【正文】 .................. 42 貧甘醇換熱器 .................................................................................... 42 設(shè)備計(jì)算 及選型 ........................................................................................... 43 精餾柱 ................................................................................................ 43 甘醇泵 ................................................................................................ 43 閃蒸分離器 ........................................................................................ 44 氣體 /貧甘醇換熱器 [14]....................................................................... 44 脫水?dāng)?shù)據(jù)總匯 ............................................................................................ 45 .......................................................................................................................... 46 腐蝕 ............................................................................................................... 46 發(fā)泡 ............................................................................................................... 46 溶劑損失 ....................................................................................................... 47 天然氣凈化裝置工藝設(shè)計(jì) III .................................................................................................................................. 48 .......................................................................................................................... 49 ................................................................................................................................ 50 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 51 致 謝 ................................................................................................................................. 52 天然氣凈化裝置工藝設(shè)計(jì) 1 天然氣簡介 天然氣是古生物遺骸長期沉積地下，經(jīng)慢慢轉(zhuǎn)化及變質(zhì)裂解而產(chǎn)生的氣態(tài)碳?xì)浠衔?，具可燃性，多是在油田開采原油時伴隨而出。其組成以烴類為主，并含有部分非烴類氣體。按天然氣在地下存在的不同相態(tài)可以分為游離態(tài)、溶解態(tài)、吸附態(tài)和固態(tài)水合物。天然氣主要由氣態(tài)的低分子烴和非烴氣體混合而成。天然氣與空氣混合濃度在 5～ 15%時遇明火或大于天然氣燃點(diǎn) 530℃時即燃燒，屬于可燃可爆性氣體。天然氣的蘊(yùn)藏量和開采量都是很大的，其基本成分是甲烷。由于天然氣熱值高，燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染少，被認(rèn)為是優(yōu)質(zhì)潔凈燃料[1]。