【正文】 吸收過程中放出的反應(yīng)熱是隨塔板數(shù)變化而變化的。 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。 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。K) T—— 溫度 34℃ 時熱容為： 53 6 04 35 34 35 5? ? ? KJ/(KJ 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 的酸氣負荷由《天然氣利用手冊》可查得在 之間，在這里取 酸氣 /kmolMDEA。溫度為 30℃。 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。 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。 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。 (3) 采用新型催化劑 ,達到提高轉(zhuǎn)化率或節(jié)能降耗的目的 。目前主要的技術(shù)發(fā)展動向大致包括以下四個方面 : (1) 從促進克勞斯反應(yīng)平衡的角度出發(fā) ,提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率 。 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?？h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 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)細嫩，營養(yǎng)豐富，第 26 頁 遠近聞名。 1998 年全縣森林覆蓋率達到 %。 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。境內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫，地勢復(fù)雜。52 ＇之間，位于四川盆地北部低山與川中 丘陵過渡地帶。39 ＇，東經(jīng) 106176。 5 環(huán)境保護 建設(shè)地區(qū)的環(huán)境現(xiàn)狀 儀隴縣介于北緯 30176。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。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。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。 節(jié)能措施 由于天然氣工業(yè)上需要進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。 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。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? 加強防腐措施有：合理的設(shè)計、溶液過濾和復(fù)活；避免氧進入裝置；正確第 24 頁 的開工、停工操作；合理的酸氣負荷；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。 在高 P 下脫酸氣時，溶液中非酸氣的夾帶量增加。 分為熱降解、氧化降解和化學(xué)降解三種，造成溶劑損失的主要為化學(xué)降解。 T增加或 P 減少則胺的蒸發(fā)損失增加。溶液發(fā)泡會使處理量大幅度下降，這樣甚至要停車處理；發(fā)泡也會造成溶劑損失量增大；同時溶液脫硫效率要受影響。 由醇胺、 H2S、 CO2 和設(shè)備殘余應(yīng)力共同作用下發(fā)生的，特別是高溫部分尤易發(fā)生。在換熱器管子和 管路中的高速流動，都會因加速 FeS膜的脫落而加快設(shè)備腐蝕。 醇胺與原料氣中的 CO2 或有機硫發(fā)生副反應(yīng)，最終生成 N(2羥乙基 )乙二胺。游離或化合的 CO2 在高溫和水存在時腐蝕更嚴(yán)重。 胺法的一般操作問題 胺法存在的一般操作問題 醇胺法裝置存在的腐蝕：電化學(xué)腐蝕、化學(xué)腐蝕和應(yīng)力腐蝕。乙醇胺溶液的循環(huán)量是根據(jù)天然氣里的硫含量來定的，在正常運轉(zhuǎn)中如果循環(huán)量低了，將影響脫硫效果。在流程中溶液進行部分過濾，過濾了部分溶液就可使乙醇胺溶液能夠正常操作，不致產(chǎn)生泡沫，在運轉(zhuǎn)中應(yīng)注意過濾器的清洗。 C．保證循環(huán)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，要經(jīng)常檢查泵體、電機。 B．保證溶液的濃度。如本系統(tǒng)不需要檢修，則溶液可以不必排出，用天然氣或氮氣保壓，如需檢修，則將溶液排入儲槽，用氮氣或天然氣保壓，使氧不漏入系統(tǒng)。穩(wěn)定一段時間后析出吸收塔天然氣硫含量，合格后送至下一工序。送低壓蒸汽入 再沸器，注意暖管，排掉冷凝液，避免發(fā)生水錘。 乙醇胺系統(tǒng)開車時，先將循環(huán)泵開啟來，在開泵前注意排掉泵體管道內(nèi)的氣體。