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。     

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%。     

位阻胺选择性脱硫配方溶剂（CT8-16）脱除天然气中H2S、CO2现场应用试验

在处理量1×10^4m^3/d的脱硫装置上,对室内研制的位阻胺选择性脱硫配方溶剂（CT8-16）进行了较长时间的试验和运转。考察了溶剂在不同填料高度、不同气液比、不同贫液入塔温度等条件下的吸收和再生性能,以及溶剂对碳钢的腐蚀性和抗发泡性能,并进一步优化了工艺操作参数。试验结果表明,经该位阻胺选择性脱硫配方溶剂处理后,净化气H2S含量较甲基二乙醇胺溶剂（MDEA）低29%以上,而在净化气H2S含量相当时,CO2脱除率则比MDEA低14.5个百分点。该脱硫溶剂对碳钢腐蚀速率低;试验过程中装置运行平稳,未见发泡迹象,具有较强的抗发泡能力。本次现场应用试验所取得的结果为该溶剂工业推广应用提供了重要的依据。     

应用HYSYS软件的天然气净化工艺模拟计算研究

为了将合格的商品天然气供应至下游,天然气净化处理是非常重要的一环。天然气净化通常指脱硫、脱碳、脱水、硫磺回收及尾气处理。长庆油田靖边气田天然气一般多含H2S、CO2等酸性介质,不但影响了天然气的热值,而且易使管道和容器严重腐蚀,影响天然气安全输送及利用。为了减少H2S和SO2等酸性介质对容器或管道的腐蚀,通常利用DEA对H2S和CO2进行脱除处理。文章通过现场采集天然气相关数据,并利用国际上著名的HYSYS软件进行了天然气净化模拟计算。结果表明:该模拟计算方法不但可提供对再生塔的压力控制、净化气质量、水量补充、贫液浓度等方面的作业指导,也可对脱硫装置进行生产参数调节和实时控制等,研究结果可供国内其他油气田脱硫装置的设计、分析和投产参考。     

低含硫天然气脱硫装置关键参数对净化气质量影响研究

随着GB 17820—2018 《天然气》的实施,天然气质量要求愈加严格。应用HYSYS软件对中国石油某低含硫净化厂脱硫装置系统构建流程模型,通过模拟计算分析了胺液循环量和浓度、吸收塔塔板数、原料气温度和压力、贫液温度参数变化对净化气中H2S、CO_2含量的影响程度。研究结果表明:各参数因素对H2S净化效果的影响由大到小依次为胺液循环量、原料气温度、贫液温度、原料气压力、吸收塔塔板数、胺液浓度;对CO_2净化效果的影响由大到小依次为胺液循环量、原料气温度、吸收塔塔板数、贫液温度、原料气压力、胺液浓度;通过模拟调节胺液循环量为95.50 m~3/h、原料气压力为5.25 MPa、温度20℃和贫液入塔温度34.3℃,可满足低能耗下的净化气H2S、CO_2含量达标。基于影响程度排序的胺液循环量、原料气温度和压力、贫液温度的多参数调节,可为现场脱硫装置生产运行优化提供一定指导参考。     

甲基二乙醇胺水溶液压力下选择性脱除H2S中间试验总结

在吸收塔径为370mm的试验装置上,采用甲基二乙醇胺（MDEA）水溶液,对低含硫,高CO2／H2S比的天然气（H2S－0．20％;CO2－1．90％）,在40巴压力下进行了选择性脱除H2S试验,考查了吸收温度,压力,气液接触时间以及气液比等对净化气中H2S含量与CO2共吸收率的影响,获得了净化气中H2S含量小于10mg/m^2,再生酸气中H2S含量高于20％的结果。     

再论长庆气田含硫天然气脱硫工艺技术

针对长庆气田含硫天然气CO2含量高、H2S含量低、碳硫比高的特点,提出应用MDEA专利配方溶液法或选用活化MDEA法脱硫、脱碳。此外,还对脱硫装置的原料气进塔温度、吸收塔内温度检测、循环溶液串联加压、汽提塔筒体材质等提出了建议。     

