仪陇天然气净化厂天然气脱硫工程设计论文 - 图文(2)

工程设计论文 致管线和阀门的堵塞。再加上天然气中的酸性气体存在的情况下，会腐蚀管线，仪表和设备。

因此，各国对商品天然气中的H2S、CO2，以及水蒸气含量都有严格的控制，每个国家的国情不同，标准也各异，一些国家规定H2S的质量浓度低于 5.7～16mg/m3，总硫含量小于150～450mg/m3，CO2的摩尔分数低于2%～3%。而我国对商品天然气的一些质量指标如表1-1。

表1-1 我国商品天然气质量标准

项目

高位发热量/（MJ/m3） 总硫（以硫计）/（mg/m3）

H2S/(mg/m3) CO2/%(体积分数)

水露点/℃

一类 ≤100 ≤6

≤3.0

二类 ﹥31.4 ≤200 ≤20

三类 ≤460 ≤460

N/A

在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低5℃

为避免以上情况，以及防止商品天然气管道的输送能力和气体热值的降低，满足输气管露点以及后续加工要求，防止产品质量降低和能耗增加等不利影响，天然气自采出后必须进行净化处理。

1.4 原料及产品方案

1.4.1 原料方案

本装置的原料为井口经过预处理后的湿净化气，其组分及浓度如表1-2所示。

表1-2 湿净化气的组成

组分 H2S CO2 H2O CH4 C2H6 注：原料气中不含有机硫。

摩尔分率，mol% 2.050 0.570 0.069 95.381 0.020 组分 i-C4H10 n-C4H10 N2+He H2 O2+Ar 摩尔分率，mol% 0.001 0.001 1.770 0.008 0.130 - 6 -

工程设计论文 1.4.2 产品方案

本厂主产品为合格的商品气，满足管道天然气管道输送标准。

表1-3 净化后产品规格

组分 H2S CO2

净化后规格

3

≤20mg/m（20℃，101.325kPa）

国标规定 ≤20mg/m3 ≤3%（mol%）

≤3%（mol%）

1.5 主要标准与规范

本设计遵循如下主要标准、规范：

①《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004

②《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)及国家环境保护总局环函[1999]48号《关于天然气净化厂脱硫尾气排放执行标准有关问题的复函》

③《流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量》(GB/T2624-93)

④《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-94,2000年版) ⑤《分散型控制系统工程设计规定》(HG/T20573-95)

⑥《蒸汽锅炉安全技术监察规程》(劳动保障部发[1996]276号) ⑦《用标准孔板流量计测量天然气流量》(SY/T6143-2004) ⑧《工业企业噪声控制设计规范》(GBJ87-85) ⑨《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-90) ⑩《气田天然气净化厂设计规范》(SY/T0011-96) GB 16297-1996 《大气污染物综合排放标准》 GB 17820-1999 《商品天然气的技术标准》 SY/T6538-2002 《配方型选择性脱硫溶剂标准》

SY/T6537-2002 《天然气净化厂气体及溶液分析方法标准》

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工程设计论文 1.6 厂址概况

西南油气田川中油气矿龙岗天然气净化厂位于四川省仪陇县立山镇，肩负着龙岗特大型含硫气田的脱硫责任。在“绿色、科技、和谐”的大旗带领下，本着高起点建设、高效率生产、高标准允许的建厂理念，厂区主要设备达到了三项国际先进水平（总硫磺回收率大于99.8%；污水处理后全部利用，基本实现零排放；引进大型SCADA系统、DCS/SIS综合系统、装备自动控制和事故应急处理系统），实现了四项国内领先（首次在国内采用单套日处理含硫天然气600万立方米的净化装置；单套装置处理能力达到国内最大；首次在国内采用数字化气田管理系统及三位应急地理信息系统；首次在国内设置气防中心；设备噪声污染控制、环境保护水平以及蒸汽分级利用和节能均达到国内先进水平）。

仪陇县属于四川盆地亚热带湿润气候区。气候温和，雨量充沛，光照较同纬度地区偏少，四季分明，无霜期长，气候资源较为丰富。其特点是春季气温回暖 早，但不稳定，夏无酷暑，冬无严寒，对于建厂非常有利。

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工程设计论文 第二章 天然气脱硫工艺方案选择

2.1概述

天然气中含有酸性组分时，不仅在开采、处理和储运过程中会造成设备和管道腐蚀，而且用作燃料时会污染环境，危害用户健康;天然气中CO2含量过高会降低热值。因此当天然气中酸性组分含量超过商品气质量指标或管输要求时，必须采用合适的方法将其脱除至允许值内，脱除的酸性组分称为酸气，其主要成分是H2S、CO2及少量烃类，从酸性天然气中脱除酸性组分的工艺过程称为脱硫脱碳。天然气脱硫脱碳是天然气净化工艺的“龙头”，其类别也特别多，但主导工艺是胺法及砜胺法。目前可用于分离和脱除天然气中酸气的方法如图2-1所示。

混合气中H2S的脱除 活性炭吸附法 干法 分子筛吸附法 加氢转化 金属氧化物吸附法 碱吸收（NaOH、KOH） 化学吸收 湿法 氧化转化（ADA、萘醌、铁基转化） 物理吸收 膜法 膜气体吸收 膜分离 生物法 图2-1 酸气脱出技术

水吸收；常温、低温甲醇吸收 碳酸丙烯腈、环丁砜吸收 有机醇胺（MEA、MDEA等） 2.2化学溶剂法

化学溶剂法是以碱性溶液吸收H2S及CO2等，并于再生时又将其放出的方法，包括使用有机胺的MEA法，DEA法，DIPA法，DGA法，MDEA法及位阻胺法等，使用无机碱的活化热碳酸钾法也有应用。到目前为止，化学溶剂(主要是醇胺类)法是天然气脱硫中使用最为频繁的方法。

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工程设计论文 2.2.1 醇胺法工艺流程

天然气胺法脱硫脱碳的工艺流程是基于醇胺与酸气(H2S及CO2)的反应设置的；在加压及常温条件下胺液吸收天然气中的酸气，在低压及升温条件下使胺液吸收的酸气逸出，再生了的胺液可循环使用。因此，使用不同醇胺溶液的天然气脱硫脱碳装置的基本工艺流程是相同的。

天然气脱硫脱碳工艺主要分为吸收、闪蒸、换热以及再生部分。其中吸收部分主要是将天然气中的酸气(主要是H2S与CO2)脱除至规定指标；闪蒸用于除去富液中的烃类(以降低酸气中的烃含量)；换热系统以富液回收贫液的热量;再生系统将富液中的酸气解析出来以恢复其脱硫性能。

胺法装置的基本工艺流程图如2-2所示。

图2-2 胺法装置的基本工艺流程

在基本工艺流程的基础上，根据工况特点，可以增加辅助设施(如MEA等复活装置)流程，也可以采用贫液分流、贫液与半贫液分流、富液分流、吸收塔内设置内冷器等以取得更好的技术经济效果。还可以几个吸收塔共用一个再生及换热系统。

2.2.2 常规胺法

胺法分常规胺法和选择性胺法。常规胺法指较早即在工业上获得应用的、可基本上同时脱除H2S及CO2的胺法。目前常规胺法所使用的烷醇胺包括一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)及二甘醇胺(DGA)等。

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