【正文】 ，這項(xiàng)脫水工藝又有所發(fā)展。結(jié)構(gòu)填料提供了更大的吸收率、更高的處理量及較低的壓降。目前許多天然氣田都使用分子篩干燥氣體。分子篩用于氣體干燥不需要甘醇脫水那樣的預(yù)冷卻。美國(guó)天然氣研究院及一些大型石油公司已研究開發(fā)出了用于天然氣干燥的氣體分離膜和膜系統(tǒng)。膜分離技術(shù)是目前世界上比較先進(jìn)的技術(shù)之一，它具有易于操作、使用壽命長(zhǎng)、適應(yīng)范圍廣、安全可靠、能耗低等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。使用中很少發(fā)生降解，對(duì)碳鋼基本無腐蝕；，吸收酸性氣體溶劑損失小，工業(yè)裝置上溶解的年更換率為2%一3%。MDEA法和克勞斯法回收硫磺在經(jīng)濟(jì)方面是最好的選擇。研究表明，結(jié)構(gòu)填料在壓力為6．89MPa或更大時(shí)進(jìn)行天然氣脫水表現(xiàn)出極佳的效果。故本次擬設(shè)計(jì)采用三甘醇作為脫水劑。，并提出建議并編輯說明書。℃即：35℃。溫度為25℃，壓力為5480KPa的原料氣先經(jīng)過入塔分離器，除去天然氣中夾帶的液體和固體顆粒；然后氣體進(jìn)入吸收塔底部，℃的MDEA溶液逆流相接觸，脫除其中的硫化氫。 2 1 453 67 98 1110 天然氣脫硫流程簡(jiǎn)圖1— 入口分離器；2—吸收塔；3—閃蒸罐；4水冷器；5—增壓泵；6—貧富換熱器；7—再生塔；8—重沸器；9—冷凝器；10—回流泵；11—回流罐； 操作參數(shù)表設(shè)備溫度℃壓力MPa入口分離器25MDEA吸收塔塔頂：35塔底：25MDEA換熱器貧液：118—83富液：60—93MEDA再生塔塔頂：93塔底：117MDEA閃蒸罐60 5. MDEA法的一般操作問題(1)腐蝕在醇胺法裝置的操作中，最嚴(yán)重的問題是腐蝕，這一問題已引起了廣泛的注意。H2S像酸一樣地與碳鋼作用，隨后形成不溶的硫化亞鐵。這種分解產(chǎn)物是溶劑和進(jìn)料氣體組分的不可逆造成的。為減輕腐蝕作用，通常采用以下幾種措施：。包括高分子胺和重金屬鹽。解決辦法通常有：，以除去游離液體。如果天然氣中雜質(zhì)過多，還要采用過濾分離器。離開吸收塔的干氣經(jīng)過氣體/貧甘醇換熱器（貧甘醇冷卻器），用來冷卻進(jìn)入吸收塔的甘醇貧液（貧甘醇）。吸收了天然氣中水蒸氣的甘醇溶液（富甘醇）從吸收塔底流出，先經(jīng)高壓過濾器除去由進(jìn)料氣帶入的固體雜質(zhì)，再與再生好的熱甘醇貧液（熱貧甘醇）換熱后進(jìn)入閃蒸分離器（閃蒸罐），經(jīng)過低壓閃蒸分離，分出被甘醇溶液吸收的烴類氣體。精餾柱一般充填陶瓷的英特洛克斯（Intalox）填料。從富甘醇中氣化的水蒸氣，最后從精餾柱頂部排至大氣中。緩沖罐也起甘醇泵的供液罐作用。緩沖罐：儲(chǔ)存液體過濾器：除去TEG溶液中的固體粒子和溶解性雜質(zhì)。原料氣分離器：分離原料氣夾帶的固體或液滴。如果酸性天然氣先脫水，用來脫水的甘醇就會(huì)呈現(xiàn)酸性并具有嚴(yán)重的腐蝕性；：鹽分沉積在重沸器火管表面可以產(chǎn)生熱斑并使火管燒穿，還可以建廢甘醇復(fù)活設(shè)施或離子交換樹脂床層，生成的水應(yīng)經(jīng)過一個(gè)過濾器分出，以防止其進(jìn)入吸收塔內(nèi)；：吸收塔內(nèi)氣體流速過高是甘醇起泡的物理原因，甘醇被固體雜質(zhì)、鹽分、緩蝕劑和液烴污染，則是其起泡的化學(xué)原因。流動(dòng)資金按總成本的25%計(jì)，為1250萬元，向財(cái)政貸款，%。(4)用線性插值法求IRRIRR=64%+(64%65%)(+)=%由于IRR=%%，說明該項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上是合算的，方案可接受。