【文章內(nèi)容簡介】 噪聲治理 .............................................................................................. 52 廠區(qū)綠化 ........................................................................................................... 53 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................... 54 工程設(shè)計(jì)論文 5 第一章 總論 項(xiàng)目概況 本項(xiàng)目為中國石油天然氣集團(tuán)公司西南油氣田分公司儀隴天然氣凈化廠新建處理 343103m3/d 天然氣脫硫項(xiàng)目，采用醇胺溶液作為吸收劑，進(jìn)行選擇性脫除原料氣中的 H2S，從而達(dá)到商品氣輸送標(biāo)準(zhǔn)（ H2S 含量： ≤20mg/m3， CO2含量： ≤3%（ mol%））。 設(shè)計(jì)依據(jù) （ 1）化工工程設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定； （ 2）國家經(jīng)濟(jì)、建筑等相關(guān)政策； （ 3）《化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告內(nèi)容和深度的規(guī)定》（ 1992 年 12 月 28 日化工部發(fā)布）及有關(guān)專業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn)； （ 4）儀隴天然氣凈化廠相關(guān)資料，包括自然條件、交通條件以及公用工程及配套設(shè)施條件等。 天然氣凈化的重要性及必要性 從世界天然氣工業(yè)發(fā)展趨勢看，天然氣在能源結(jié)構(gòu)以及經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的地位越來越顯著。另外，隨著世界經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，城市化日益嚴(yán)重，以及不斷增長的能源消費(fèi)，各種有害物質(zhì)和溫室氣 體排放越來越激烈，受到極大的威脅不僅僅是人類的生存環(huán)境。在這種狀況下，熱值高、清潔的天然氣能源正逐步受到極大的重視，世界各國要維持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和改善環(huán)境的最佳選擇就是發(fā)展天然氣工業(yè)。 油田開采和收集出的天然氣中常常是由多種可燃和不可燃的氣體組成的混合氣，以低分子飽和烴類為主，其中還含有 H2S、 CO2，以及有機(jī)硫化合物和水蒸氣等雜質(zhì)。 H2S 和 CO2被稱為酸氣， H2S 氣體有毒，對人體健康危害較大，能破壞很多工業(yè)催化劑，另外在大氣中氧化后也是被公認(rèn)的酸雨的主要來源之一，而 CO2又是主要的溫室氣體之一，目前全球氣 候變暖，與 CO2的排放的關(guān)系密不可分， CO2 減排己經(jīng)成為世界組織面臨的最嚴(yán)重的環(huán)境問題之一。天然氣中所含的水蒸氣在溫度和壓力波動時(shí)，可能會濃縮成液態(tài)水、冰或者各種水合物，這就會導(dǎo)致傳輸量下降，增加動力能耗，氣體流體阻力上升，甚至?xí)?dǎo)工程設(shè)計(jì)論文 6 致管線和閥門的堵塞。再加上天然氣中的酸性氣體存在的情況下，會腐蝕管線，儀表和設(shè)備。 因此，各國對商品天然氣中的 H2S、 CO2，以及水蒸氣含量都有嚴(yán)格的控制，每個(gè)國家的國情不同，標(biāo)準(zhǔn)也各異，一些國家規(guī)定 H2S 的質(zhì)量濃度低于 ～16mg/m3，總硫含量小于 150～ 450mg/m3， CO2的摩爾分?jǐn)?shù)低于 2%～ 3%。而我國對商品天然氣的一些質(zhì)量指標(biāo)如表 11。 