【正文】 () 式中：——平均摩爾質(zhì)量， ——組分的摩爾組成 ——組分的摩爾質(zhì)量，組分組分組分摩爾質(zhì)量22總計(jì)100故塔底原料氣平均摩爾質(zhì)量：則將處理量轉(zhuǎn)化為小時(shí)處理量為： 式中：?jiǎn)挝徊蛔魈貏e說(shuō)明時(shí)表示，即在0℃，1atm 時(shí)的氣體體積，以后計(jì)算時(shí)都按照此標(biāo)準(zhǔn)。(2) 確定優(yōu)化目標(biāo)，建立目標(biāo)函數(shù)與過(guò)程變量之間的關(guān)系。性規(guī)劃問(wèn)題的方法已相當(dāng)成熟，通常采用單純形法。該方法不僅可以降低工程投資費(fèi)用、縮短設(shè)計(jì)周期，而且使設(shè)計(jì)者從大量繁瑣的計(jì)算中解脫出來(lái)，大大提高設(shè)計(jì)效率，降低設(shè)計(jì)成本。對(duì)于這類問(wèn)題，人們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的數(shù)學(xué)歸納和提煉，形成了最優(yōu)化理論。按生產(chǎn)費(fèi)用要素直接計(jì)算天然氣脫硫脫水的成本原料名稱規(guī)格 單耗( m3/ m3)單價(jià)（元/ m3） 單位原料成本（元/m3）原料氣≥% 原料成本估算表年燃燒動(dòng)力費(fèi)為100萬(wàn)元固定資產(chǎn)形成率按90%計(jì)固定資產(chǎn)原值=基本建設(shè)投資90%=5000090%=45000萬(wàn)元根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查得，故年銷售收入=107=7000萬(wàn)元銷售費(fèi)按銷售收入的1%計(jì)，則銷售費(fèi)=70001%=70萬(wàn)元表32 總成本估算表單位：萬(wàn)元序號(hào)項(xiàng)目估算方法成本（1）原料費(fèi)單價(jià)消耗定額年產(chǎn)量（2）包裝材料費(fèi)單價(jià)消耗定額年產(chǎn)量（3）燃料動(dòng)力費(fèi)單價(jià)消耗定額年產(chǎn)量100（4）工人工資及附加費(fèi)年平均工資定員人數(shù)88（5）車間固定資產(chǎn)基本折舊固定資產(chǎn)原值折舊率（6）大修理基金固定資產(chǎn)原值（3%—6%）（7）車間經(jīng)費(fèi)（1+2+3+4+5+6）2%（8）車間成本（1+2+3+4+5+6+7）1011（9）企業(yè)管理費(fèi)（8）(6%—9%)71（10）工廠成本（8）+（9）1082（11）銷售費(fèi)用銷售收入1%70（12）固定成本（10）+（11）1152社會(huì)折現(xiàn)率：該參數(shù)與銀行貸款利息有關(guān)，%，%。生產(chǎn)規(guī)模：日處理量100萬(wàn)方天然氣產(chǎn)品方案：全部用于供應(yīng)生活用氣本項(xiàng)目擬半年建成，生產(chǎn)期按20年計(jì)算。防止或減緩甘醇損失過(guò)大和設(shè)備腐蝕的關(guān)鍵是保持甘醇潔凈，實(shí)際上，甘醇在使用過(guò)程中將會(huì)受到各種污染，具體方法如下：：含有氧氣會(huì)使甘醇氧化變質(zhì)，生成腐蝕性有機(jī)酸，上部空間應(yīng)該采用微正壓的干氣或氮?dú)庖悍?；：富甘醇再生時(shí)，溫度過(guò)高會(huì)降解變質(zhì)。貧液冷卻器：冷卻貧甘醇以達(dá)到需要的溫度貧/富液換熱器：控制進(jìn)閃蒸罐和過(guò)濾器的富液溫度，并回收貧液的熱量。甘醇泵：輸送設(shè)備，輸送貧甘醇入吸收塔。再生好的熱貧甘醇由重沸器流經(jīng)貧/富甘醇換熱器等冷換設(shè)備進(jìn)行冷卻。精餾柱頂部裝有回流冷凝器，以在精餾柱頂部產(chǎn)生部分回流。這些雜質(zhì)可以引起甘醇溶液氣泡、堵塞再生系統(tǒng)的精餾柱（通常是填料柱），還可使重沸器的火管結(jié)垢。