仪陇天然气净化厂天然气脱硫工程设计论文 - 图文(4)

工程设计论文 的烃含量;

(8)酸气负荷与酸气分压大体成正比。由于物理溶剂法的酸气负荷大体上与天然气中的酸气分压成正比，当天然气中HZS及CO:的浓度较低且操作压力较低时，其溶液的循环量大大高于胺法;

(9)基本上不存在溶剂变质问题。

2.4 化学物理溶剂法

迄今为止，国内外应用最广泛的化学-物理溶剂法是砜胺法，此法所用物理溶剂为环丁砜，化学溶剂则是二异丙醇胺(DIPA)或甲基二乙醇胺(MDEA)，溶液中还含有一定量的水。砜胺法在较高的酸气分压下有较高的酸气负荷而可降低循环量，并有良好的脱有机硫的能力，还可节能。我国先后将MEA、DIPA及MDEA与环丁砜组成的三个体系，分别称为砜胺I型，II型及III型。

因为砜胺法兼有化学溶剂法和物理溶剂法的优点:能耗低，可脱有机硫、装置处理能力大，腐蚀轻，不易发泡及溶剂变质轻等优点，在进料气中酸性气体分压高时尤为适用，当前砜胺法也是天然气净化工艺领域非常重要的方法，此方法不能用于深度脱硫，因此在某些时候与其它方法配合使用效果才更佳。在脱除H2S及CO2的同时脱除有机硫的工况，国内外都首选砜胺法。

2.5 直接转化法

直接转化法是指使用含有氧载体的溶液将天然气中的H2S氧化为元素硫，被还原的氧化剂经空气再生又恢复了氧化能力的一类气体脱硫方法。因其主反应是液相中的氧化还原反应，因此也被称为氧化还原法或湿式氧化法。主要有钒法(ADA-NaVO3，栲胶-NaVO3等)，铁法(Lo-Cat，Sulferox，EDTA络合铁，FD及铁碱法等)，还有PDS等方法。

2.6 其它方法

2.6.1 氧化铁固体脱硫剂

这是一类将H2S反应脱除而通常并不再生的方法，近来发展较为活跃。用于处理粗天然气使之达到管输要求的固体脱硫剂主要成分均为活性氧化铁，它们可与H2S发生如下反应:

Fe2O3+3H2S→Fe2S3+3H2O

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工程设计论文 Fe3O4+4H2S→3FeS+4H2O+S

FeS+S→FeS2

2.6.2 热碳酸钾法

热碳酸钾法广泛用于脱除合成气中的CO2的方法，国内常称为热钾碱法，由于溶液中常加入促进CO2吸收的活化剂，所以亦称为活化热钾碱法。此法常用于处理具有较高温度的合成气，并可省去换热冷却设备，而且较高的温度还增加了碳酸钾的溶解度，从而获得较高的溶液CO2负荷。反应原理如下:

K2CO3+CO2+H2O=2KHCO3 K2CO3+H2S=KHS+KHCO3

2.6.3 分子筛法

基本原理:分子筛因其具有孔径均匀的微孔孔道而仅允许直径微小的分子进入孔内而得名。它又是一类强极性的吸附剂，对极性、不饱和化合物以及易极化分子有很高的亲和力。故分子筛可按分子尺寸、极性及不饱和度将复杂体系中的某些组分脱除或分离出来。

2.6.4 膜分离法

膜分离是以选择性透过膜为分离介质，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术。基本原理:原料气中的各个组分在压力作用下因通过半透膜的相对传质速率不同而得以分离。高压原料气在膜一侧吸附，通过薄膜扩散至低压侧(低压侧压力约为高压侧的10%～20%)。

2.7 工艺流程简述

根据以上所述脱除酸性气体的方法，结合本项目实际，选择MDEA溶剂作为吸收剂，脱除天然气中的H2S。醇胺法工艺的基本流程主要有吸收、闪蒸、换热和再生四部分组成。工艺流程图如图2-3所示。

含酸性组分的天然气经入口分离器除去液固杂质后进入吸收塔底部，由下而上与醇胺溶液逆流接触，脱出其中的酸性组分。达到要求的净化器离开吸收塔顶部，井出口分离器除去携带的醇胺液滴后出装置。