天然氣用于聯(lián)合發(fā)電、供冷和供熱、燃料電池等方面都具有十分誘人的前途，發(fā)達(dá)國家都在競相進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。近年來，我國在勘探、開發(fā)和利用方面均有較大的進(jìn)展。目前已形成了鄂爾多斯盆地上古生界，四川盆地川東地區(qū)，塔里木盆地庫車地區(qū)，柴達(dá)木盆地三湖地區(qū)和鶯－瓊盆地五大氣區(qū)，五大氣區(qū)天然氣地質(zhì)特征的共 同 性 有 ：（ 1）大面積分布的高豐度，具有一定成熟度的氣源巖。（ 3）構(gòu)造相對穩(wěn)定區(qū)或具有區(qū)域塑性蓋層的構(gòu)造活動區(qū)。我國中西部 地區(qū)普遍發(fā)育的前陸盆地具備上述大氣區(qū)形成的地質(zhì)條件，是今后天然氣勘天然氣凈化裝置工藝設(shè)計(jì) 2 探的主攻方向。 （ 2）天然氣是優(yōu)質(zhì)能源：由于天然氣組份不含有 CO，這就減少了泄漏對人畜生命造成的危險(xiǎn)性，而煤制氣含有 20％－ 30％的 CO，如因管道泄漏，會引起人畜中毒甚至死亡。 （ 4）天然氣是安全能源：天然氣著火溫度比較高，爆炸界限窄，相對密度較空氣輕，安全性能好。 （ 6）使用方便：天然氣供居民作燃料具有十分方便、節(jié)省時間和勞動力的優(yōu)越性。因此，廣泛應(yīng)用于交通、冶金、電力、輕工等行業(yè)的內(nèi)燃機(jī)、汽車、煉鋼、熱處理、印染、紡織等諸多方面，同時大量供給居民作為生活燃料。所以，將天然氣作為化工原料可使生產(chǎn)成本降低、提高勞動生產(chǎn)率。在利用上述產(chǎn)品可以進(jìn)一步加工制造氮肥、有機(jī)玻璃、合成纖維、合成橡膠、塑料、醫(yī)藥溶劑、電影膠片、炸藥、高能燃料等。 天然氣在工業(yè)中還有一個不可替代的重要作用是特殊工藝的用氣。 人們還可以通過從天然氣中提取寶貴的氦氣和氬氣作為航天和電氣工程的重要原料；利用天然氣生產(chǎn)出石油蛋白，作為飼料代替糧食喂養(yǎng)家畜和魚類；回收單質(zhì)硫以制造硫酸及硫化物產(chǎn)品 [3]。根據(jù)近期研究領(lǐng)域和實(shí)驗(yàn)的目的的發(fā)展趨勢，在以下幾個領(lǐng)域?qū)袛U(kuò)大：熱電聯(lián)產(chǎn)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電中作為燃料應(yīng)用、替代汽車等運(yùn)輸工具的燃料油、天然氣空調(diào)系統(tǒng)、天然氣燃料電池、天然氣合成油及化學(xué)品等等。硫化氫自然產(chǎn)出的現(xiàn)象十分 常見，例如城市污水和生活垃圾的腐敗分解等都會產(chǎn)生硫化氫。在自然界，絕大多數(shù)硫化氫 貯存在油氣田中。由于硫化氫極大的化學(xué)活性，對鉆具、集輸管線等都有極強(qiáng)的腐蝕作用并形成“氫脆”而引起重大的安全事故。車間工作地點(diǎn)空氣中硫化氫最高濃度不得超過 10mg/m3。油品煉廠廢氣中硫化氫濃度要求凈化至 10 一20mg/m3。 天然氣凈化裝置工藝設(shè)計(jì) 4 脫硫原料氣 1）原料氣的處理量 40 104m3/d 2）原料氣的溫度 15℃～ 20℃ 3）原料氣的壓力 （ a） 表 21 原料氣的組成 H2S CO2 H2O CH4 C2H6 iC4H10 nC4H10 N2 +He H2 O2+Ar 合計(jì) 100 注：原料氣不含有有機(jī)硫。通過加工的天然氣所達(dá)到的氣質(zhì)指標(biāo)，各國各地區(qū)都不同，這是 由于天然氣資源和礦藏處理水平、供銷狀況及有關(guān)的經(jīng)濟(jì)政策等各不相同要求而造成的。伴隨著天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的比例上升，輸氣管道壓力升高，距離增長，對氣質(zhì)的要求 也趨于嚴(yán)格。 商品天然氣氣質(zhì)指標(biāo)主要有： (1)最小熱值。這項(xiàng)規(guī)定主要要求控制天然氣中的 N2和 CO2等不可燃?xì)怏w的含量。主要是為了控制天然氣的腐蝕性和出于對人類自身健康和安全的考慮，常以 H2S 含量或總硫（ H2S 及其他形態(tài)）含量來表示。烴露點(diǎn)是指在一定壓力條件下天然氣中析出的第一滴液烴時的 溫度，它與天然氣的壓力和組成有關(guān)。 (4)水露點(diǎn)與含水量。所以，規(guī)定天然氣的含水量是十分必要的。天然氣的水露點(diǎn)是指在一定的壓力條件下，天然氣與液態(tài)水平衡時（此時，天然氣的含水量為最大含 水量，即飽和含水量）的溫度。 此外，往往還要求輸送溫度不超過 49℃ ，對輸送壓力無嚴(yán)格要求。一類和二類天然氣主要用作民用燃料，為了防止輸配系統(tǒng)的腐蝕和保證居民健康，分類規(guī)定其硫含量不大于 6mg/m3（ CHN） 和 20mg/m3（ CHN） ：三類天然氣主要作為工業(yè)原料和燃料。考慮個別用戶對天然氣質(zhì)量有不同要求 ， GB 178201999 的附錄同時還規(guī)定；在滿足國家有關(guān)安全衛(wèi)生等標(biāo)準(zhǔn)的前提下，對上述三個類別以外的天然氣，允許根據(jù)供需雙方合同或協(xié)議來確定其具體質(zhì)量要天然氣凈化裝置工藝設(shè)計(jì) 7 求。 