MDEA/DEA脱硫脱碳混合溶液在长庆气区的应用

随着长庆气区靖边等气田的不断开发,其天然气气质发生了较大变化,其中H2S含量上升到1 000 mg/m3,CO2体积分数上升到4.5%～6.0%,原天然气净化工艺采用的单一MDEA溶液已不能满足天然气脱硫脱碳需要。为此,开展了不同体积比MDEA/DEA混合醇胺溶液脱硫脱碳试验。试验结果显示：在相同的试验条件下,溶液中总胺为40%（质量分数）,DEA与MDEA体积比为1∶6配比制成的混合溶液其H2S和CO2负荷最高,溶液的脱硫脱碳性能最好。继而在4套生产装置进行了推广应用。结论表明：应用MDEA/DEA混合溶液对低含硫、高含碳的天然气进行净化处理,溶液酸气负荷较高,脱硫、脱碳性能较好,腐蚀性小,天然气净化装置运行平稳,节能效果好,经济适用。     

某含硫气井MDEA脱硫工艺参数优化分析

以某含硫气井天然气参数为基础,利用化工流体模拟软件HYSYS对该井MDEA脱硫工艺进行模拟计算,研究了脱硫塔进气压力、进气温度、MDEA贫液温度、MDEA循环量以及理论塔板数对脱硫工艺的影响,并得到了以下最佳操作参数:脱硫塔压力1.1MPa、脱硫塔进气温度20℃、MDEA贫液温度45℃、MDEA循环量16000kg/h、脱硫塔理论塔板数为20,为该含硫气井MDEA脱硫装置生产操作提供了一定的参考。     

靖边气田脱硫脱碳装置腐蚀现状及防护措施

靖边气田的原料天然气中CO2和H2S含量较高,为保证外输商品气的质量要求,净化厂中设置了多套脱硫脱碳装置,对天然气进行处理。在运行过程中,脱硫脱碳装置中的设备及管线腐蚀现象严重,出现了管线穿孔,设备筒体内表面出现穿透性裂纹、纵向裂纹、坑蚀、台面腐蚀,换热器和重沸器管束渗漏、泄漏等问题,需不定期检修、更换,影响了生产的正常进行。经过对某套脱硫脱碳装置的整体分析认为,溶液中的CO2含量偏高,塔盘类型及结构参数不合理,再生塔塔体选材有待改进等因素是造成腐蚀严重的原因。在对该套装置进行改造时,改变了脱硫脱碳的溶液载体和塔盘类型,优化了塔盘的结构,对再生塔的材料进行了综合考虑。经过现场近一年的运行证明,装置的改造降低了酸气负荷,减轻了腐蚀状况。     

西南地区天然气净化厂尾气减排方案探讨

通过对硫磺回收尾气处理主要工艺以及西南地区天然气净化厂硫磺回收装置排放现状的分析,着重对比了加氢还原类和可再生型有机胺类脱硫尾气处理工艺,提出了天然气净化厂尾气减排方案,为天然气净化厂尾气减排提供了新思路。     

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。     

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%。     

大型天然气净化厂硫磺回收加氢尾气深度脱硫技术研究及工业应用

针对硫磺回收加氢尾气脱硫溶剂在低压下脱硫效果不理想导致排放尾气中SO_2质量浓度较高的问题,研究开发出了CT8-26加氢尾气深度脱硫溶剂,并在遂宁龙王庙天然气净化厂尾气处理装置上得到工业应用。应用结果表明,在天然气净化厂气质条件下,可使脱硫后加氢尾气中的H2S质量浓度20mg/m~3,能显著降低排放尾气中的SO_2质量浓度。     

A Study on the Desulfurization Performance of Solvent UDS for Purifying High Sour Natural Gas

