第30卷第9期石油化工應(yīng)Vol 30 No92011年9月PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATIONSept. 2011天然氣低溫甲醇洗凈化工藝技術(shù)應(yīng)用研究韓萬(wàn)龍',范貴鑫2,李亞萍',王強(qiáng)2(1西安長(zhǎng)慶科技工程有限責(zé)任公司,陜西西安710021遼寧大唐國(guó)際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司,遼寧阜新123000摘要:根據(jù)低溫甲醇洗脫硫、脫碳的工藝在煤制氣凈化領(lǐng)域的應(yīng)用,將低溫甲醇洗工藝應(yīng)用于天然氣凈化工藝硏究,采用Uπisim軟件對(duì)300κlσ恤m天然氣凈化裝置釆用低溫甲醇洗工藝進(jìn)行了計(jì)算,用詳實(shí)的計(jì)算數(shù)據(jù)證明,低溫甲醇洗用于天然氣凈化裝置是可行的。關(guān)鍵詞:低溫甲醇洗;天然氣凈化中圖分類號(hào):TE64文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-5285(2011)09-010204天然氣凈化主要是指脫除天然氣中的H2S、CO2等甲醇吸收酸性氣體的氣液平衡關(guān)系符合亨利定酸性氣體和水份。氣體的凈化方法有氣液吸收、氣固相律,吸收劑的吸收容量隨酸性組分分壓的提高而增加,催化轉(zhuǎn)化、固體吸附、分子篩分離、膜分離等。但使用最溶液循環(huán)量與原料氣量及操作條件有關(guān)。操作壓力提廣泛的還是氣液吸收法,這些方法天然氣凈化方法常高,溫度降低,溶液循環(huán)量減少。常需要幾種工藝結(jié)合在一起才能將天然氣中的HS、低溫甲醇洗工藝主要有以下技術(shù)特點(diǎn)CO2和水份分工段的脫除出來(lái),工藝流程較為復(fù)雜,工(1)低溫甲醇洗工藝氣體凈化度高,選擇性好,凈藝設(shè)備較多,控制點(diǎn)較多,投資及運(yùn)行費(fèi)用較高。化氣中總硫可降至小于0.15mg/m3、CO2可被脫至低溫甲醇洗是指在一定的壓力和低溫下,使用甲319mg/m3;(2)甲醇溶劑對(duì)CO2和HS、COS的吸收具醇溶液把氣體中所含的酸性氣體和水份等脫除的工藝有很高的選擇性,使氣體的脫硫和脫碳可在同一個(gè)塔過(guò)程。低溫甲醇洗被廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外合成氨、合成甲內(nèi)分段、選擇性地進(jìn)行;(3)低溫甲醇洗工藝在低溫下醇和其他合成氣的凈化,該方法是一種有效的天然氣操作,溶液再生能耗少,酸性氣體的溶解度在低溫下大凈化方法,目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)使用低溫甲醇洗用于天然氣幅度增加,溶劑負(fù)荷提高,從而節(jié)省溶劑循環(huán)量和再生凈化的工業(yè)應(yīng)用。本文通過(guò)對(duì)靖邊氣田第三天然凈化能量的消耗,換熱器和設(shè)備的體積可以減小;而且在低廠的原料氣,使用 Unisim軟件模擬并設(shè)計(jì)出實(shí)際工況溫操作時(shí),溶劑損失量小,投資和生產(chǎn)費(fèi)用均會(huì)下降的工藝流程,凈化天然氣指標(biāo)都達(dá)到了要求。(4)溶劑不氧化、不降解,有很好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性,溶劑不起泡;(5)甲醇溶劑廉價(jià)易得,但甲醇有毒.對(duì)操作1低溫甲醇洗工藝原理和技術(shù)特點(diǎn)和維修要求嚴(yán)格。因此,低溫甲醇洗是一種技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的氣低溫甲醇洗工藝是由德國(guó)林德公司和魯奇公司開(kāi)體凈化工藝。發(fā)的一種有效的氣體凈化工藝。