高含硫天然气脱酸气装置提效降耗优化

为了提高高含硫天然气脱酸气装置的净化气产量并降低净化过程的综合能耗,依据中国石化普光天然气净化厂脱酸气装置的现场运行数据,采用ProMax建立了相应的工艺仿真模型,针对主要操作参数包括甲基二乙醇胺(MDEA)溶液的循环量,浓度和进入一、二级吸收塔的温度等开展灵敏度分析与优化研究,并结合现场实际,在优化工况下,分析原料气负荷降低、压力降低及H——2S含量升高对净化气气质与收率的影响规律。研究结果表明:①降低MDEA溶液循环量、浓度以及进塔温度可提高胺液吸收的选择性,有利于提高净化气的收率,其中MDEA溶液循环量是影响脱酸气装置综合能耗的主要因素;②当原料气负荷、压力以及H2S含量波动时,在优化工况下能够满足高含硫天然气的净化要求;③在低负荷下可通过减少再生蒸汽量和调整胺液进二级吸收塔位置实现节能;④H2S含量每增加1%,需将MDEA溶液循环量提高约20×10~3 kg/h;⑤经过参数优化,在满负荷工况下净化气收率可以提高0.5%,综合能耗降低19.1%。     

天然气深度脱碳分流解吸工艺研究

目前,常规天然气深度脱碳工艺能耗大,具体表现在再生塔温度高、重沸器热负荷过大、工艺流程换热简单、换热网络集成度小、热量损失多等方面。研究了一种分流解吸工艺,该工艺中物料分两股进入再生塔,回收再生塔塔顶气相热量,减少塔顶冷却器的冷却水用量,从而减少重沸器热负荷,达到一定的节能效果。结果表明,分流解吸工艺比常规工艺节能,当原料气中CO2摩尔分数为3.63%时,最佳分流比为0.3,此时净化效果最好;当原料气中CO2摩尔分数为20%时,最佳分流比为0.4,此时净化效果最好。第2股选择进料位置时,建议选取中部偏上两块塔板(第8块)作为最佳进料位置。     

长庆油田某天然气净化厂实现GB 17820-2018达标工艺方案研究

针对GB 17820-2018《天然气》标准中更为严格的天然气气质要求,长庆油田某天然气净化厂存在净化气中H 2S含量不满足进入长输管道要求的现象。为解决这一问题,利用HYSYS软件对该厂MDEA脱硫工艺进行了流程模拟。分析了溶液循环量、MDEA质量分数、吸收塔塔板数、原料气温度、原料气压力以及贫液入塔温度对净化气中H 2S、CO2含量的影响,并根据不同工艺参数的影响程度对参数进行排序。在此基础上,建立以最小能耗为目标函数的多参数优化模型,利用HYSYS自带的工具箱求解模型,得到满足净化气中H 2S质量浓度<5 mg/m^3、CO2摩尔分数<2.8%的最优操作参数组合。优化结果可对指导现场采取调整措施提供参考。     

海上天然气液化装置中酸性气体的脱除技术

海上油田伴生气是一种宝贵的能源,但其日产量小,不适合管道运输。为此,自主研发了一套建在自升式移动平台上的橇装天然气液化装置。根据海上油田伴生气的气质特点,探讨了天然气脱除酸性气体工艺的选择原则,确定了适合该装置的MDEA+MEA混合醇胺溶液脱酸性气体净化工艺,分析了CO2含量、醇胺循环量的变化对再沸器热负荷、富液温度的影响,并对填料塔的高度进行了优化分析。结果认为:定期分析原料气中CO2含量,适当调节MDEA胺液循环量,能够有效降低净化系统的运行成本,提高净化装置对海上油田伴生气不同组成的适应性;对于天然气处理量为11.6×104m3/d的脱碳工艺,天然气中CO2体积分数在0.45%～5.54%时,MDEA醇胺溶液循环量宜为200～500kmol/h,再沸器热负荷宜为200～600kW。该装置集天然气液化、LNG的储存与卸载于一身,简化了海上油田伴生气的开发过程,具有适应性强、投资小、建设周期短、现金回收快等优点。     