表 11 我國商品天然氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng)目 一類 二類 三類 高位發(fā)熱量 /（ MJ/m3） ﹥ 總硫（以硫計(jì)） /（ mg/m3） ≤100 ≤200 ≤460 H2S/(mg/m3) ≤6 ≤20 ≤460 CO2/%(體積分?jǐn)?shù) ) ≤ N/A 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 最低環(huán)境溫度低 5℃ 為避免以上情況，以及防止商品天然氣管道的輸 送能力和氣體熱值的降低，滿足輸氣管露點(diǎn)以及后續(xù)加工要求，防止產(chǎn)品質(zhì)量降低和能耗增加等不利影響，天然氣自采出后必須進(jìn)行凈化處理。 原料及產(chǎn)品方案 原料方案 本裝置的原料為井口經(jīng)過預(yù)處理后的濕凈化氣，其組分及濃度如表 12所示。 表 12 濕凈化氣的組成 組分 摩爾分率， mol% 組分 摩爾分率， mol% H2S iC4H10 CO2 nC4H10 H2O N2+He CH4 H2 C2H6 O2+Ar 注：原料氣中不含有機(jī)硫。 工程設(shè)計(jì)論文 7 產(chǎn)品方案 本廠主產(chǎn)品為合格的商品氣，滿足管道天然氣 管道 輸送標(biāo)準(zhǔn)。 表 13 凈化后產(chǎn)品規(guī)格 組分 凈化后規(guī)格 國標(biāo)規(guī)定 H2S ≤20mg/m3（ 20℃ ， ） ≤20mg/m3 CO2 ≤3%（ mol%） ≤3%（ mol%） 主要標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范 本設(shè)計(jì)遵循如下主要標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范： ① 《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》 GB501832021 ② 《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB162971996)及國家環(huán)境保護(hù)總局環(huán)函[1999]48 號《關(guān)于天然氣凈化廠脫硫尾氣排放執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)問題的復(fù)函》 ③ 《流量測量節(jié)流裝置用孔板、噴嘴和文丘里管測量充滿圓管的流體流量》(GB/T262493) ④ 《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB 5005794,2021 年版 ) ⑤ 《分散型控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)定》 (HG/T2057395) ⑥ 《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》 (勞動保障部發(fā) [1996]276 號 ) ⑦ 《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測量天然氣 流量》 (SY/T61432021) ⑧ 《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GBJ8785) ⑨ 《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)》 (GB1234890) ⑩ 《氣田天然氣凈化廠設(shè)計(jì)規(guī)范》 (SY/T001196) GB 162971996 《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB 178201999 《商品天然氣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 SY/T65382021 《配方型選擇性脫硫溶劑標(biāo)準(zhǔn)》 SY/T65372021 《天然氣凈化廠氣體及溶液分析方法標(biāo)準(zhǔn) 》 工程設(shè)計(jì)論文 8 廠址概況 西南油氣田川中油氣礦龍崗天然氣凈化廠位于四川省儀隴縣立山鎮(zhèn)，肩負(fù)著龍崗特大型含硫氣田的脫硫責(zé)任。