）的另一端底部与所述第一缓冲罐（120）的一端顶部通过气提柱连通，所述第一重沸器（110）内设置有U型换热管（111），所述第一缓冲罐（120）内设置有第一贫富液换热管（121）；

所述第二再生塔包括由下至上依次设置的第二缓冲罐（140）、第二重沸器（130）和精馏柱，所述精馏柱的底端与所述第二重沸器（130）的一端顶部连通，所述第二重沸器（130）的另一端底部与所述第二缓冲罐（140）的一端顶部通过气提柱连通，所述第二重沸器（130）内设置有直燃式火管（131），所述第二缓冲罐（140）内设置有第二贫富液换热管（141）；

所述进气管（170）的一端用于与增压机的烟气排气口连通，所述进气管（170）的另一端连通设置有第一输气管，所述第一输气管的另一端连通设置有第二输气管，所述第二输气管的另一端与所述U型换热管（111）的一端连通，所述U型换热管（111）的另一端连通设置有第三输气管，所述第三输气管的另一端与所述板式冷却器（150）内第一换热通道的一端连通，板式冷却器（150）内第一换热通道的另一端连通设置有出气管，所述出气管的另一端与所述引风机（160）的吸气口连通；

所述进液管（180）的一端用于与闪蒸罐的富液出口连通，所述进液管（180）的另一端通过三通分别连通设置有第一输液管A和第二输液管A，所述第一输液管A的另一端与第一贫富液换热管（121）的一端连通个，所述第一贫富液换热管（121）的另一端连通设置有第一输液管B，所述第二输液管A的另一端与第二贫富液换热管（141）的一端连通，所述第二贫富液换热管（141）的另一端连通设置有第二输液管B，所述第一输液管B的另一端与所述第二输液管B的另一端均与所述板式冷却器（150）内第二换热通道的一端连通，所述板式冷却器（150）内第二换热通道的另一端连通设置有第三输液管，所述第三输液管的另一端通过三通分别连通设置有第一输液管C和第二输液管C，所述第一输液管C的另一端与所述第一再生塔的精馏柱连通，所述第二输液管C的另一端与所述第二再生塔的精馏柱连通，所述第一输液管A上设置有第四控制阀（184），所述第一输液管B上设置有第五控制阀（185），所述第一输液管C上设置有第六控制阀（186），所述第二输液管A上设置有第八控制阀（188），所述第二输液管B上设置有第九控制阀（189），所述第二输液管C上设置有第十控制阀（190）；

所述第一缓冲罐（120）上连通设置有第一出液管，所述第二缓冲罐（140）上连通设置有第二出液管，还包括贫液出液管，所述第一出液管的另一端和第二出液管的另一端均与所述贫液出液管连通，所述第一出液管上设置有第七控制阀（187），所述第二出液管上设置有第十一控制阀（191）。

2.根据权利要求1所述的一种增压脱水站用三甘醇再生装置，其特征在于，还包括控制器、第一连接管和第二连接管，

所述进气管（170）上设置有第一温度传感器（175）和流量传感器（176），所述控制器分别与所述第一温度传感器（175）、流量传感器（176）、第四控制阀（184）、第五控制阀（185）、第六控制阀（186）、第七控制阀（187）、第八控制阀（188）、第九控制阀（189）、第十控制阀（190）、第十一控制阀（191）电连；

所述第二输气管和第三输气管通过所述第一连接管连通，所述第一连接管上设置有第十四控制阀（173），所述第三输气管和出气管通过第二连接管连通，所述第二连接管上设置有第十五控制阀（174）；

所述第一重沸器（110）内设置有第二温度传感器（177），所述第三输液管上设置有第三温度传感器（178）所述第二温度传感器（177）、第三温度传感器（178）、所述第十四控制阀（173）、第十五控制阀（174）均与所述控制器电连。

3.根据权利要求2所述的一种增压脱水站用三甘醇再生装置，其特征在于，所述进液管（180）上设置有第一控制阀（181），所述第三输液管上设置有第二控制阀（182），所述贫液出液管上设置有第三控制阀（183）。

4.根据权利要求1所述的一种增压脱水站用三甘醇再生装置，其特征在于，还包括ORC低温余热发电系统，所述引风机160的排气口与所述ORC低温余热发电系统的进气口连通，所述ORC低温余热发电系统产生的电量可用于对所述引风机（160）供电。

5.根据权利要求1所述的一种增压脱水站用三甘醇再生装置，其特征在于，所述进气管（170）上还连通设置有放气管，所述放气管上设置有第十二控制阀（171），所述第一输气管上设置有第十三控制阀（172）。

6.根据权利要求2所述的一种增压脱水站用三甘醇再生装置，其特征在于，所述进气管（170）、第一输气管、第二输气管、第三输气管、第一连接管、第二连接管和出气管均选用外覆保温层的焊接钢管，所述进气管（170）、第一输气管、第二输气管、第三输气管、第一连接管、第二连接管和出气管的管径的大小使管道内烟气流速为15~20m/s，所述保温层厚度的选择使重沸器进口烟气温度高于200 ℃。