液化天然气工厂净化系统技术研究

分析了液化天然气的净化,阐述了液化天然气中酸性气体脱除的化学吸收方法和物理吸收方法,以及原料气中水分脱除的低温冷凝法、固体吸附法和膜法,以期为改进液化天然气工厂的净化技术和降低能耗提供参考。     

某天然气净化脱硫工艺模拟分析

随着国家能源结构的不断调整,天然气将成为我国不可或缺的清洁能源之一。但存在于地下储层深处的天然气含有酸性非烃组分,且气质中的酸气(H_2S、CO_2)将会影响天然气净化与管输工艺。GB17820-2018《天然气》中对净化气提出了更为严格的标准,天然气作为商品气的质量要求正在不断提高。本文以某区天然气为研究对象,旨在通过模拟仿真软件HYSYS实现脱硫工艺模拟。模型中基于DEA溶液的气体脱硫工艺实现了高酸性气体高效脱除。此外,通过控制几种胺的类型和混合物的比例而进行的单一变量对比研究得到了几种胺液的脱除效果排序。研究结果认为在胺液流速不变的工况下,并非质量分数越大脱酸效果就越好,过高的浓度会对脱酸效果造成负影响。     

适合高含硫天然气的脱硫脱碳工艺研究

在分析了目标高含硫天然气组分及含量的基础上,采用MDEA/DEA混合胺溶液对高含硫天然气进行脱硫脱碳处理,并对MDEA/DEA法脱硫脱碳工艺的主要参数进行了优化。确定最佳工艺参数为：MDEA/DEA混合胺溶液中MDEA和DEA的质量浓度分别为41.0%和5.0%、MDEA/DEA混合胺溶液循环量为105 m³·h^-1、吸收塔压力为4 MPa、吸收塔塔板数为20块、MDEA/DEA混合胺溶液温度为40℃,在此条件下,净化气中H₂S和CO₂的含量分别为10.69 mg·m^-3和2.74%,能够达到GB 17820-2018中二类天然气的质量要求。     

三触媒净化流程改造构想

结合国内外新型酸性气体脱除方法、新型催化剂的开发应用,构想了一种三触媒净化流程的改造方案。方案采用中变串低变的成功经验,推荐了三种新型酸性气体脱除方法进行一次性脱硫脱碳,设想去掉ZnO脱硫,改用湖北省化学研究所1993年4月通过鉴定的常温精脱硫工艺和T101活性炭精脱硫剂为气体精炼把关。     

脱硫单元MDEA损耗原因分析及对策

介绍了甲基二乙醇胺法(又称MDEA法)脱除天然气中酸性气体的工艺原理和流程。分析了该法造成胺液内外部损耗的存在方式,外部损耗源于操作不规范,内部损耗源于监控不到位,参数调整不及时。提出了相应的应对措施:加强巡检,及时回收胺液,调控参数降低热降解、减缓发泡。改进后,使废弃的MDEA溶液减少了65%,普光气田天然气净化厂每年可回收胺液45.5t,经济效益可观又减轻环境污染。     

基于Aspen HYSYS的天然气脱硫过程?分析与工艺参数优化

以某天然气净化厂的粗天然气为原料,构建了乙醇胺(MEA)法脱硫工艺过程模型,对天然气MEA净化工艺进行了模拟,建立了过程?分析模型。探究了影响过程?损失和MEA损失的工艺参数,对过程模型进行了工艺参数优化。当再生塔摩尔回流比为0.3,再生塔塔釜热负荷9.4×10⁷kJ/h,过程?损失最低为5444kW,此时MEA损失仅为1.10kg/h。     

低温甲醇洗工艺的影响因素

低温甲醇洗工艺是德国鲁奇公司开发的采用物理吸收方法的一种酸性气体净化工艺。该工艺使用冷甲醇作为酸性气体吸收液,利用甲醇在-60℃左右的低温下对酸性气体溶解度极大的物理特性,分段选择性地吸收原料气中的H2S和CO2以及各种有机硫等杂质。以渣油和煤为原料的大型合成甲醇装置大多数采用这种净化工艺。此外,该工艺还广泛应用于合成氨、羟基合成、工业制氢、城市煤气和天然气脱硫等生产装置的净化工艺中。目前,国内外已有百余套大中型酸性气体脱除装置采用该净化工艺。     

