【正文】 由于流體在管道中是逆流流動，所以，其對數(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。相鄰泡罩外緣間的距離為tD=140100=40。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，胺液的流動速度取，此時的總傳熱系數(shù)為： 平均溫差的計算用逆流換熱： ℃ 選用換熱器的流動方式為1殼程，偶數(shù)管程。[14] ； ％～40％，設(shè)計中選用30％。 4).降液管底隙高度 式中——液體通過底隙時的流量， 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)面積的計算 選用（重閥）閥孔直徑。則： ≤ 設(shè)計時用計算。℃，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，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℃時露點(diǎn)降為42℃；吸收溫度為27℃時露點(diǎn)降為40℃；由內(nèi)插法近似求得吸收溫度為30℃℃。 ： 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 解吸塔的熱平衡： Q= Q1 + Q2+ Q3+ Q4，即前面計算到的Q=106KJ： 式中：——溶液的比定壓熱容 (m3 ℃，組成與解吸塔底相同，出口溫度t℃。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將前面計算得到的代入即可計算得：吸收塔底富液溫度為t=℃,即 t=55℃：, 溫度60℃。2．來自預(yù)分離器的原料氣進(jìn)入吸收塔的溫度：25℃。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，定下一步計算的點(diǎn)，這樣一步步搜索、逼近，最后達(dá)到最優(yōu)點(diǎn)。對于工程領(lǐng)域而言，最優(yōu)化就是以降低生產(chǎn)成本或增加利潤為主要目標(biāo)，同時考慮自然環(huán)境保護(hù)、過程的安全性和可靠性等因素。流動資金按總成本的25%計，為1250萬元，向財政貸款，%。原料氣分離器：分離原料氣夾帶的固體或液滴。緩沖罐也起甘醇泵的供液罐作用。精餾柱一般充填陶瓷的英特洛克斯（Intalox）填料。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）。解決辦法通常有：，以除去游離液體。為減輕腐蝕作用，通常采用以下幾種措施：。H2S像酸一樣地與碳鋼作用，隨后形成不溶的硫化亞鐵。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。，并提出建議并編輯說明書。研究表明，結(jié)構(gòu)填料在壓力為6．89MPa或更大時進(jìn)行天然氣脫水表現(xiàn)出極佳的效果。使用中很少發(fā)生降解，對碳鋼基本無腐蝕；，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%。美國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)。目前許多天然氣田都使用分子篩干燥氣體。在新概念的指導(dǎo)下，這項脫水工藝又有所發(fā)展。IFPIEXOL工藝分兩部分，其中IFPEX—l用于脫水，其工藝過程是：氣體進(jìn)料向上通過一座接觸塔，在塔內(nèi)與來自冷卻分離器并向下流動的含水溶劑逆流接觸，上升的原料氣從水中完全提出。對原料氣流量大、酸氣含量低的天然氣不適合，而且過多水分與酸氣同時存在會對膜的性能產(chǎn)生不利影響。砜胺法采用的溶液包含有物理吸收溶劑和化學(xué)吸收溶劑，物理吸收溶劑是環(huán)丁砜。[4]其中化學(xué)溶劑(主要是醇胺類)法是目前天然氣脫硫工藝中使用最頻繁的方法。而在脫水過程中，三甘醇（TEG）脫水的工藝性質(zhì)為連續(xù)性吸收再生，露點(diǎn)降為40到60℃，能耗中等，投資也中等，且沒有環(huán)境問題，所以三甘醇是種很好的脫水方法。，搞好配套專業(yè)設(shè)計，特別是要加強(qiáng)節(jié)能、環(huán)保、安全、消防及工業(yè)衛(wèi)生和勞動保護(hù)方面的配套設(shè)計。