在 “綠色、科技、和諧 ”的大旗帶領(lǐng)下，本著高起點(diǎn)建設(shè)、高效率生產(chǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)允許的建廠理念，廠區(qū)主要設(shè)備達(dá)到了三項(xiàng)國際先進(jìn)水平（總硫磺回收率大于 %；污水處理后全部利用，基本實(shí)現(xiàn)零排放；引進(jìn)大型 SCADA系統(tǒng)、 DCS/SIS綜合系統(tǒng)、裝備自動控制和事故應(yīng)急處理系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)了四項(xiàng)國內(nèi)領(lǐng)先（首次在國內(nèi)采用單套日處理含硫天然氣 600萬立方米的凈化裝置；單套裝置處理能力達(dá)到國內(nèi)最大；首次在國內(nèi)采用 數(shù)字化氣田管理系統(tǒng)及三位應(yīng)急地理信息系統(tǒng)；首次在國內(nèi)設(shè)置氣防中心；設(shè)備噪聲污染控制、環(huán)境保護(hù)水平以及蒸汽分級利用和節(jié)能均達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平）。 儀隴縣 屬于四川盆地亞熱帶濕潤氣候區(qū)。氣候溫和，雨量充沛，光照較同緯度地區(qū) 偏少，四季分明，無霜期長，氣候資源較為豐富。其特點(diǎn)是春季氣溫回暖 早，但不穩(wěn)定，夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒，對于建廠非常有利。 工程設(shè)計(jì)論文 9 第二章 天然氣脫硫 工藝方案選擇 概述 天然氣中含有酸性組分時(shí)，不僅在開采、處理和儲運(yùn)過程中會造成設(shè)備和管道腐蝕，而且用作燃料時(shí)會污染環(huán)境，危害用戶健康 。天然氣中 CO2含 量過高會降低熱值。因此當(dāng)天然氣中酸性組分含量超過商品氣質(zhì)量指標(biāo)或管輸要求時(shí)，必須采用合適的方法將其脫除至允許值內(nèi)，脫除的酸性組分稱為酸氣，其主要成分是 H2S、 CO2 及少量烴類，從酸性天然氣中脫除酸性組分的工藝過程稱為脫硫脫碳。天然氣脫硫脫碳是天然氣凈化工藝的 “龍頭 ”，其類別也特別多，但主導(dǎo)工藝是胺法及砜胺法。目前可用于分離和脫除天然氣中酸氣的方法如圖 21所示。 圖 21 酸氣脫出技術(shù) 化學(xué)溶劑法 化 學(xué)溶劑法是以堿性溶液吸收 H2S 及 CO2等，并于再生時(shí)又將其放出的方法，包括使用有機(jī)胺的 MEA 法， DEA 法， DIPA 法， DGA 法， MDEA 法及位阻胺法等，使用無機(jī)堿的活化熱碳酸鉀法也有應(yīng)用。到目前為止，化學(xué)溶劑 (主要是醇胺類 )法是天然氣脫硫中使用最為頻繁的方法。 混合氣中H2S的脫除 干法 濕法 膜法 生物法 活性炭吸附法 分子篩吸附法 加氫轉(zhuǎn)化 金屬氧化物吸附法 化學(xué)吸收 物理吸收 膜氣體吸收 膜分離 堿吸收 （ NaOH、 KOH） 有機(jī)醇胺 （ MEA、 MDEA等 ） 氧化轉(zhuǎn)化 （ ADA、萘醌、鐵基轉(zhuǎn)化 ） 水吸收；常溫、低溫甲醇吸收 碳酸丙烯腈、環(huán)丁砜吸收 工程設(shè)計(jì)論文 10 醇胺法工藝流程 天然氣胺法脫硫脫碳的工藝流程是基于醇胺與酸氣 (H2S 及 CO2)的反應(yīng)設(shè)置的；在加壓及常溫條件下胺液吸收天然氣中的酸氣，在低壓及升溫條件下使胺液吸收的酸氣逸出，再生了的胺液可循環(huán)使用。因此，使用不同醇胺溶液的天然氣脫硫脫碳裝 置的基本工藝流程是相同的。 天然氣脫硫脫碳工藝主要分為吸收、閃蒸、換熱以及再生部分。其中吸收部分主要是將天然氣中的酸氣 (主要是 H2S 與 CO2)脫除至規(guī)定指標(biāo)；閃蒸用于除去富液中的烴類 (以降低酸氣中的烴含量 )；換熱系統(tǒng)以富液回收貧液的熱量 。再生系統(tǒng)將富液中的酸氣解析出來以恢復(fù)其脫硫性能。 胺法裝置的基本工藝流程圖如 22 所示。 