表 24 典型天然氣氣質(zhì)指標(biāo) 指標(biāo) LNG 管道銷售氣 NGL H2S（胺法處理） 10mg/m3 H2S（堿法處理） 銅 片 實(shí) 驗(yàn) 1A/1B CO2 50mg/m3 優(yōu) 化 520mg/m3 總硫 20mg/m3 20mg/m3 檢硫?qū)嶒?yàn)為負(fù) 燃料氣中總硫 300mg/m3 300mg/m3 300mg/m3 焚燒爐出口 SO2釋放量 250mg/m3 250mg/m3 硫純度 %wt %wt 硫回收率 % % 天然氣凈化裝置工藝設(shè)計(jì) 8 續(xù)上表 24 干燥器出口含量 LNG中汞含量 注： +羥基硫 +有機(jī)硫化合物 設(shè)計(jì)依據(jù) 與遵循的主要標(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） 《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB5005892） （ 3）《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GBJ8785） （ 4）《氣田天然氣凈化廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SY/T001196） （ 5）《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測量天然氣流量》（ SY/T61432021） （ 6）《石油化工企業(yè)自動化儀表選型設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SH30051999） （ 7）《石油天然氣工程初步設(shè)計(jì)內(nèi)容規(guī)范第三部分：天然氣處理廠工程》（ SY/） （ 8）《石油天然氣工程總圖設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SY/T00482021） （ 9）《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB162971996） （ 10）《商品天然氣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（ GB178201999） （ 11）《配方型選擇性脫硫溶劑標(biāo)準(zhǔn)》（ SY/T65382021） （ 12）《天然氣凈化廠氣體及溶液分析方法標(biāo)準(zhǔn)》（ SY/T65372021） 天然氣凈化裝置工藝設(shè)計(jì) 9 天然氣的含硫化合物在水存在的情況下會腐蝕金屬，含硫的組分有難聞臭味、劇毒、使催化劑中毒等缺點(diǎn)，需凈化處理后方能符合標(biāo)準(zhǔn)。天然氣脫硫主要是指脫除 H2S。 天然氣水合物的形成會對輸氣管道的起到危害的作用。因?yàn)樗衔镌斐傻奶烊粴廨敋夤艿蓝氯麊栴}給天然氣工業(yè)帶來許多麻煩。 天然氣水合物形成的 必要條件氣體是處于水氣飽和或過飽和狀態(tài)并存在游離水；有足夠高的壓力和足夠低的溫度。水合物形成的臨界溫度是水合物可能存在的最高溫度，高于此溫度，不論壓力多高，也不會有水合物形成。 凈化工藝現(xiàn)狀 目前天然氣的凈化脫硫方法根據(jù)其弱 酸性和強(qiáng)還原性而進(jìn)行脫硫可以分為干法脫硫和濕法脫硫。濕法按其所用的不同脫硫劑分為液體吸收法和吸收氧化法兩類。吸收氧化法主要是利用各種氧化劑、催化劑進(jìn)行脫硫 [7]。對于化工、輕工等行業(yè)產(chǎn)生的廢氣，由于濃度高、總量少，常用吸收法；而對于天然氣脫硫、石油煉廠的廢氣， 由于濃度高、總量大，則以回收硫磺為主，常用克勞斯法及吸收氧化法來處理 。 天然氣凈化裝置工藝設(shè)計(jì) 10 干法技術(shù)通常是用于低含硫氣體處理，特別是用于氣體精細(xì)脫硫。 活性炭是常用的固體脫硫劑，可用來精制工業(yè)用原料氣。適合分離無機(jī)硫化物 (H2S)的活性炭，其微孔數(shù)量和大孔數(shù)量是大致相同的，平均孔徑為 8— 20nm。一般來說，用活性炭吸附脫除硫化物時，活性炭中含有一定的水分，其吸附效果可提高。為了提高活性炭的脫硫能力，特別是脫除有機(jī)硫的能力，須將一般用的活性炭改性，常用的改性劑為金屬氧化物及其鹽，如 ZnO、CuO、 CuSO Na2CO Fe2O3 等，根據(jù)脫硫機(jī)理，可將活性炭法分為吸附法、氧化法和催化法三種。 分 子篩吸附劑已經(jīng)廣泛應(yīng)用于脫除氣體中的 H2S。現(xiàn)在，美國己經(jīng)有多個工業(yè)分子篩裝置在運(yùn)行。一般說來，天然氣中的硫化物比氣體其它組分具有更高的沸點(diǎn)和更大的極性。由于它對有機(jī)硫化物，同對 H2S 一樣具有很大的化學(xué)親合力，因此， 分子篩不僅可以除去H2S，而且對 CS硫醇等其它含硫化合物亦有較好的去除效率，處理后氣體硫含量降至 以下。