【導(dǎo)讀】儀隴凈化廠天然氣脫硫項目

　　

【正文】 降解。 當(dāng) T 增加或 P 降低，液烴攜帶的胺液量增加。 在高 P 下脫酸氣時，溶液中非酸氣的夾帶量增加。 操作要點 A．保持溶液清潔 為防止各種雜質(zhì)進(jìn)入溶液，盡量除 去雜質(zhì)或降解產(chǎn)物，方法有：原料氣分離；溶液過濾；溶劑復(fù)活；控制溶液發(fā)泡（或加消泡劑）。 加強防腐措施有：合理的設(shè)計、溶液過濾和復(fù)活；避免氧進(jìn)入裝置；正確第 24 頁 的開工、停工操作；合理的酸氣負(fù)荷；使用緩蝕劑；再沸器中溶液 T 與所有蒸汽 T 應(yīng)盡可能低；除去懸浮固體與分解產(chǎn)物；避免用高溫?zé)彷d體，使金屬壁面的溫度較低。 C．補充水分 因出吸收塔凈化氣、出再生塔酸氣及閃蒸氣會帶走胺液中的水分，所以要補充一定的水分。補充水分的方法有：回流一起打入汽提塔內(nèi)；打入吸收塔頂?shù)乃此迳稀? D．降低操作成本 降低操作成本 的方式有：合理地控制再生溫度和回流比；加強閃蒸；回收能量。 選擇性脫硫工藝的發(fā)展 主要體現(xiàn)在脫硫溶劑的發(fā)展上： MDEA 水溶液為主體，加人少量添加劑進(jìn)一步提高選吸效果； MDEA 和物理溶劑相結(jié)合，以提高溶液的硫負(fù)荷和改善其脫除有機硫化物的效果； ，合成了選吸性能比 MDEA 更好的空間位阻胺脫硫溶劑； ，形成了較完善的數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)的計算軟件。 4 節(jié)能 裝置能耗 裝置中主要的能量消耗是在閃蒸罐、換熱器和再生塔。 節(jié)能措施 由于天然氣工業(yè)上需要進(jìn)行脫硫脫碳處理的原料氣情況十分復(fù)雜 ,單一的醇胺脫硫脫碳技術(shù)不可能解決所有的問題。醇胺脫硫脫碳工藝已由使用單一醇胺溶液發(fā)展到經(jīng)不同溶劑復(fù)配成的系列配方脫硫脫碳溶劑 ,從而實現(xiàn)溶劑操作性能的提升和應(yīng)用范第 25 頁 圍的拓展以針對性地解決生產(chǎn)實際問題。實際應(yīng)用表明 ,系列配方型脫硫脫碳溶劑的推廣應(yīng)用對天然氣凈化裝置起到了節(jié)能降耗、減少生產(chǎn)成本、增加裝置處理量等明顯效果。 物理溶劑或物理化學(xué)溶劑具有有機硫脫除率高、能耗低等優(yōu)勢 ,尤其是在需要大量脫除有機硫的場合 ,此類方法具有獨特的優(yōu)越性。特別是在高 壓下使用時 ,可以通過多級閃蒸實現(xiàn)對物理溶劑的再生 ,節(jié)能效果明顯。采用嗎啉衍生物作吸收溶劑的Morphysorb 工藝就是近年來新出現(xiàn)的物理溶劑脫硫脫碳技術(shù) ,具有良好的有機硫脫除能力。其工業(yè)試驗也頗具特色 ,是通過從原料氣中脫除部分酸性組分提高下游天然氣凈化廠的處理能力 ,所得酸氣直接注入地層 ,不建硫磺回收裝置。這對消除現(xiàn)有裝置處理能力“瓶頸”問題是一個可行的選擇 。 5 環(huán)境保護(hù) 建設(shè)地區(qū)的環(huán)境現(xiàn)狀 儀隴縣介于北緯 30176。11 ＇ — 31176。39 ＇，東經(jīng) 106176。14 ＇ — 106176。52 ＇之間，位于四川盆地北部低山與川中 丘陵過渡地帶。全縣總土地面積 169170 公頃，其中耕地 43275 公頃，人均耕地 公頃。境內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫，地勢復(fù)雜。地貌以低山梁丘為主，山體切割較深，海撥高差 309793 米 。 動植物資源 ： 儀隴縣位于四川盆地東北部低山與川中丘陵過渡地帶，幅員面積 1,691km2，境內(nèi)土地肥沃，氣候適宜，雨量充沛，動植物資源非常豐富。糧食作物主要有：水稻、小麥、玉米、薯類、豆類；經(jīng)濟(jì)作物主要有：棉花、油菜、花生、藥材、黃紅麻等；森林資源主要有：柏樹、馬尾松、香樟、桉樹、千丈、榿木、楊槐、馬桑、黃荊等喬、灌木；經(jīng)濟(jì) 林木主要有：柑桔、蘋果、梨、核桃、板栗、桃、李、杏、黃連、杜仲等；國家珍貴樹種紅豆樹在儀隴也有少量生長。 1998 年全縣森林覆蓋率達(dá)到 %。 水力及水產(chǎn)品資源 ： 廣闊的水域，豐富的水產(chǎn)品資源。