對(duì)于工程領(lǐng)域而言，最優(yōu)化就是以降低生產(chǎn)成本或增加利潤(rùn)為主要目標(biāo)，同時(shí)考慮自然環(huán)境保護(hù)、過程的安全性和可靠性等因素。近來，由于微型電子計(jì)算機(jī)發(fā)展和實(shí)際需要，最優(yōu)化理論和方法得到了飛速發(fā)展。它利用函數(shù)在某一局部區(qū)域的性質(zhì)或一些已知點(diǎn)的數(shù)值，定下一步計(jì)算的點(diǎn)，這樣一步步搜索、逼近，最后達(dá)到最優(yōu)點(diǎn)。(4) 如果優(yōu)化問題過于復(fù)雜，則需要將系統(tǒng)分成若干個(gè)子系統(tǒng)分別進(jìn)行優(yōu)化，或目標(biāo)函數(shù)和模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。2．來自預(yù)分離器的原料氣進(jìn)入吸收塔的溫度：25℃。故故脫除的摩爾分?jǐn)?shù)為：=脫除酸氣量： +=MDEA的酸氣負(fù)荷由《天然氣處理與加工》～，取N=[2]則MDEA的循環(huán)量：總的胺液循環(huán)量：由經(jīng)驗(yàn)公式，45﹪MDEA的密度： （）T按照吸收塔的平均溫度38℃計(jì)算： 若考慮胺液的損失，胺液的循環(huán)量為 即：天然氣惰性氣體組分在胺液中的溶解量，由經(jīng)驗(yàn)值可得甲烷和乙烷的溶解度約為：。K)Q2= (T0)=106KJ/h：Q3=(0++++++)(340)=106KJ/h 由《天然氣凈化工藝》查得： 、MDEA的反應(yīng)熱分別為： Q4=＋=1599MJ=106KJ Q5=(t0)由熱量守衡：Q1+Q2 +Q4 =Q3 +Q5將前面計(jì)算得到的代入即可計(jì)算得：吸收塔底富液溫度為t=℃,即 t=55℃：, 溫度60℃。因此可得閃蒸各物料：，組成和流量與吸收塔富液相同。 ℃，組成與解吸塔底相同，出口溫度t℃。 溫度93℃ 。 ： 組成摩爾流量質(zhì)量流量MDEA水組分摩爾流量質(zhì)量流量（mol）％質(zhì)量％MDEA水總計(jì) 解吸塔的熱平衡： Q= Q1 + Q2+ Q3+ Q4，即前面計(jì)算到的Q=106KJ： 式中：——溶液的比定壓熱容 (m3 由胺液的熱容： 熱負(fù)荷由公式可得： 水的用量為： ：100℃，離開冷凝器的溫度為42℃。℃，吸收塔操作溫度為30℃%三甘醇循環(huán)量的確定：選用30L/kg水，這是由于：吸收塔塔板數(shù)的確定：選用泡罩塔板，板效率為25%要求的露點(diǎn)降為：30(8)=38℃(絕)下按2塊理論板(板效率為25%時(shí)，實(shí)際塔板數(shù)為8塊) 可獲得露點(diǎn)降為：由《天然氣處理與加工》查得，吸收溫度為38℃時(shí)露點(diǎn)降為42℃；吸收溫度為27℃時(shí)露點(diǎn)降為40℃；由內(nèi)插法近似求得吸收溫度為30℃℃。三甘醇循環(huán)量為30故三甘醇循環(huán)流量=%（w），故：其質(zhì)量循環(huán)流量=由于貧甘醇濃度W=%，循環(huán)流量為2376，故：貧甘醇中的三甘醇量貧甘醇中的水量=富甘醇中的三甘醇量=富甘醇中的水量=+74=故富甘醇流量=+=則可計(jì)算富甘醇的濃度=重沸器的熱負(fù)荷按經(jīng)驗(yàn)法確定：根據(jù)脫水量由式(46)估算，即 ()式中——脫除1水所需的重沸器熱負(fù)荷，水——甘醇循環(huán)量，水 水重沸器熱負(fù)荷QRT=74==210考慮10%的設(shè)計(jì)裕量，故重沸器熱負(fù)荷取重沸器火管傳熱表面的熱流密度取,故重沸器火管傳熱面積、富甘醇進(jìn)口與出口溫度：貧甘醇進(jìn)口溫度為199℃，出口溫度為88℃；富甘醇進(jìn)口溫度為30℃，出口溫度為t：℃，故貧甘醇熱負(fù)荷=2376(19988)=假定富甘醇出口溫度為140℃，富甘醇在平均溫度85℃，由熱量平衡確定富甘醇的出口溫度，經(jīng)迭代計(jì)算得=2404(t30)t=146℃149℃(上限值) 由于假設(shè)溫度為140℃，通過理論計(jì)算得到的 富三甘醇的出口溫度 不高于149℃，故不會(huì)導(dǎo)致部分三甘醇汽化，假設(shè)成立，故富甘醇的出口溫度為140℃。