高含硫天然气TEG脱水工艺质量探讨

TEG脱水工艺因其工艺成熟、操作简便、技术经济相对合理等原因,已经广泛应用于净化天然气和低含硫天然气的脱水中。但是对于高含硫(8%mol)的天然气,TEG在应用上还存在一定的问题。本文对传统的TEG脱水工艺进行了介绍,总结了高含硫天然气TEG脱水的特点,并结合工程实例探讨了高含硫天然气T E G脱水工艺的改进方法。     

高含有机硫天然气的净化研究与探索

在使用单一甲基二乙醇胺（MDEA）溶液脱除天然气中H₂S的过程中,随着有机硫含量不断地增加,常常造成出料气中H₂S和总硫含量均不能满足国家二类天然气质量要求。在改变关键参数后,脱硫效果仍然不能改善。因此,本文针对高含量的有机硫,开展了MDEA+DIPA、MDEA+DEA、环丁砜+MDEA、环丁砜+DIPA 4组高效脱硫剂的复配研究,通过对比H₂S及有机硫在溶液中的吸收分压,筛选出了吸收效果较优的脱硫剂组合为：环丁砜+MDEA。随后再利用BBD响应面分析法,以环丁砜、MDEA、H₂O的不同配比为变量,以H₂S和总硫脱除率最高为目标函数进行寻优,经过混料实验与复合优化,最终得出最优脱硫剂配比为：23.3%环丁砜+54.6%MDEA+22.1%H₂O。最优配比脱硫剂经现场装置使用后的效果表明,H₂S脱除率达到99.964%,总硫脱除率达到99.833%,出料气中H₂S含量为14.4mg/m³,总硫含量为78.5mg/m³,满足二类气标准。     

低温甲醇洗工艺在兖矿国宏年产50万吨甲醇中的应用

随着煤化工产业的迅猛发展,低温甲醇洗工艺在合成气酸性气体脱除的净化过程逐渐显示出其优势。本文通过低温甲醇洗工艺在我厂的实际应用中对酸性气体的有效脱除,达到了预期的净化效果,且净化气质量稳定,满足生产需要。证明该技术工艺先进成熟,所以在以煤为原料的煤气脱硫脱碳中的应用是成功的。     

高炉煤气特征组分分析及其对脱硫过程的影响研究进展

高炉煤气（BFG）作为炼铁过程中副产的可燃气体,具有明显的资源回收价值,但其同时存在热值低、成分复杂等问题。目前大多数研究集中在对羰基硫（COS）、硫化氢（H₂S）等有害成分的脱除,而鲜有对高炉煤气特征组分的研究或报道。研究者对高炉煤气特征组分的来源、生成路径等不明朗,导致在研究过程中忽略了煤气复杂组分的相互影响,很多技术在工业应用时问题频发。本文阐述并分析了高炉煤气特征组分的来源及生成路径,进而讨论了高炉煤气特征组分对脱硫过程的影响。高炉原料、燃料和空气在高温条件下经过复杂的化学反应,生成粉尘、N₂、O₂、CO、CO₂、H₂、CH₄、H₂O、HCl、HCN、硫化物等共同组成高炉荒煤气,荒煤气中的O₂、CO_x、H₂、H₂O、HCl、硫化物等化学成分对COS转化或H₂S脱除过程产生影响,导致催化剂中毒或转化率下降。本文通过分析探讨特征组分在高炉煤气产生和脱硫净化过程中的相互作用及影响规律,为超低排放背景下高炉煤气的净化和资源化提供方向和参考。     