目前國內(nèi)外研究大都停留在對單個設(shè)備的模擬和優(yōu)化上，而對整個脫硫裝置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計研究相對較少。硫磺是一種重要的基礎(chǔ)化工原料，在國防、農(nóng)業(yè)、化工、輕工、冶金、建材、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域起著至關(guān)重要的作用，回收天然氣中的硫資源起到了變廢為寶的作用。天然氣不僅在燃料、化工原料等方面有諸多優(yōu)點(diǎn)，對天然氣進(jìn)行處理回收其中的硫磺，提高天然氣資源綜合利用程度，獲得天然氣資源的更大價值，還能保證在儲藏、運(yùn)輸過程中的安全性，減少大氣污染，對提高天然氣的整體經(jīng)濟(jì)效益，都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。天然氣作為一種寶貴的資源在人民生活和工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。2. 硫組分中大部分有劇毒，而且還有可能使催化劑催化劑中毒；含硫天然氣燃燒后直接排入大氣，會產(chǎn)生嚴(yán)重的SO2環(huán)境污染，產(chǎn)生酸雨等災(zāi)害，損害大面積農(nóng)作物。沒有考慮到技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，不符合成本最低的要求，不能完全貫徹“安全、效益并重”的現(xiàn)代企業(yè)管理思想。提高天然氣相關(guān)行業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)、節(jié)約能源、社會效益，都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。這些方法的內(nèi)部對工藝流程和設(shè)備有直接影響。同時，吸收了H2S的富液通過熱再生將其去除，然后將溶液冷卻，再重新使用，從而完成整個循環(huán)過程。這個可以表明胺溶液相比氧化還原反應(yīng)是便宜的。由于砜胺法兼有物理吸收法和化學(xué)吸收法二者的優(yōu)點(diǎn)，因而自1964年工業(yè)化以來發(fā)展很快，現(xiàn)在已成為天然氣脫硫的重要方法之一。天然氣脫水在原理上講有四種方式：直接冷卻、壓縮以后冷卻、吸收和吸附，在工藝上主要有：液體脫水劑(甘醇)法、固體脫水劑(分子劑、鉛土、硅膠)及氯化鈣法。而IFPIEX—1工藝不需要耗熱只要用一定的電量驅(qū)動一臺小低壓泵。甘醇脫水工藝的另一項改進(jìn)技術(shù)是使用異辛烷、甲苯等作為共沸劑的的Drizo法，其三甘醇貧液濃度可達(dá)99．998％，干氣露點(diǎn)可達(dá)—73℃，無氣體排放。隨著天然氣價格的上漲，許多酸性氣田要投入開發(fā)，已考慮選擇用抗酸性分子篩干燥天然氣。國外的膜分離生產(chǎn)和研發(fā)技術(shù)已走在我國的前面，我國的天然氣行業(yè)雖然起步晚，但發(fā)展勢頭猛勁，更需要開發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)的工藝方法。[7]綜上所述，本文擬采用MDEA法選擇性脫硫工藝作為本文的研究對象。吸收塔塔底富液溫度的估計：由于MDEA吸收H2S的過程是放熱過程，該溫度比一般入口氣高1025℃，℃，則富MDEA溶液為34℃。醇胺系統(tǒng)主要的腐蝕劑是酸性氣體本身。在過程循環(huán)的某些部分，由于存在氧與溶液接觸，也會促使某種情況的嚴(yán)重腐蝕。[4](2)發(fā)泡在吸收塔中，常常會遇見醇胺溶液的發(fā)泡問題，而且在解吸塔中也可能發(fā)生，嚴(yán)重時會引起沖塔。進(jìn)口氣滌器頂部設(shè)有捕霧氣（除沫器），用來脫除出口氣體中攜帶的液滴。從閃蒸分離器底部排出的富甘醇依次經(jīng)過纖維過濾器（固體過濾器）和活性炭過濾器除去甘醇溶液在吸收塔中吸收與攜帶過來的少量固體、液烴化學(xué)劑及其它雜質(zhì)。從精餾柱流入重沸器的富甘醇，在重沸器中被加熱到177～204℃左右，以便充分脫除所吸收的水蒸氣，并使甘醇溶液中的甘醇濃度提濃到99%（w）以上。％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，以防止磨損泵、堵塞換熱設(shè)備、污染塔盤或填料、導(dǎo)致溶液發(fā)泡。