縣境內(nèi)有嘉陵江、儀隴河、綠水河、消水河等 “ 一江三河 ” ,加上思德水庫、百勝水庫等星羅棋布的大小水利設(shè)施，全縣水域面積達(dá) 10,000 公頃以上，給淡水養(yǎng)魚提供了有利條件，鯉、鯽、草、鰱四大家族均宜生長；二道河的龍蝦肉質(zhì)細(xì)嫩，營養(yǎng)豐富，第 26 頁 遠(yuǎn)近聞名。全縣水能裝機總?cè)萘?43,730 千瓦，除嘉陵江林家壕電站未開發(fā)外，已開發(fā) 3,730 千瓦。 主要污染源和污染物 SO2廢氣、 COD 廢水、廢催化劑、清管廢渣、噪聲等。 污染控制 近年來 ,為了提高硫磺收率以保護(hù)環(huán)境、為解決從貧酸氣及組成復(fù)雜的原料氣中回收硫磺等棘手問題 ,克勞斯硫磺回收及尾氣處理工藝出現(xiàn)了許多新進(jìn)展。目前主要的技術(shù)發(fā)展動向大致包括以下四個方面 : (1) 從促進(jìn)克勞斯反應(yīng)平衡的角度出發(fā) ,提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率 。 (2) 充分利用各種工藝類型優(yōu)勢 ,對各種工藝類型進(jìn)行組合 。 (3) 采用新型催化劑 ,達(dá)到提高轉(zhuǎn)化率或節(jié)能降耗的目的 。 (4) 采用新型設(shè)備 ,通過改變操作參數(shù) ,達(dá)到提高裝 置效能或節(jié)能降耗的目的。 為使儀隴天然氣處理廠廢氣、含 COD廢水、廢催化劑、清管廢渣、噪聲等能夠滿足國家相關(guān)法律法規(guī)要求，本工程擬采取以下環(huán)保措施： 氣田開發(fā)擬采取的措施為：①鉆井廢水和氣田采出水全部采用回注地層的方式處理，不外排；②測試、放噴的天然氣經(jīng)點燃后排放，將 H2S 轉(zhuǎn)化為 SO2，降低了毒害性；③鉆井廢渣采用固化后無害化填埋；④盡量選用低噪聲設(shè)備，采用相應(yīng)的隔聲、減噪和減振措施。 凈化廠擬采取的措施為：①采用 SCOT 尾氣處理裝置，尾氣焚燒爐排出的尾氣由120m 高煙囪排放；②污水?dāng)M采用 SBR 處理后進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放；③廢催化劑送有處理資質(zhì)的單位處理或送催化劑生產(chǎn)廠家回收利用；④盡量選用低噪聲設(shè)備，采取相應(yīng)的隔聲、減振和降噪措施。 集輸工程擬采取的措施為：①施工期生態(tài)補償和跡地恢復(fù)措施；②項目營運過程中清管作業(yè)、場站檢修或事故性放空時，放空的天然氣通過放空火炬燃燒后排放，為了保證及時點火燃燒，放空火炬配備了靈敏的自動點火裝置；③廢水為站場值班人員生活污水，生活污水清污分流，糞便采用旱廁收集后用作農(nóng)業(yè)灌溉，洗滌污水用于站第 27 頁 內(nèi)綠化灌溉；④輸氣管道采用埋地敷設(shè)，在正常生產(chǎn)過程中不會產(chǎn)生噪聲污染；站場盡量 選用低噪聲設(shè)備，采取相應(yīng)的隔聲、減振和降噪措施；⑤固體廢棄物主要為清管作業(yè)的廢渣、檢修時的廢渣、值班人員的生活垃圾。清管廢渣、檢修廢渣選擇合適的地點無害化填埋；生活垃圾定點收集，定點處理。 6 物料衡算與熱量衡算 本設(shè)計采用 45%的 MDEA 水溶液作吸收劑。 天然氣的處理量 原料氣處理量為： 121 103m3/d。溫度為 30℃。壓力位 （表壓）。 查得天然氣及其組分有關(guān)性質(zhì)如表： 組分 Mol% Tc,K Pc,Mpa 相對分子量 H2S 34 CO2 44 H2O 18 CH4 16 C2H6 30 iC4H10 58 nC4H10 58 N2+He 32 H2 2 O2+Ar 32 T c = 19 4. 13 4i icy T K?? Pc = 4. 69 6i icy P MPa?? 第 28 頁 則 3 0 3 .1 5 1 .5 61 9 4 .1 3TTr Tc? ? ? 2 .2 0 .4 6 8Pr 4 .6 9 6PPr ? ? ? 查《天然氣利用手冊》圖 45得壓縮因子 ? 每小時天然氣的處理量為： 2 2 0 0 1 2 1 0 0 0 4 5 1 3 . 6 /0 . 9 7 5 8 . 3 1 4 3 0 3 . 1 5 2 4PVn k m o l hZR Tt ?? ? ?? ? ? H2S： 205 451 3 92. 52 314 6Km ol h k g h? ? ? CO2： 0 .0 0 5 7 4 5 1 3 2 5 .7 2 K m /h 1 1 3 1 .6 8 k g h? ? ? C1： 538 1 451 3 430 688 72. 