經(jīng)氣體/貧甘醇換熱器冷卻后的貧甘醇進(jìn)入吸收塔頂部，由頂層塔板依次經(jīng)各層踏板流至底層塔板。由進(jìn)口氣滌器頂部分出的濕天然氣進(jìn)入吸收塔底部，向上通過(guò)各層塔板，與向下流過(guò)各層塔板的甘醇溶液逆向接觸時(shí)，使氣體中的水蒸氣被甘醇溶液所吸收。 三甘醇脫水由高壓吸收系統(tǒng)及低壓再生系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)泡通常是由于溶液中的雜質(zhì)引起的。使所有會(huì)暴露在大氣的溶液界面上有一層惰性氣體覆蓋，并使泵的入口處維持適當(dāng)正壓。溶液中的懸浮固體即硫化鐵的侵蝕，以及溶液在換熱器管子和管路中高速流動(dòng)，都會(huì)加快腐蝕。同時(shí)發(fā)現(xiàn)在主要處理CO2的裝置中，有很少H2S存在時(shí)，的確可以減少腐蝕作用。特別在使用MDEA溶液的裝置中，腐蝕隨著溶液中酸性氣體濃度的增加而增強(qiáng)。[8]℃后進(jìn)入吸收塔上端，進(jìn)行吸收—再生的循環(huán)過(guò)程。離開(kāi)換熱器的富液溫度估計(jì)：為減輕腐蝕和富液酸氣的解吸，一般貧富液不需要大面積的換熱，設(shè)計(jì)時(shí)溫度一般取5594℃。 原料氣規(guī)格表組分摩爾百分?jǐn)?shù) %CH4C2H6C3H8iC4H10n C4H10i C5H12n C5H12C6+CO2HeH2SN2 設(shè)計(jì)要求凈化氣氣質(zhì)條件：H2S≤20mg/m3，CO2含量≤3% 。，對(duì)主題設(shè)備進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)最優(yōu)的工藝流程，使天然氣被充分凈化，且MDEA溶液和TEG溶液達(dá)到最高的回收率。目前已進(jìn)行了兩種類型的結(jié)構(gòu)填料測(cè)試。目前天然氣脫水中應(yīng)用最多的是三甘醇工藝。MEA ， MDEA（甲基二乙醇胺）和許多其他化學(xué)溶劑也是特殊的胺化學(xué)溶劑，二氧化碳接觸胺溶液時(shí)，硫化氫和二氧化碳均被胺溶液吸收，并盡量減少能源的消耗。天然氣脫硫工藝的選擇需要考慮很多可變因素，概括起來(lái)有如下幾點(diǎn)：、所含雜質(zhì)的類型和濃度；；；；；；:的比率。美國(guó)Grace公司利用卷式膜組件開(kāi)發(fā)了天然氣水分和酸性氣體脫除的工業(yè)試驗(yàn)裝置，并在加拿大等地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了試驗(yàn)，取得了良好效果。20世紀(jì)90年代美國(guó)天然氣研究院提出的膜分離工藝，是根據(jù)含有水蒸汽、溶解氣的流動(dòng)氣體通過(guò)聚合物薄膜發(fā)生的擴(kuò)散或滲透，由于不同氣體有不同的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)，氣體通過(guò)膜具有不同的移動(dòng)速度，從而達(dá)到分離的目的。在分子篩干燥氣體時(shí)，同時(shí)吸附了硫化氫，但需注意，在有CO2存在時(shí)，H2S可能被催化反應(yīng)為碳基硫。美國(guó)Proses公司擁有的這項(xiàng)Proses技術(shù)，氣體處理越大，成本越低，世界上許多國(guó)家正在推廣這項(xiàng)技術(shù)。ARCO油氣公司證實(shí)，在采用三甘醇脫水相同的工藝條件下，結(jié)構(gòu)填料能夠?qū)⑺囊?guī)模減小，容器重量減少，內(nèi)部零件減少，費(fèi)用降低。若以每千瓦小時(shí)的電費(fèi)為0．05美元及每百萬(wàn)大卡需要耗燃料費(fèi)12美元計(jì)算，與三甘醇法相比較，IFPIEX—l每年可節(jié)約10萬(wàn)美元的操作費(fèi)用。IFPEX—1工藝的操作費(fèi)用低。1. IFPEX一1脫水工藝法國(guó)石油科學(xué)院開(kāi)發(fā)的IFPEXOL工藝是氣體加工領(lǐng)域的一項(xiàng)新工藝，其突出的優(yōu)點(diǎn)是其經(jīng)濟(jì)性及對(duì)環(huán)境的安全性。