3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 本技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析主要依據(jù)國家紀(jì)委頒發(fā)的計算[1987]1359號《關(guān)于印發(fā)建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)評價方法與參數(shù)的通知》以及1988年有國家經(jīng)委印發(fā)試行的《工業(yè)企業(yè)技術(shù)改造項目的經(jīng)濟(jì)評價方法教程》，同時參照了化工部有關(guān)文件的規(guī)定確定的。在工程設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)、科學(xué)試驗(yàn)和計劃管理等許多方面，人們總想采取各種措施以最小的代價獲得最大的效益。根據(jù)目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)特點(diǎn)，優(yōu)化問題可分為線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃問題。(5) 選用合適的計算方法進(jìn)行求解，并對得到的最優(yōu)解進(jìn)行檢驗(yàn)。即溶解于胺液的甲烷和乙烷為： 則塔底富液中各組分的含量為：： （全部被吸收）： ： ： ： 、在原料氣中的含量少故在計算是忽約。 。 ℃，出口溫度40℃。貧甘醇進(jìn)口溫度為88℃，出口溫度為35℃。1).堰長lw根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，在單溢流lw=(~)D 取lw=== 2).堰高h(yuǎn)w 因其有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，要求液體停留時間較長，堰高取140mm=選用之平堰，堰上的高度由佛蘭西斯公式計算，即: ()式中： ——塔內(nèi)液體流量，m3/h ——液體收縮系數(shù)根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，=1。 由 其中： ∴ ?。? ∴ ∴ 故本此設(shè)計中液沫夾帶量在允許的范圍內(nèi)。所以解吸塔的實(shí)際塔板數(shù)為： ：180Kpa； ：塔頂93℃，塔底117℃；全塔由反應(yīng)熱全塔的平均溫度按胺液計算得：℃ 塔頂氣體流量為： 回流比 則水的流量為： 組分摩爾流量Kmol/h組成 mol％2．53水86．8618總計100塔頂氣體平均摩爾質(zhì)量： 由于MDEA的沸點(diǎn)大，塔底氣相組成大部分為水： ∴塔底氣體平均摩爾質(zhì)量為： 全塔氣體平均摩爾質(zhì)量： 天然氣在塔中的平均摩爾密度： 對于胺液的平均密度： 由45％MDEA的表面張力計算公式： 解吸塔的塔體工藝尺寸計算 吸收塔采用浮閥塔板式塔，吸收塔的最大空塔氣速由公式： 得： 為了防止液泛和允許溶液起泡，氣速應(yīng)分別降低為75％～25％，和25％然后在由降低的氣速計算塔徑。齒縫高度的選擇查表42，由泡罩直徑100故齒縫高度取30?！唛L，——堰上液流高度，近似取E=1，則取板上清液層高度故 弓形降液管寬度和截面積由《天然氣處理與加工》，得 故 ===㎡===依式36驗(yàn)算液體在降液管中停留時間，即 = ()故降液管設(shè)計合理。[2] :石油工業(yè)出版社，[3] ：石油工業(yè)出版社，[4] 諸林. 《天然氣加工工程》.北京:石油工業(yè)出版社，[5] Leppin, D.: SPE 29743 Natural Gas Production: Performance of Commercial Technology for Removing Small Amounts of Hydrogen Sulfide, presentation at the SPE/EPA Exploration amp。由于塔徑較小，故取50。 ，貧液進(jìn)冷卻器的溫度為：65℃，出口溫度為：35℃； ℃，出口溫度40℃； KJ/h總傳熱系數(shù)為： 平均溫差的計算用逆流換熱： ℃