高含CO2天然气脱碳工艺中MDEA活化剂优选

国内高含CO_2天然气处理装置主要采用活化MDEA脱碳工艺。以DEA、MEA、PZ为活化剂,总胺物质的量浓度控制在4 mol/L。利用HYSYS软件建立运算模型,研究这3种活化MDEA溶液对CO_2的吸收性能和解吸性能,通过分析认为,高含CO_2天然气深度脱碳处理宜采用PZ为活化剂。对PZ的活化机理进行研究,发现PZ作为活化剂的效果远胜于DEA和MEA。最后,分析不同吸收温度及CO_2分压下PZ浓度变化对活化性能的影响,发现加入少量PZ即可大幅提高PZ活化MDEA溶液与CO_2反应速率,在不同CO_2分压和吸收温度的条件下均能满足高含CO_2天然气的脱碳处理要求,适应性较强,建议活化MDEA溶液中PZ的质量分数为3%~5%。     

天然气中酸性组分含量升高的脱硫系统优化研究

针对近年来天然气中酸性组分含量升高导致的产品气气质下降、设备故障频繁等问题,利用Aspen HYSYS软件对MDEA溶液循环量提高后的脱硫系统进行了流程模拟。结果表明,当原料气中酸性组分CO2和H2S的体积分数分别由5.280%和0.028%增至6.280%和0.052%时,为了保证产品气符合国家标准,需将系统中的MDEA溶液循环量由63.25m3/h逐渐提高至102.85m3/h。使用Tray Rating、HTRI Xchanger Suite软件对不同MDEA溶液循环量下的塔器和换热器等重要设备进行了一系列优化。经计算,胺液吸收塔和再生塔的流体力学性能均符合要求;胺液贫富液换热器在MDEA溶液循环量提高时可串联1台同型号换热器,同时更换换热管规格,以满足系统需要并缓解堵塞;优化后的二级闪蒸装置能够较大程度地缓解装置频繁波动的情况,而在其入口处加装高效波纹板除沫器则可有效避免系统发泡。     

基于吸收式热泵的精馏塔用能系统优化研究

受环境温度限制,加压精馏塔操作压力的设定值普遍偏高,系统能耗较高。以某脱丙烷塔为例,将操作压力由2.00 MPa降至1.60 MPa,塔底重沸器加热负荷可降低12.9%,若能继续降低操作压力,则可以进一步降低系统能耗。采用“基于第一类吸收式热泵的精馏塔物料梯级加热方法”,提高塔顶冷却能力,降低塔顶冷凝器工作温度,进而有效降低脱丙烷塔的操作压力至1.30 MPa;同时利用吸收式热泵回收塔顶馏出物冷凝热来对进料预热,替代部分重沸器消耗的工艺蒸汽,通过对操作参数及吸收式热泵配置的优化,可使脱丙烷塔能效提高23.3%。将富余的吸收式热泵制热水作为脱乙烷塔和精丙烯塔两塔重沸器热源,可显著降低气体分馏装置的蒸汽消耗量,经济效益显著。     

活化MDEA与混合胺适应性研究

拟采用活化MDEA与混合胺两种溶剂处理天然气中的酸性组分H_2S和CO_2,基于活化剂PZ和DEA与CO_2反应的机理不同,针对高含碳不含硫和高含碳高含硫两种气质进行了研究。通过ASPEN HYSYS 9.0模拟软件,以典型活化MDEA(PZ+MDEA)与混合胺(DEA+MDEA)作为吸收剂,研究两者的脱硫脱碳效果。结果表明:针对高含碳不含硫天然气,在达到相同的脱碳效果和相同的酸气负荷前提下,采用活化MDEA作为吸收剂体现出明显节能优势;针对高含碳高含硫天然气,在达到相同的脱碳效果和酸气负荷的前提下,采用混合胺作为吸收剂更节能。     

The Purification of Sour Associated Gas From Daqing Oilfield Using UDS Solvent

Kinetics of CO₂ absorption into UDS (a multicomponent solvent) and MDEA solutions are measured in a disk column. Compared with MDEA, UDS shows greater absorption rate under the same operating conditions. The calculated activation energy E _a for CO₂ absorption into UDS is 44.92 kJ·mol^?1, which is higher than that of MDEA. The atmospheric absorption experiment results indicate that UDS solution shows great superiority in removing sour compounds such as H₂S and CO₂ from oilfield associated gas as compared with MDEA.     