但膜分離技術(shù)作為一種脫除大量酸氣的處理工藝，或者與傳統(tǒng)工藝混合使用，則為含高濃度酸氣的天然氣處理提供了一種可行的方法。但是該方法不能深度脫硫，常用于硫的粗脫，與其它方法配合使用。砜胺法溶液的酸氣負(fù)荷幾乎正比于氣相中酸氣分壓。對(duì)于高容量的情況，所需要的硫容量是高于20的TPD ，所以胺溶液法加克勞斯硫磺回收法仍舊是最符合經(jīng)濟(jì)效益的選擇。因?yàn)榇藭r(shí)H2S等酸氣的脫除過(guò)程主要是受化學(xué)過(guò)程控制，而較少依賴于組分的分壓，而且化學(xué)溶劑對(duì)烴類的溶解度很小，不會(huì)造成大的烴損失。再生出來(lái)的酸氣一般通過(guò)Cluas硫磺回收工藝將H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，而將其回收利用。目前國(guó)內(nèi)外己經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多天然氣脫硫處理工藝方法，這些方法主要分為可再生溶劑法、固定床吸附法、膜分離方法、等三大類工藝流程方法。 經(jīng)濟(jì)因素主要是投資和操作成本，也包括原材料供應(yīng)情況：盡管脫硫方法甚多，但對(duì)較大型的裝置醇胺法經(jīng)常是優(yōu)先考慮的。 、能量衡算、能量衡算如原料氣的組成、壓力、溫度、凈化氣要求的凈化度、壓力、溫度；以及由此而要求的技術(shù)條件（如再生蒸汽壓力、貧液入塔溫度等等）。 商品天然氣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （GB 178201999）項(xiàng) 目一 類二 類三 類高位發(fā)熱量MJ/m3＞總硫mg/ m3 ≤100 ≤200≤460H2S mg/ m3≤6≤20≤460二氧化碳 %(v)≤－水露點(diǎn)℃在天然氣交接點(diǎn)的壓力和溫度條件下，天然氣的水露點(diǎn)應(yīng)比最低溫度低50℃。同時(shí)本文的研究對(duì)降低管道、設(shè)備、儀表的腐蝕:減少大氣污染。而且采用該方法設(shè)計(jì)出的天然氣脫硫裝置往往存在系統(tǒng)運(yùn)行不協(xié)調(diào)、不經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題。目前對(duì)天然氣脫硫裝置設(shè)計(jì)一般采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，該方法在給定工藝指標(biāo)的前提下，由個(gè)人經(jīng)驗(yàn)與手工查圖相結(jié)合的辦法，手算出脫硫裝置中各設(shè)備的參數(shù)。因此，無(wú)論是從金屬防腐、環(huán)境保護(hù)、人員安全角度考慮，都必須從天然氣中脫除水分和酸氣組分。據(jù)眾多國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)和專家預(yù)言：天然氣將逐漸取代石油在能源消耗結(jié)構(gòu)中的地位，到21世紀(jì)中期將進(jìn)入“天然氣世紀(jì)”。它作為一種高效、優(yōu)質(zhì)、清潔能源，不僅在工業(yè)與城市民用燃?xì)庵袕V泛應(yīng)用，而且在發(fā)電業(yè)中也越來(lái)越發(fā)揮重要作用。 目錄 1 1 1 2 2 3 3 3 3 3 3 3 經(jīng)濟(jì)因素 4 4 4 4 6 7 7 8 8 8 8 9 9 9 12 13 13 13 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 15 16 16 165. 