膜法脱除天然气中二氧化碳的工艺技术发展现状

综述了目前膜法脱除天然气中二氧化碳的工艺技术发展现状。首先对比了天然气脱除二氧化碳多种工艺技术特点及应用场合情况,膜分离法相比于其他分离方法,具有投资较少、占地小、耗能少等优势。介绍了膜法分离原理、膜材料、膜组件发展现状和膜法脱除天然气中二氧化碳工艺技术单元情况。而工艺技术单元又分为预处理单元和膜分离单元：预处理单元根据采出原料气成分选择不同脱除方法进行组合;原料气经预处理单元后进入膜分离单元,根据实际工况,综合考虑烃类回收率、占地、能耗、投资等因素合理地设计膜法脱碳分离工艺。然后又对国内外膜法脱除天然气中二氧化碳应用案例进行介绍,目前国外膜法脱除天然气中二氧化碳应用案例较多,而国内应用案例较少,因此需加大国内膜法脱除天然气中二氧化碳的工业应用。最后对天然气膜法脱除二氧化碳技术发展方向进行了展望,指出研发具有自主知识产权并且在实际复杂工况条件下能保持高性能、长周期稳定性的膜材料是未来膜分离技术发展的重点,同时将两种或两种以上的单一脱除二氧化碳技术相结合的耦合集成组合工艺,如膜法分离+化学吸收法、膜法分离+变温吸附法等,这种耦合集成组合工艺为未来脱碳工艺技术发展提供了新方向。     

基于过程模拟和随机森林模型的生物质制氢过程因素分析与预测

生物质可以替代化石燃料,减少温室气体排放,是一种有前途的可再生能源。生物质通过化学链气化制备氢气,碳化活化制备活性炭,两条工艺路线耦合可以联产绿色能源氢气和具有高附加值的活性炭,但是原材料选择和工艺参数优化成为规模化生产的主要障碍。在生物质联产氢气和活性炭工艺模型的基础上,建立高性能的随机森林预测模型,并探究生物质组分、工艺参数和过程产物对联产工艺的相对重要性。结果表明:生物质组分中的灰分、碳元素、氢元素的含量以及气体重整温度和水蒸气用量是准确预测氢气浓度和产量的重要影响因素。其中,重整温度、合成气中氢气浓度、水蒸气用量三个影响因素对氢气浓度的影响高达61%,活化剂用量、水蒸气用量两个因素对氢气产量的影响高达63%。此外,基于随机森林模型对生物质制氢过程中的因素进行分析和优化,可以实现氢气浓度达到96.8%(体积)。     

粗乙炔中H2S、PH3同时脱除技术研究进展

综述了粗乙炔气净化处理硫化氢和磷化氢技术的研究进展,分别介绍了湿法工艺和干法工艺的具体方法以及存在的优缺点。湿法工艺相比干法更加成熟,兼具价格低廉和易于操作等优点,因而被广泛应用于粗乙炔气中硫磷的净化。然而,湿法工艺会产生大量废水,存在污染环境又浪费水资源的问题。同时溶解有乙炔气的废水排入下水管道,又存在严重的安全隐患。相比湿法工艺,干法工艺具有净化效率高、安全无污染的优点。研究表明,干法工艺经过改进,能有效地净化粗乙炔气中的H₂S和PH₃,并能有效克服湿法工艺存在的缺点,并且干法工艺的净化剂易于再生。因此,干法同时脱除粗乙炔气中的H₂S和PH₃具有较为广阔的应用前景。然而,干法工艺同时脱除H₂S和PH₃的相关机理还有待进一步研究。     

超重力强化O3/H2O2氧化甲苯合成苯甲酸的研究

提出一种超重力环境下甲苯合成苯甲酸的新方法,对比不同臭氧化工艺合成苯甲酸的收率,研究了反应溶剂、臭氧气相浓度、过氧化氢与甲苯的摩尔比、超重力因子、液体流量对苯甲酸收率的影响规律。研究结果表明：RPB (rotating packed bed)-O₃/H₂O₂较其他工艺具有更高的反应性能;得到优化的工艺条件是反应溶剂为乙腈、臭氧气相浓度为80 mg·L^-1、过氧化氢与甲苯的摩尔比为0.15、超重力因子为40、液体流量为120 L·h^-1,在优化的工艺条件下得到苯甲酸收率为45%。通过电子顺磁共振仪 (EPR)对反应过程中产生的活性自由基进行表征,结果表明,O₃/H₂O₂体系中存在·OH。另外,用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析了中间产物,结果表明反应过程中生成的中间产物包括苯甲醇和苯甲醛。基于ERP实验和GC-MS表征结果,探索臭氧/双氧水氧化甲苯合成苯甲酸可能的反应历程。     