通过热进料对加氢装置用能优化的研究

以提高加氢装置原料油进料温度为契机,对装置换热网络及分馏系统的用能进行优化改进,从而达到全装置的能量综合优化。通过对加氢产物分馏塔进行(火用)平衡分析发现,合理地提高加氢反应产物进塔温度可大幅地减少塔底再沸炉的负荷,以改善分馏塔的操作经济性。案例应用结果表明,热进料后装置能耗下降17.5%,装置中两台加热炉的负荷明显降低,且腾出热量与其它装置进行热联合,年济效益约1 039.9×10~4RMB$,投资回收期仅为2个月,经济效益显著。     

天然气脱碳胺液再生能耗分析

基于天然气胺法脱碳工艺建立了小型胺液吸收-再生循环实验装置,开展了甲基二乙醇胺(MDEA)+哌嗪(PZ)混合胺液的再生实验,考察了不同工艺参数下再生能耗的变化情况。结果表明:再沸器温度由381 K升高到391 K时,再生能耗随之由3.13 MJ/Kg增大到5.52 MJ/Kg,其中潜热消耗为主要因素;将再生后贫液负荷控制在0.25 mol/mol,可同时保持较低的再生能耗和较高的再生程度;增大富液负荷可有效降低再生能耗;富液经预热后再进入再生塔可降低胺液蒸发潜热消耗量,当胺液进塔温度由353 K升高至373 K时,再生能耗降低了17%;该实验装置胺液处理量为3.6 L/h时,再生能耗可达到最低值。     

利用BP人工神经网络预测天然气中重组分对净化装置的影响

由于天然气中的重组分会对脱硫装置的运行效果及产品气气质造成影响,这一实际生产问题需要得到有效的解决。在MDEA溶液吸收性能评价装置上测定了不同条件下的MDEA溶液吸收性能,系统地研究了不同重组分对MDEA溶液吸收性能的作用规律,采用多因素方差分析筛选了关键因素,以判定其影响程度的大小,并采用人工神经网络建立了天然气中重组分不利影响的预测模型。结果表明:天然气中的重组分i-C_5、C_6、C_7、C_8和C_(10)对MDEA溶液吸收能力具有十分显著的影响,它们均属于BP神经网络预测模型的有效输入信号,模型预测值与真实值较为近似,BP人工神经网络表现出良好的准确性和稳定性。因此,利用BP人工神经网络能够准确、可靠地预测天然气中重组分对MDEA溶液吸收性能的不利影响。     

基于强化传质的节能型吸收稳定工艺流程分析

提出了一种设置解吸塔进料预热器、二级冷凝器、中间再沸器的强化传质与节能型吸收稳定系统的工艺流程,通过建立基准流程和节能流程的模拟模型,对工艺流程进行分析与评价。结果表明：通过设置进料预热器,可提高一级冷凝液相进入解吸塔的温位;通过将解吸气与一级冷凝气直接混合,可避免解吸气与吸收塔塔底油及压缩富气的混合,降低一级冷凝器负荷;节能流程可强化解吸塔的传质效率,合理降低吸收稳定系统的总公用工程负荷;相对于基准流程,节能流程的能耗可降低22.02%,解吸塔内的气相和液相负荷均有所降低,具有强化传质、优化节能、缓解塔内气液相负荷的优点。     

热泵应用于MDEA再生系统的可行性分析

在天然气MDEA脱硫工艺中,大部分的动力和能量消耗于MDEA溶液的再生过程,将热泵应用于MDEA再生系统可减少蒸汽用量和冷却贫液的冷却水量。通过对MDEA再生系统流程进行夹点分析,结果表明:热泵在供热模式下运行具有可行性,能产生一定的节能效果,是天然气净化和热泵产业的重要发展方向之一。热泵在MDEA再生热交换上的应用具有良好的发展前景,可以产生显著的经济社会效益。     