將洗液用泵打入循環(huán)清洗。洗液可以用磷酸鈉溶液等，一般磷酸鈉溶液配成 3%5%（質(zhì)量濃度）。 脫硫的開、停車及正常操作 乙醇胺溶液脫硫的開車 乙醇胺溶液脫硫裝置首次開車要進行設(shè)備的清洗，洗去油污和銹垢等，使其循 環(huán)的乙醇胺溶液不被外來的臟物所污染。為了回收和凈化乙醇胺溶液，有的流程中設(shè)置了釜式蒸餾、凈化溶液。 ，這些產(chǎn)物具有腐蝕且不能用強堿中和。同時也會生成硫代硫酸鹽，生成的硫酸鹽可以加強堿中和，胺被游離出來。 乙醇胺降解產(chǎn)物的生成及其回收 乙醇胺在脫硫過程中會產(chǎn)生一些降解產(chǎn)物，即產(chǎn)生不可逆反應(yīng)的雜質(zhì)。 目前，在天然氣凈化工業(yè)中應(yīng)用的選擇性脫硫溶劑主要為： MDEA 法、砜胺法、空間位阻胺法。 。 方式：可以回流一起打入汽提塔內(nèi)；也可打入吸收塔頂?shù)乃此迳稀? d．合理的酸氣負荷； e．使用緩蝕劑； f．再沸器中溶液 T 與所用蒸汽 T 應(yīng)盡可能低； g．除去懸浮固體與分解產(chǎn)物； h．避免用高溫?zé)彷d體，使金屬壁面的溫度較低。 方法：惰性氣 (如 N2)保護，對儲罐、低位罐進行氣封。 B、加強防腐措施 a．合理的設(shè)計、溶液過濾和復(fù)活； b．避免氧進入裝置； 第 20 頁 作用：防止胺液與氧接觸生成不可再生的化學(xué)降解產(chǎn)物，導(dǎo)致設(shè)備腐蝕和溶液發(fā)泡。 d．控制溶液發(fā)泡注阻泡劑 (消泡劑 )加以控制，主要有兩類： 高分子醇類：控制非離子型的發(fā)泡物質(zhì)。 a．原料氣分離 b．溶液過濾 c．溶劑復(fù)活 使降解的醇胺盡可能復(fù)原，使熱穩(wěn)定的鹽類釋放出游離醇胺，除去不能復(fù)活的降解產(chǎn)物。 D、富液閃蒸罐 閃蒸操作 p： ；操作 T： 45～ 60℃；閃蒸停留時間： 3～ 5min。貧胺液冷卻器的冷卻方式：空冷、水冷、空冷 +水冷。離開換熱器的富液溫度大多在 82～ 94℃。 塔頂?shù)幕亓鞅?(水蒸汽量 /酸氣量 )一般為 3:11:1。 B、再生塔 再生塔蒸氣耗量一般為 ，重沸器的最高 T為 120℃。 ? ? )(0 7 6 ggLgu ??? ??第 19 頁 富液 T不宜過高，否則發(fā)生解吸，入塔氣體 T≤ 38℃。 類型：用與吸收塔相同的塔型。 類型：多采用管殼式，富液走管程。 類型：固體過濾器、活性炭過濾器。 類型：多采用臥式罐以保證足夠的閃蒸面積。 類型：填料塔或板式塔，目前多采用浮閥塔。 類型：臥式或立式分離器，內(nèi)裝金屬網(wǎng)除沫器。 主要工藝設(shè)備 主要設(shè)備作用 A、原料氣分離器 作用：分離原料氣夾帶的固體或液烴。 富液再生的壓力一般為常壓，因為乙醇胺溶液再生是在該壓力下塔底溶液沸騰溫度下再生的，壓力提高 后，相對應(yīng)的溶液沸騰溫度亦高，但由于壓力高而相對應(yīng)的H2S、 CO2 的分壓亦高了。再生溫度的提高對溶液再生是有好處的，因為溫度提高后，溶液表面上酸性氣體的分壓迅速增加。所以溫度一般控制在 2540℃為宜。乙醇胺的結(jié)構(gòu)式中還有一個烴基，這個烴基的作用可以 降低化合物的蒸汽壓，減少氣相中乙醇胺的損失，并且增加了在水中的溶解度，使乙醇氨可按任意比與水互溶。它是一種有機堿溶液，它的堿性與氨相似，是氨的衍生物。天然氣酸性組分脫除工藝與脫水工藝相似。 ⑦空間位阻胺 第 17 頁 從分子水 平上設(shè)計的脫硫劑指在氮原子上帶有一個或多個具有空間位阻結(jié)構(gòu)的非鏈狀取代基團的醇胺類化合物。配方溶液通常具有比 MDEA更好的優(yōu)越性。 二異丙醇胺可用于從液化石油氣中脫除 H2S和 COS。此外，選擇性醇胺法因操作的氣液比較高而吸收塔的液流強度較低，因而裝置的處置量也可提高。這也是一些適用于大量脫除 CO2的配方溶液的主劑是 MDEA 的原因所在。由于酸氣中H2S濃度較高，有利于硫磺回收。但是，如果凈化氣中的 CO2含量超過允許值，則需進一步處理。 與 MEA 相比， DGA 的特點為：溶液質(zhì)量濃度可達 50%70%，而 MEA 溶液濃度僅為 15%20%；由于溶液濃度高，所以溶液循環(huán)量?。恢胤衅髡羝牧康?。與 MEA、 DEA 相比， DGA 對烯烴、重?zé)N和芳香烴的吸收能力更強。由于降解反應(yīng)速率達，所以 DGA 系統(tǒng)需要采用復(fù)活釜。 DGA 可在壓力低于 下將氣體中第 16 頁 的 H2S脫除至 mg/m3。 與 MEA 相比， DEA 的特點為： DEA 的堿性和腐蝕性較 MEA 弱，故其溶液濃度和酸氣負荷較高，溶液循環(huán)量、投資和操作費用都較低；由于 DEA 生成不可再生的降解產(chǎn)物數(shù)量較少，故不需要復(fù)活釜； DEA 與 H2S 和 CO2的反應(yīng)熱較小，故溶液再生所需的熱量較少； DEA 與 COS、 CS2反應(yīng)生成可再生的化合物，故可在溶液損失很小的情況下部分脫除 COS、 CS2；蒸發(fā)損失較少。此法可用于高壓且具有較高 H2S/CO2比 的酸氣含量高的氣體。 ②二乙醇胺（ DEA） DEA 不能像 MEA 那樣在低壓下使氣體處理后達到輸管要求，而且也沒有選擇性。如果采用緩蝕劑，則可使溶液濃度和酸氣負荷顯著提高。即就是有復(fù)活釜，反應(yīng)也不能完 全可逆，故會導(dǎo)致溶液損失和在溶液中出現(xiàn)降