則： ≤ 設(shè)計(jì)時(shí)用計(jì)算。[13]故吸收塔的高度為： 因塔徑，則可采用單溢流，弓形降液管，采用凹形受液盤。 4).降液管底隙高度 式中——液體通過底隙時(shí)的流量， 由經(jīng)驗(yàn) ～，降液管的底隙高度應(yīng)低于出口堰高度，才能保證降液管地端有良好的液封，一般應(yīng)低于6mm,即： () 1).塔板的分布 因，故塔板采用分塊式 2).由于 取 (邊緣區(qū)) （安定區(qū)） 3).開孔區(qū)面積的計(jì)算 選用（重閥）閥孔直徑。 ∴ ，則 可見：，符合防止液泛的要求。[14] ； ％～40％，設(shè)計(jì)中選用30％。考慮MDEA的蒸發(fā)損失較小所以3塊。出口溫度93℃； ℃，組成與解吸塔底相同，出口溫度83℃； [15] 為了減小管線和換熱器的腐蝕，胺液的流動(dòng)速度取，此時(shí)的總傳熱系數(shù)為： 平均溫差的計(jì)算用逆流換熱： ℃ 選用換熱器的流動(dòng)方式為1殼程，偶數(shù)管程。 直徑三甘醇在操作條件下的密度==%，天然氣視分子量: =查臨界常數(shù)和偏心因子表得,甲烷的臨界壓力和臨界溫度分別為：，于是，可求出對(duì)比壓力和對(duì)比溫度分別為：， 查圖，知：其壓縮因子Z=，則甲烷在操作條件下進(jìn)料氣的密度為， 板間距與K值選擇板間距mmK值450560600 ，取經(jīng)驗(yàn)值K=，則允許空塔氣速=式中， Vg——允許空塔氣速，——甘醇在操作條件下的密度，——?dú)怏w在操作條件下的密度，K——經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，由《天然氣地面工程》查得：，,進(jìn)料氣在操作條件下的體積流量qv=吸收塔的截面積: 吸收塔的直徑: , 泡罩直徑的選擇塔徑/泡罩直徑/80～3100150泡罩齒縫形狀選擇矩形，齒縫寬度范圍是3～15，這里取5。相鄰泡罩外緣間的距離為tD=140100=40。，邊緣區(qū)寬度Wc可取50堰長(zhǎng) 取 溢流沿高度 由 選用平直堰，堰上層高度由式(45)計(jì)算，即 ()式中，——塔內(nèi)液體流量，；——液流收縮系數(shù)，由《化學(xué)工程師手冊(cè)》查得。由于流體在管道中是逆流流動(dòng)，所以，其對(duì)數(shù)平均溫度為：，其中，代入數(shù)據(jù)，故可得：=又由（貧甘醇熱負(fù)荷），取經(jīng)驗(yàn)值為150，而=754285。 Production Environmental Conference, Houston, ., 2729 March 1995[6] 李允. ．北京:石油工業(yè)出版社，[7] ．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，[8] Fisher, ., Lundeen, , and Leppin, D.: “Fundamentals f H2S Scavenging for Treatment of Natural Gas”, paper presented at GRI 9th Sulfur recovery Conference, San Antonio,October 2427, 1999. 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