由于甲醇吸收酸性氣體的過(guò)程沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生,因此屬于物理吸收,其吸2天然氣低溫甲醇洗的工藝流程收原理是:以低溫甲醇有機(jī)溶劑為吸收劑,利用CO2、H2S、COS等酸性氣體在低溫甲醇中溶解度大的特性而2.1原料氣的工藝條件除去,吸收后溶液的再生依靠閃蒸、加熱等工藝解吸放流量:300×-10·m/d;出CO2、H2S等氣體。溫度:25℃;壓力:58MPa。收稿日期:2011-06-29作者簡(jiǎn)介:韓萬(wàn)龍,男(1978-)203年畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè),工程師,現(xiàn)為西安長(zhǎng)慶科技工程有限第9期韓萬(wàn)龍等天然氣低溫甲醇洗凈化工藝技術(shù)應(yīng)用研究103表1原料氣組分組分讠C4nC4iC,nC,C6HeH2N2CO2HH3合計(jì)組成9361404740.05200030.00400010001000200022955270.0070.06810000然三子圖1低溫甲醇洗原剡流程圖22產(chǎn)品氣的氣質(zhì)要求行傳質(zhì),用水吸收氣體中的甲醇,酸性氣體從甲醇吸收產(chǎn)品氣符合《天然氣》GB17820-199中二類商品塔頂出去,進(jìn)酸氣焚燒系統(tǒng)。甲醇吸收塔(T-103)底氣的氣質(zhì)要求。出來(lái)的液體進(jìn)甲醇精餾塔(T-104)精餾,提高甲醇23低溫甲醇洗的工藝流程設(shè)計(jì)的濃度。低溫甲醇洗工藝流程(見(jiàn)圖1),原料氣壓力為甲醇精餾塔(T-104)頂出來(lái)的精甲醇與貧富甲醇58σ0kPa,溫度25℃注甲醇進(jìn)原料氣凈化氣換熱器換熱器(E-101)出來(lái)的甲醇混合進(jìn)甲醇深冷器(E換熱(E-01)溫度降至-20℃,進(jìn)原料氣分離器(V-102)繼續(xù)循環(huán)使用。甲醇精餾塔(T-104)底出來(lái)的水進(jìn)101)分離出氣體中的水分,進(jìn)吸收塔(T-101)原料氣中甲醇水換熱器(E-105)與進(jìn)料甲醇換熱,換熱后繼續(xù)的二氧化碳、硫化氫氣體經(jīng)過(guò)低溫甲醇的吸收含量降進(jìn)甲醇吸收塔(T-103)循環(huán)使用。低,從吸收塔頂出來(lái)凈化氣,凈化氣溫度-2745℃,然低溫甲醇洗工藝中,天然氣會(huì)溶解少量的甲醇,后進(jìn)原料氣凈化氣換熱器換熱(E-101)與原料氣換熱,凈化氣溫度升高至18℃,凈化氣中二氧化碳硫化需要補(bǔ)充精甲醇。甲醇精餾塔(T-104)也需要補(bǔ)充少量的水,滿足系統(tǒng)循環(huán)中損耗的水。氫、水露點(diǎn)達(dá)到I類氣指標(biāo)出裝置去外輸系統(tǒng)。吸收塔(T-101)出來(lái)的富甲醇溫度-2136℃、壓力3天然氣低溫甲醇洗工藝的模擬計(jì)算5800kPa,經(jīng)過(guò)節(jié)流閥VLV-101)節(jié)流至600kPa溫度-26.37℃,進(jìn)富液閃蒸罐(V-102)閃蒸閃蒸出二氧30×10mld天然氣低溫甲醇洗工藝的Umm軟化碳、硫化氫和甲醇等氣體閃蒸罐岀來(lái)的液體進(jìn)貧富件計(jì)算模型(見(jiàn)圖2),模擬計(jì)算結(jié)果(見(jiàn)表2)。甲醇換熱器(E-103)換熱富甲醇溫度升高至70℃,換熱以后液體進(jìn)二氧化碳硫化氫解析塔(T-102),解析出4天然氣低溫甲醇洗凈化后的產(chǎn)品氣富甲醇液體中溶解的二氧化碳硫化氫氣體從解析塔氣質(zhì)底出來(lái)的液體,一部分進(jìn)甲醇進(jìn)料泵,到甲醇精餾塔內(nèi),進(jìn)行精餾,提高甲醇的濃度。一部分進(jìn)貧富甲醇換300×10md天然氣低溫甲醇洗凈化后的產(chǎn)品氣熱器(E-103),換熱以后進(jìn)甲醇深冷器(E-102),甲醇?xì)赓|(zhì)(見(jiàn)表3)。溫度降至-33℃,低溫甲醇增壓進(jìn)吸收塔,吸收天然氣由表3計(jì)算結(jié)果可以看出,300×10md天然氣采中的硫化氫二氧化碳?xì)怏w。