圖 22 胺法裝置的基本工藝流程 在基本工藝流程的基礎(chǔ)上，根據(jù)工況特點(diǎn)，可以增加輔助設(shè)施 (如 MEA 等復(fù)活裝置 )流程，也可以采用貧液分流、貧液與半貧液分流、富液分流、吸收塔內(nèi)設(shè)置內(nèi)冷 器等以取得更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。還可以幾個(gè)吸收塔共用一個(gè)再生及換熱系統(tǒng)。 常規(guī)胺法 胺法分常規(guī)胺法和選擇性胺法。常規(guī)胺法指較早即在工業(yè)上獲得應(yīng)用的、可基本上同時(shí)脫除 H2S 及 CO2的胺法。目前常規(guī)胺法所使用的烷醇胺包括一乙醇胺 (MEA)、二乙醇胺 (DEA)及二甘醇胺 (DGA)等。 工程設(shè)計(jì)論文 11 一乙醇胺（ MEA）法 在用于氣體凈化的各種烷醇胺中， MEA 是最強(qiáng)的有機(jī)堿，它與酸氣反應(yīng)最迅速。雖然它與 H2S 的反應(yīng)速度快于 CO2，但在實(shí)際中并不顯示選擇脫除 H2S的能力。一乙醇胺法的特點(diǎn)有： (l)高凈化度 。無論 H2S 或 CO2， MEA 法均可將其脫除達(dá)到很高的凈化度。 (2)與 COS 及 CS2發(fā)生不可逆降解。 (3)腐蝕限制了 MEA 溶液濃度及酸氣負(fù)荷。 (4)MEA 裝置通常配置溶液復(fù)活設(shè)施。 MEA 法溶液濃度及酸氣負(fù)荷受限制的關(guān)鍵因素是腐蝕。 二乙醇胺 (DEA)法 二乙醇胺法的特點(diǎn)如下： (l)用于天然氣凈化可保證凈化度。 DEA 的堿性較 MEA 稍弱，平衡時(shí)氣相中的 H2S 及 CO2分壓要高一些，不適用于高壓條件的天然氣凈化。 (2)基本不為 COS 及 CS2降解。 (3)DEA 法通常不安排溶液復(fù)活設(shè)施。 二異丙醇胺 (DIPA)法 DIPA 溶液在常壓下具有在 CO2存在下選擇脫除 H2S 的良好能力，可在還原吸收法處理克勞斯尾氣工藝中用作選吸溶劑，但在壓力下其選吸能力不顯著；因其有良好的脫除 COS 的能力，在歐洲多用于處理煉廠氣。此外， DIPA 與環(huán)丁砜配方組成砜胺型工藝，則是凈化天然氣的主要方法。特點(diǎn)如下： (l)蒸汽耗量低。 DIPA 富液再生容易，所需的回流比顯著低于 MEA 和 DEA。 (2)腐蝕輕。其腐蝕速率低于 MEA 和 DEA。 (3)降解慢。不為 COS 及 CS2所降解， CO2所至降解速度也很慢，其降解產(chǎn)物可 以堿析出 DIPA，但實(shí)際生產(chǎn)中勿需安排復(fù)活設(shè)施。 缺點(diǎn) :DIPA 相對分子量大，熔點(diǎn)較高導(dǎo)致配置溶液較為麻煩。 選擇性胺法 選擇性脫硫系指在氣體中同時(shí)存在 H2S 與 CO2 的條件下，幾乎完全脫除H2S 而僅吸收部分 CO2的工藝?？梢詫?shí)現(xiàn)選擇性脫硫的胺法稱為選擇性胺法。選擇性胺法目前使用的典型醇胺是甲基二乙醇胺 (MDEA)，二異丙醇胺 (DIPA)在常壓下也顯著的選擇脫除 H2S 能力，某些空間位阻胺 (SHA)也具有良好的選擇性脫硫能力。 工程設(shè)計(jì)論文 12 選擇性胺法的工藝流程及設(shè)備與常規(guī)胺法基本上是相同的，但吸收塔常安排幾個(gè) 貧液入口以便工況調(diào)節(jié)從而獲得最佳的選吸效果。開發(fā)選擇性胺法的原動力是獲得適合克勞斯工藝處理的酸氣，應(yīng)用領(lǐng)域包括壓力下選擇性脫除 H2S、常壓下選擇性脫除 H2S 及酸氣 H2S 提濃。 選擇性胺法工藝特點(diǎn) 1. 溶液有較高的 H2S 負(fù)荷。 (l)選擇性胺法只能使用 H2S 負(fù)荷。 “選吸 ”的本質(zhì)是要求 CO2負(fù)荷愈低愈好，選擇性與 H2S 負(fù)荷時(shí)一致的。 (2)選擇性與溶液 H2S 負(fù)荷呈同步趨勢。在天然氣脫硫過程中， H2S 脫除率通常接近 100%，故溶液的 H2S 負(fù)荷與操作的氣液比成正比。因氣液比的上升意味著能耗下降而效益 增加，選擇性與效益就是同步而非互相牽扯的。 (3)選擇性胺法的 H2S負(fù)荷高。由于在選擇性胺法中 CO2負(fù)荷低而離平衡遠(yuǎn)，因