吸收了酸气的醇胺溶液（通常称为富液）由吸收塔底部流出后降至一定压

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工程设计论文 力进入闪蒸罐，是富液中溶解和夹带的烃类闪蒸出来，闪蒸汽可用作装置的燃料气。闪蒸后的富液经过滤器进入贫/富液换热器，与已完成再生的热醇胺（简称贫液）换热而被加热，然后进入在低压下操作的再生塔顶部。

图2-3 MDEA脱硫工艺流程图

在再生塔中富液首先在塔顶闪蒸处部分酸性组分，然后自上而下流动与在重沸器中加热气化的气体（主要为水蒸气）接触，将溶液中其余的酸性组分进一步汽提出来。因此，出再生塔的溶液为贫液，只含有少量未汽提出的残余酸性气体。离开重沸器的热贫液经贫/富液换热器回收热量后，再经过溶液冷却器的进一步冷却至适当温度，然后由溶液循环泵送至吸收塔顶部，完成溶液循环。

离开再生塔顶部的酸性组分和水蒸气进入冷却器，以冷凝分出大部分水蒸气，冷凝液作为回流返回再生塔顶部，以回收被酸性气流带出的醇胺蒸汽，酸气送至硫磺回收装置或其他气体处理设施进一步处理。

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工程设计论文 第三章 物料衡算与能量衡算

3.1 概述

对于新建一座处理量为3.43×105m3/d的天然气净化厂（单套设备），工程在确定初步的化工工艺和流程后，从定性估计进入到定量计算阶段。通过对整个过程以及部分重要单元作详细的物料衡算，计算出主、副产品的产量，原材料的消耗定额，“三废”排放量及组成以及产品收率等各项经济技术指标，从而定量地评述初步设计所选择的工艺路线、生产方法及工艺流程在经济上是否合理，技术上是否先进，为后阶段的设计提供依据。

3.2 物料衡算

3.2.1 物料衡算基本原理

根据天然气净化厂的实际，在进行物料衡算过程中，主要依据物料平衡方程进行估算。物料衡算的作用在于研究全工段或者各单元体系内进、出物料质量及组成的变化。根据质量守恒定理，对某一选定体系内质量流动及变化的物料平衡关系用数学式描述，即得到物料平衡方程。其表达式如下：

关键反应物流入速率=关键反应物流出速率+关键反应物的转化速率+关键反应物的累计速率+过程损失的关键组分的速率

数学表达式为：

dF?Lst dt其中 Fin——输入体系的物料质量流量，kg/h；

Fin?Fout?CR? Fout——离开体系的物料质量流量，kg/h； F——体系内积累的物料质量，kg； CR——关键组分的物料转化质量流量，kg/h；

Lst——关键组分的物料过程损失质量流量，kg/h； t——时间，h。

上式为物料平衡的普遍式，可以对体系的总物料进行衡算，也可以对体系内的组分和元素进行衡算。

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工程设计论文 3.2.2 物料衡算任务

对于新建天然气净化厂，其工艺采取年开工 8000小时的连续操作，物料衡算的主要任务在于：

① 确定产品质量指标，副产品产量及规格； ② 确定工艺中的“三废”排放量等公共经济指标；

③ 各主要单元过程的物料衡算，并指导工艺设备的尺寸确定； ④ 汇总全流程物料衡算，数据用于完成物料流程图等后续设计任务。

3.2.3 物料衡算过程

本设计采用45%的MDEA水溶液作吸收剂。 3.2.3.1天然气的处理量

原料气处理量为：3.43×105m3/d。温度为30℃。压力位2.2Mpa（表压）。查得天然气及其组分有关性质见下表3-1。

表3-1 天然气及其组分有关性质

组分 H2S CO2 H2O CH4 C2H6 iC4H10 nC4H10 N2+He H2 O2+Ar

Mol% 2.05 0.57 0.069 95.381 0.02 0.001 0.001 1.77 0.008 0.13

Tc/K 373.2 304.2 647.1 190.6 305.4 408.1 425.2 126.2 33.2 154.6

Tc=∑yi*Tc 7.6506 1.73394 0.446499 181.7962 0.06108 0.004081 0.004252 2.23374 0.002656 0.20098

Pc/Mpa 8.936 7.377 21.83 4.6 4.884 3.799 3.647 3.394 1.28 5.046

Pc=∑yi*Pc 0.183188 0.042049 0.015063 4.387526 0.000977 0.00003799 0.00003647 0.060074 0.000102 0.00656

相对分子量

M 34 44 18 16 30 58 58 32 2 32

Tc=?yiTic?194.134KPc=?yiPic?4.696MPa

则

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