用低溫甲醇洗工藝凈化,甲醇循環(huán)量為100000kgh,產(chǎn)從閃蒸罐(V-101)和二氧化碳硫化氫解析塔(T-品氣中HS含量0.16mgm3,CO2含量為266%(v),天102)出來(lái)的氣體中含甲醇,含甲醇混合氣體進(jìn)甲醇吸然氣外輸水露點(diǎn)為-30℃,氣質(zhì)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《天然104石油化工應(yīng)用2011年第30卷圖2低溫甲醇洗工藝Unim軟件計(jì)算模型表2低溫甲醇洗工藝計(jì)算結(jié)果流號(hào)5氣相分?jǐn)?shù)1壓力/kPa58005800摩爾流率( kmolh-)558255793.6065392質(zhì)量流率/(kgh)98810988159874065.269l100流號(hào)9氣相分?jǐn)?shù)26.375800摩爾流率( kmolh")53923405158.73247質(zhì)量流率(kgh1)911001077006419101200流號(hào)121氣相分?jǐn)?shù)0.00710溫度鬥壓力/kPa150摩爾流率/( kmolh")質(zhì)量流率(kgh)0l200223322331532700.5流號(hào)氣相分?jǐn)?shù)0溫度門(mén)摩爾流率(kmol·h")337732083192質(zhì)量流率/(kg·h2)1050005344流號(hào)23425氣相分?jǐn)?shù)溫度/C20536000摩爾流率(kmol·h“)1.21932181966質(zhì)量流率/(kgh)3905l000001000007952氣相分?jǐn)?shù)第9期韓萬(wàn)龍等天然氣低溫甲醇洗凈化工藝技術(shù)應(yīng)用研究105表2低溫甲醇洗工藝計(jì)算結(jié)果壓力/kPal10摩爾流率/( kmolh1)59.77582質(zhì)量流率(kg·h")7751流號(hào)31323335氣相分?jǐn)?shù)溫度/℃27.76壓力/kPa摩爾流率/(kmol·h")0.07451.35質(zhì)量流率/(kgh-)17002.908771.8925.5流號(hào)氣相分?jǐn)?shù)0溫度鬥C34.025800摩爾流率/(kmol·h")51274.219質(zhì)量流率/(kg·h-)924766674表3原料氣組分與脫硫脫碳脫水后產(chǎn)品氣組成表4能耗一覽表組分原料氣組成(mol%)產(chǎn)品氣組成(mol%)冷卻水熱負(fù)荷冷量項(xiàng)目0.936109656/(kW/0m3)/(u/0m3)/(kW/104m3)/(kW/10m3)00044消耗值822212.32101.520000506結(jié)論n-CuHlo0.00000.00000.0000通過(guò)分析進(jìn)料天然氣的實(shí)際組成工況條件,設(shè)計(jì)出0.0000符合該原料氣組成的低溫甲醇洗流程,采用 Unisim軟0.000200002件計(jì)算,確定工藝參數(shù)。而且流程簡(jiǎn)單,能耗低、投資H20.00000.0000小,低溫甲醇洗凈化天然氣凈化度高,而且在吸收硫化N200024氫二氧化碳的同時(shí)降低天然氣的水露點(diǎn),滿足天然氣005220.0266外輸水露點(diǎn)的要求,甲醇溶劑吸收能力大,而且價(jià)格HS低,低溫甲醇洗是值得推廣的天然氣凈化工藝。參考文獻(xiàn)CHOH0.000000002[1]牛剛,黃玉華,王經(jīng)低溫甲醇洗技術(shù)在天然氣凈化過(guò)程中5天然氣低溫甲醇洗工藝的能耗情況的應(yīng)用[J]天然氣化工,2003,28(2)26-29[2]翁孟炎低溫甲醇洗氣液平衡研究(上、下)[J]化肥工業(yè),1991,(3-4):3-7.300×10m/d天然氣低溫甲醇洗工藝裝置的主要[3]唐宏青,低溫甲醇洗汽液平衡計(jì)算的探討[]化肥工業(yè),能耗情況(見(jiàn)表4)。1982,(5):23.