万州高含硫天然气净化装置自用气优化方案探索

目的商品气率是天然气净化装置重要的经济运行考核指标,阐述了关于提升商品气率的一些研究。 方法运用数学分析法,对天然气净化总厂万州分厂现有装置进行了建模分析,最终选择减少自耗气量的方案。根据分析结果,选择从热量消耗最大的部分,即重沸器蒸汽量开始研究,初步拟定两种方向的调整:一方面,通过提升MDEA质量分数、降低循环量的方式,降低单位溶液单次再生消耗的热量;另一方面,通过调整重沸器蒸汽量的方式,减少供给溶液体系中水分的冗余热量。 结果调整后有较好的节能降耗增产效果,自用气量降低了近25%,同时将商品气率提高至89%。 结论通过调整重沸器热量供给,并辅以其余调整,对减少自用气有明显的作用。      

高效有机硫脱除溶剂研发及性能考察

针对GB 17820-2018《天然气》对商品气中总硫含量的严格要求,通过室内实验,对多种类型的有机硫脱除溶剂配方进行评价,筛选出一种具有较高有机硫脱除性能和一定脱硫选择性的物理-化学溶剂。考察了气液体积比、吸收压力及填料高度等工艺条件对该溶剂吸收性能的影响,同时也考察了再生温度、闪蒸气量和溶液性能稳定性等关键指标,明确了碳硫比对选择性的影响。在原料气中CH 3SH和COS质量浓度均为30 mg/m^3且碳硫比大于5.0的条件下,新溶剂有机硫脱除率最高可达86.87%,CO 2脱除率为76.42%,可更好地保障商品气中总硫指标,并降低商品气量损失。     

N-甲基二乙醇胺吸收法火炬气脱硫过程模拟

针对火炬气的工况,选择N-甲基二乙醇胺(MDEA)吸收法进行火炬气脱硫,以满足进一步利用火炬气的要求。采用AMSIM模块进行脱硫模拟计算,其中热力学方法选择Kent-Eisenberg模型。用炼油厂干气、液化气脱硫的实际操作数据对模拟方案进行检验,证明此热力学模型适用于MDEA吸收法脱硫过程的模拟。根据火炬气实际操作情况,分析了火炬气进口压力、碳氢化合物、吸收塔操作参数对脱硫性能的影响。模拟结果表明,当火炬气流量16000m3/h(标准状况下)、温度30℃、压力0.45MPa;循环MDEA溶液中MDEA质量分数25%、流量10.0m3/h、温度35℃;吸收塔的塔板数为15时,可将火炬气中H2S脱除到摩尔分数1.00×10-4以下,且具有较好的脱硫选择性。     

催化裂化装置吸收解吸系统工艺参数全面分析及最佳工艺参数的确定

利用一种新的催化裂化吸收解吸系统数学模型^[1]进行详细的模拟计算,对系统温度与压力、吸收塔中段回流流率等工艺参数进行了全面分析,探讨了每一项工艺参数影响吸收解吸系统分离效果的规律。在此基础上,运用正交设计法给出了4种可供新建装置、装置改造或操作优化使用,确定其吸收解吸系统工艺参数的最佳方案。     

基于Aspen HYSYS软件的天然气脱酸流程模拟与优化

基于Aspen HYSYS软件,针对天然气中的烃类和胺类组分分别选用Peng-Robinson状态方程和Acid Gas-Chemical Solvents状态方程,对处理量为100×104 m3/d的天然气脱酸装置进行模拟,分别考察胺液中哌嗪质量分数、胺液循环量、吸收塔和再生塔理论板数、贫胺液进吸收塔温度等操作参数对...     

天然气净化厂低压尾气CO2回收技术研究

为了节能减排,降低天然气净化厂尾气中CO_2排放量,分别通过实验室实验、模拟试验、侧线试验逐步研究并验证了MEA和复合胺对CO_2的吸收性能。采用实验研究与现场测试、评价相结合的方法,开发出一套适合于普光天然气净化厂烟气排放工况的CO_2回收工艺,为实现天然气净化厂低碳生产与CO_2减排提供了技术支持。