Abstract

A desulfurization solvent called UDS was designed and developed based on the differences in desulfurization efficiencies of respective solvent components. The desulfurization performance of UDS was investigated in a simulated industrial unit and the thermal stability as well as the regeneration performance was evaluated using thermogravimetric analysis. The results indicated that the organosulfur removal performance of UDS was significantly enhanced by introducing the sulfur-containing heterocyclic compound and the cyclic amine compound. In the industrial pressure condition of 8.3 MPa, UDS showed around 30 percentage points higher organosulfur removal efficiency than methyldiethanolamine (MDEA). The contents of H₂S and total sulfur were <0.5 and 81.6 mg · m^?3, respectively, in purified gas when adsorption was conducted under gas–liquid volume ratio (V_g/V_l) of 169 and pressure of 1.5 MPa, using UDS. The quality of purified natural gas met first-class standards.     

Analysis of energy demand for natural gas sweetening process using a new energy balance technique

Absorption by alkanolamine solvents is widely used for acid gas removal in natural gas sweetening plant. In the present research, one of the Iranian gas treating unit, Ilam Gas Treating Company (IGTC), with 3.27 mole % H₂S and 3.76 mole % CO₂ in the inlet feed gas was simulated using HYSYS V8.8. Piperazine activated solution of MDEA (PZ-MDEA) at various process operating conditions was examined to yield energy demand of natural gas sweetening process using a new energy balance technique. In this technique, the total required energy demand was related to three sections: 1. heat of vaporization, 2. sensible heat and 3. heat of the absorption. Energy balance of the absorption and regeneration columns brings a perspective of energy distribution in the sweetening plant. The effects of CO₂ and H₂S concentration at inlet feed, PZ mass fraction in activated solution of MDEA and lean amine temperature on energy distribution of the natural gas sweetening process and reboiler duty were investigated. It was finally elucidated that energy demand in the gas sweetening process or duty of reboiler is greatly influenced by heat of vaporization rate. It was also found that the heat of absorption and sensible heat have minor impacts on the energy demand.     

加氢尾气深度脱硫溶剂CT8-26的研究

针对硫磺回收装置加氢尾气的气质特点,研发出了对H_2S具有良好脱除效果的配方脱硫溶剂CT8-26。室内试验表明,与MDEA相比,CT8-26可使脱硫后的净化尾气中H_2S质量浓度降低70%以上。在天然气净化厂硫磺回收装置加氢尾气的气质条件下,采用CT8-26溶剂体系可使净化尾气中的H_2S质量浓度30mg/m~3;在炼厂硫磺回收加氢尾气的典型气质条件下,采用CT8-26可使净化尾气中的H_2S质量浓度10mg/m~3。     

天然气净化装置影响有机硫脱除的因素研究

GB 17820-2018《天然气》规定,进入长输管网的天然气气质需满足H2 S质量浓度≤6 mg/m3、CO2摩尔分数≤3％、总硫质量浓度≤20 mg/m3的要求.为达到GB 17820-2018的要求,中国石油西南油气田公司已有3个净化厂将原MDEA脱硫溶液升级为有机硫脱除溶剂CT8-24.与常规MDEA化学溶剂不...     

Estimation of natural gases water content using adaptive neuro-fuzzy inference system

To appropriate design and satisfactory performance of utilities in the gas processing and transmission plants, a crucial factor that should be taken in consideration is the natural gas water content. The present research aimed to develop a precise strategy for estimating sour gas/sweet gas water content ratio. This developed predictive tool is based on adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS). In this regard, a comprehensive data bank that contains 1,126 data points was collected. This model predicts ratio of sour gas to sweet gas as function of pressure, temperature, and equilibrium H₂S mole fraction. The ranges of pressure and temperature were 200–70000 KPa and 10–150°C, respectively. In addition, the equilibrium H2S mole fraction ranges between 0.076 and 0.492. Results obtained from the ANFIS model confirmed acceptable and reasonable predictive capability of this model. This tool is simple to use and can be help petroleum engineers to predict water content of natural gas at broad ranges of conditions.