工藝計(jì)算 17 17 17 17 19 1計(jì)算依據(jù) 19 19 24 26 26 26 27 27 28 28 28 28 29 30 30 30 30 30 30 31 31 32 32 32 33 33 33 34 34 34 34 37 38 41 44 計(jì)算依據(jù) 44 44 44 解吸塔的塔體工藝尺寸計(jì)算 46 47 47 47 47 48 48 48 48 48 48 48 48 49 49 49 直徑 49 50 52 54 54 54（閃蒸罐） 55 55致謝 57參考文獻(xiàn) 5857 100104m3/d天然氣脫硫脫水工藝設(shè)計(jì)1 緒論天然氣(Natural Gas)是地表下孔隙性地層中天然生成的以低分子飽和烴為主的烴類氣體和少量非烴類氣體組成的可燃性氣體混合物，它常常和原油伴生在一起。天然氣還是很好的化工原料，廣泛應(yīng)用于合成氨、甲醇、氮肥工業(yè)、合成纖維工業(yè)等；天然氣合成油(GTL)技術(shù)，也是天然氣大規(guī)模利用的途徑之一；從天然氣中分離出來(lái)的硫磺還可作為硫酸工業(yè)原料。世界上天然氣的儲(chǔ)量十分豐富，103m3,而非常規(guī)天然氣資源估計(jì)有13971012—44301012m3,這為天然氣成為一種優(yōu)質(zhì)清潔能源和重要的化工原料提供了資源保障。另外，從充分回收利用硫資源的角度考慮，天然氣中脫除下來(lái)的酸性組分可通過(guò)克勞斯硫磺回收工藝生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硫磺。[2]該方法不僅設(shè)計(jì)技術(shù)手段落后。因此天然氣脫硫裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。增強(qiáng)下游行業(yè)的天然氣深加工能力。該工藝是依據(jù)西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，按照化學(xué)工業(yè)部1988年6月發(fā)布的“化工工廠初步設(shè)計(jì)內(nèi)容深度的規(guī)定”進(jìn)行設(shè)計(jì)的。這些因素基本上不取決于脫硫和脫水方法本身。這類方法技術(shù)成熟，溶劑來(lái)源方使，對(duì)上述三個(gè)方面的影響因素有很大的適應(yīng)性．是天然氣工業(yè)上最重要的—類方法：據(jù)有關(guān)資料介紹，今世界2000多套氣體脫硫裝置中，醇胺法裝置占55％以上。[3]可再生溶劑吸收脫除H2S是目前最常用的方法。常用的可再生溶劑主要有化學(xué)溶劑(胺類溶劑和熱碳酸鉀)、物理溶劑、混合溶劑等三大類。清除小規(guī)模的低于1520噸硫化氫，氧化還原法或胺溶解法已被證明是一個(gè)很合適的方法。[5][6]所示:脫硫方法MDEASulfinolDSulfinolDMEAMEA化學(xué)溶劑MDEADIPAMDEAMEAMEA物理溶劑—環(huán)丁砜環(huán)丁砜——氨液濃度%( m)20～5030～5030～5015～2530～40酸氣負(fù)荷mol/mol～＞＞～＞脫有機(jī)硫效率，%差80～9580～95差差選擇脫硫能力有無(wú)有無(wú)無(wú)溶解烴量少較多較多少少再生易難程度易較易較易難較難腐蝕性弱較弱較弱強(qiáng)較強(qiáng)國(guó)外裝置數(shù)，套＞50＞140＞140幾百套＞65 2. Sulfinol法工藝砜胺法凈化天然氣的工藝流程與醇胺法相同，差別僅僅是使用的吸收溶液不同。因此，處理高酸氣分壓的氣體時(shí)，砜胺法比化學(xué)吸收法有較高的酸氣負(fù)荷。 膜分離技術(shù)適合處理原料氣流量較低、含酸氣濃度較高的天然氣，對(duì)原料氣流量或酸氣濃度發(fā)生變化的情況也同樣適用，但不能作為獲取高純度氣體的處理方法。國(guó)外在此方面已作了許多有益的嘗試。IF—PEXOL的基礎(chǔ)是在低溫下使用單一的甲醇溶劑，其技術(shù)原理則是利用天然氣凝液回收中的氣體冷卻來(lái)同時(shí)完成脫水和酸氣脫除中的溶劑處理。能量費(fèi)用占操作費(fèi)用的大部分。目前天然氣脫水中應(yīng)用最多的是三甘醇工藝。目前已進(jìn)行了兩種類型的結(jié)構(gòu)填料測(cè)試。分