7K m ol h k g h? ? ? C2： 0 .0 0 0 2 4 5 1 3 0 .9 0 2 6 / 2 7 .0 7 8Km h k g h? ? ? H2O： 0 .0 0 6 9 4 5 1 3 3 1 .1 4 5 6 0 .5 1Km o l h k g h? ? ? MDEA 的循環(huán)量 由于 MDEA 對 CO2選擇性吸收，吸收因子為 ，這里取為 3 由 22HSCO?? ?? 得 220 .9 9 9 6 0 .3 3 3 23HSCO ?? ?? ? ? 故脫除的 H2S的摩爾分?jǐn)?shù)為： ?? 脫除 CO2的摩爾分?jǐn)?shù)為： ?? 脫除酸氣的量為： ( ) /k m ol h? ? ? MDEA 的酸氣負(fù)荷由《天然氣利用手冊》可查得在 之間，在這里取 酸氣 /kmolMDEA。 所以 ,所需的 45%MDEA 溶液的循環(huán)量為： 胺的循環(huán)量 = %%Q Sq MMMS MM ??? 第 29 頁 其中： Q— 入口進(jìn)氣量 %Sq— 酸氣摩爾百分?jǐn)?shù) MM— 胺的摩爾質(zhì)量 MS— MDEA 的酸氣負(fù)荷 %MM— MDEA 溶液質(zhì)量分 數(shù) ? — 胺的對比密度，水 =1 胺的循環(huán)量 = %%Q Sq MMMS MM ??? =26 3 31 2 1 ( 2 . 0 5 0 0 . 5 7 0 ) 1 0 1 1 9 . 1 72 9 . 3 8 1 0 0 . 0 7 9 8 6 / m in 0 . 0 0 1 3 3 1 /0 . 3 4 5 % 1 . 0 2 8 m m s?? ? ? ? ?? ? ? ??? 熱量衡算 表 組分 A B C D 2HS 103 106 2CO 102 106 2N 103 107 1C 103 106 2C 102 105 2O 102 105 4C 102 105 第 30 頁 各組分在 25℃ 的摩爾熱容： 23Cp a bT cT dT? ? ? ? () 式中： Cp—— 氣體熱容， ? ?.KJ KgK 根據(jù)上述數(shù)據(jù)和熱容計算公式，可計算出氣體在 0℃ ， 25℃ ， 34℃ ， 43℃ 時的熱容見下表 表 溫度， ℃ 2HS 2CO 2N 1C 2C 2O 4C 根據(jù)表 可計算出各溫度段的平均熱容見表 表 平均熱容 溫度段 入塔 0～ 25℃ 塔頂 0～ 34℃ 2HS 2CO 2N 1C 2C 第 31 頁 入塔原料氣帶入的熱量： Q1=(+++++432+)(250)=106 KJh 入的熱量：由 45％ MDEA的熱容： 3. 35 36 0. 00 43 5C p t?? 式中 Cp—— 45％ MDEA的熱容， KJ/(KJK) T—— 溫度 34℃ 時熱容為： 53 6 04 35 34 35 5? ? ? KJ/(KJK) Q2= (T0)=106KJ/h ： Q3=(0++++++)(340)=106KJ/h 由《天然氣凈化工藝》查得： 2HS、 2CO 、 MDEA的反應(yīng)熱分別為： Mj Kmol Kmol 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℃ 天然氣脫硫工藝主要設(shè)備的計算主要包括塔設(shè)備、分離器、換熱器以及再沸器的計算。 2O 4C 第 32 頁 吸收塔的工藝設(shè)計 選型 根據(jù)《氣田天然氣凈化廠設(shè)計規(guī)范》可知，浮閥塔盤具有彈性大、效率高、處理能力比泡罩塔和篩板塔的特點，故 吸收塔、再生塔宜優(yōu)先采用浮閥塔。因此，在本次設(shè)計中優(yōu)先采用浮閥塔。 在計算塔徑時，考慮到胺液易發(fā)泡的特點，不宜采用過小的板間距，并考慮原料量處理的大小和塔徑大小，板間距選為 350mm，為檢修方便有人孔處板間距為 700mm。 塔板數(shù) 如前所述， MDEA 對 H2S、 CO2 的吸收為化學(xué)吸收。吸收過程中放出的反應(yīng)熱是隨塔板數(shù)變化而變化的。 MDEA 為叔胺，其與 H2S 及 CO2 的反應(yīng)機理如下： 3 2 22 ( )R N H S R N H S???? ? ?? 2 2 3( ) 2R N H S H S R N H H S???? ? ?? 3 2 2 2 32 ( )R N H O C O R N H C O????? ? ?? 2 3 2 2 3 3( ) 2R N H C O H O C O R N H H C O????? ? ??