BGL炉煤气化过程建模和模拟

建立了BGL气化炉的三维非稳态煤气化模型,模型考虑煤炭颗粒的收缩过程,应用收缩核模型集成煤热解模型、气相湍流模型、气固流动模型、气固异相反应模型、气相均相反应模型、能量守恒方程以及相间传热模型等。该模型充分考虑了气化炉内部三维空间的温度和组成分布,通过煤热解段模型化学计量参数优化,得到CO/H₂摩尔比在1.59左右,符合BGL炉热解段运行机制;然后对BGL炉气化段过程进行三维非稳态模拟,模拟出口气组成(CO,H₂,CO₂,CH₄,H₂O,O₂)与文献结果对比,误差均小于4%。证明了BGL模型的准确性。基于该模型,本文对煤气化过程的主要参数进行影响分析。分析结果表明：煤气化效率随汽氧比的增加而提高,当汽氧比确定在1~1.3之间可以满足工艺要求及生产的需要,适合本文研究所用褐煤的特点;氧煤比增加会降低煤气化效率,但合成气中有效气的含量呈现出先增大后减小的趋势,当氧煤比在0.17左右时有效气含量达到峰值;随着煤粒直径的增加,BGL炉内的温度呈降低趋势,最高温度从2536.77 K降到了2047.81 K;同时,煤粒直径增加会减小CO、H₂和CH₄的生成量,并增大CO₂的生成量。     

Treatment of landfill gas by gas permeation — pilot plant results and comparison to alternatives

Landfill gas is an interesting source of prime energy since it contains about 50–55% volume methane. Utilization, however, must take into account the traces of halogenated hydrocarbons and H₂S, which are present in the gas. The paper reports of two years experience with a pilot plant for the production of a gas with natural gas quality. Essentially the process consists of two stages, an adsorption for the separation of the trace components and a membrane unit for the separation of CO₂. The process is discussed in detail and compared with alternatives for the utilization of landfill gas such as power generation by gas engines/generator, eventually in combination with a waste heat boiler.     

富氧燃烧烟气压缩净化的研究进展

富氧燃烧技术具有大幅度降低单位燃料的NO_x和SO_x排放的优点,但酸性物质及汞等污染物的存在对CO₂的后续资源化利用和埋存造成极大影响。本文从富氧燃烧烟气净化技术角度出发,简述了CO₂压缩过程中NO_x和SO₂单独脱除、联合脱除的研究情况,以探寻协同脱除过程中NO_x、SO₂相互影响的规律以及具体N-S反应的路径;分析了压缩过程协同脱汞的研究进展,探讨压缩过程汞脱除的具体机制,观察NO_x、SO₂、H₂O的含量对汞脱除的影响;最后介绍了富氧燃烧烟气压缩净化技术的中试应用情况。分析表明,现有研究大多注重于孤立地分析各种工况参数对NO_x、SO₂、HgO吸收脱除的影响,因此难以从反应机理上揭示多种污染物脱除之间的内在联系与相互作用机制,只有实现NO_x、SO_x及HgO等多种污染物的联合脱除,才能实现富CO₂烟气的有效净化,从而大大减少富氧燃烧技术的设备投资和运行成本,有效促进该技术的大规模商业化应用。     

HCN、COS和CS2催化水解及其水解产物协同净化的研究进展

氰化氢（HCN）、羰基硫（COS）、二硫化碳（CS₂）广泛共存于黄磷尾气、焦炉煤气、碳一化工等化工行业废气中,目前大多数研究局限于3种气体的单独脱除,3种气体同时脱除的研究鲜有报道,而3种气体的协同脱除势在必行。催化水解法能够将HCN转化成NH₃,COS和CS₂水解成H₂S。NH₃和H₂S可以分别被催化氧化为N₂及S,S可以回收利用。一步法实现HCN、COS和CS₂的水解及水解产物NH₃和H₂S的催化氧化的催化剂开发是该技术的核心问题,本文针对近几年3种气体水解催化剂的相关研究成果进行了综述,包括负载型催化剂和非负载型催化剂,与此同时,针对水解产物NH₃和H₂S的催化氧化的协同净化技术进行了分析,旨在为后续3种气体同时催化水解及协同净化其水解产物催化剂的开发提供理论指导,为低温环境下协同催化水解HCN、COS和CS₂,并利用原料气中的氧一步法净化水解产物技术的未来发展及应用提供参考。