天然气低温甲醇洗净化工艺技术应用研究

第30卷第9期石油化工应Vol 30 No92011年9月PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATIONSept. 2011天然气低温甲醇洗净化工艺技术应用研究韩万龙',范贵鑫2,李亚萍',王强2(1西安长庆科技工程有限责任公司,陕西西安710021辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司,辽宁阜新123000摘要:根据低温甲醇洗脱硫、脱碳的工艺在煤制气净化领域的应用,将低温甲醇洗工艺应用于天然气净化工艺硏究,采用Uπisim软件对300κlσ恤m天然气净化装置釆用低溫甲醇洗工艺进行了计算,用详实的计算数据证明,低温甲醇洗用于天然气净化装置是可行的。关键词:低温甲醇洗;天然气净化中图分类号:TE64文献标识码:A文章编号:1673-5285(2011)09-010204天然气净化主要是指脱除天然气中的H2S、CO2等甲醇吸收酸性气体的气液平衡关系符合亨利定酸性气体和水份。气体的净化方法有气液吸收、气固相律,吸收剂的吸收容量随酸性组分分压的提高而增加,催化转化、固体吸附、分子筛分离、膜分离等。但使用最溶液循环量与原料气量及操作条件有关。操作压力提广泛的还是气液吸收法,这些方法天然气净化方法常高,温度降低,溶液循环量减少。常需要几种工艺结合在一起才能将天然气中的HS、低温甲醇洗工艺主要有以下技术特点CO2和水份分工段的脱除出来,工艺流程较为复杂,工(1)低温甲醇洗工艺气体净化度高,选择性好,净艺设备较多,控制点较多,投资及运行费用较高。化气中总硫可降至小于0.15mg/m3、CO2可被脱至低温甲醇洗是指在一定的压力和低温下,使用甲319mg/m3;(2)甲醇溶剂对CO2和HS、COS的吸收具醇溶液把气体中所含的酸性气体和水份等脱除的工艺有很高的选择性,使气体的脱硫和脱碳可在同一个塔过程。低温甲醇洗被广泛应用于国内外合成氨、合成甲内分段、选择性地进行;(3)低温甲醇洗工艺在低温下醇和其他合成气的净化,该方法是一种有效的天然气操作,溶液再生能耗少,酸性气体的溶解度在低温下大净化方法,目前国内尚无使用低温甲醇洗用于天然气幅度增加,溶剂负荷提高,从而节省溶剂循环量和再生净化的工业应用。本文通过对靖边气田第三天然净化能量的消耗,换热器和设备的体积可以减小;而且在低厂的原料气,使用 Unisim软件模拟并设计出实际工况温操作时,溶剂损失量小,投资和生产费用均会下降的工艺流程,净化天然气指标都达到了要求。(4)溶剂不氧化、不降解,有很好的化学和热稳定性,溶剂不起泡;(5)甲醇溶剂廉价易得,但甲醇有毒.对操作1低温甲醇洗工艺原理和技术特点和维修要求严格。因此,低温甲醇洗是一种技术先进、经济合理的气低温甲醇洗工艺是由德国林德公司和鲁奇公司开体净化工艺。发的一种有效的气体净化工艺。由于甲醇吸收酸性气体的过程没有化学反应发生,因此属于物理吸收,其吸2天然气低温甲醇洗的工艺流程收原理是:以低温甲醇有机溶剂为吸收剂,利用CO2、H2S、COS等酸性气体在低温甲醇中溶解度大的特性而2.1原料气的工艺条件除去,吸收后溶液的再生依靠闪蒸、加热等工艺解吸放流量:300×-10·m/d;出CO2、H2S等气体。温度:25℃;压力:58MPa。收稿日期:2011-06-29作者简介:韩万龙,男(1978-)203年毕业于西安建筑科技大学化学工程与工艺专业,工程师,现为西安长庆科技工程有限第9期韩万龙等天然气低温甲醇洗净化工艺技术应用研究103表1原料气组分组分讠C4nC4iC,nC,C6HeH2N2CO2HH3合计组成9361404740.05200030.00400010001000200022955270.0070.06810000然三子图1低温甲醇洗原剡流程图22产品气的气质要求行传质,用水吸收气体中的甲醇,酸性气体从甲醇吸收产品气符合《天然气》GB17820-199中二类商品塔顶出去,进酸气焚烧系统。甲醇吸收塔(T-103)底气的气质要求。出来的液体进甲醇精馏塔(T-104)精馏,提高甲醇23低温甲醇洗的工艺流程设计的浓度。低温甲醇洗工艺流程(见图1),原料气压力为甲醇精馏塔(T-104)顶出来的精甲醇与贫富甲醇58σ0kPa,温度25℃注甲醇进原料气净化气換热器换热器(E-101)出来的甲醇混合进甲醇深冷器(E换热(E-01)温度降至-20℃,进原料气分离器(V-102)继续循环使用。甲醇精馏塔(T-104)底出来的水进101)分离出气体中的水分,进吸收塔(T-101)原料气中甲醇水换热器(E-105)与进料甲醇换热,换热后继续的二氧化碳、硫化氢气体经过低温甲醇的吸收含量降进甲醇吸收塔(T-103)循环使用。低,从吸收塔顶出来净化气,净化气温度-2745℃,然低温甲醇洗工艺中,天然气会溶解少量的甲醇,后进原料气净化气换热器换热(E-101)与原料气换热,净化气温度升高至18℃,净化气中二氧化碳硫化需要补充精甲醇。甲醇精馏塔(T-104)也需要补充少量的水,满足系统循环中损耗的水。氢、水露点达到I类气指标出装置去外输系统。吸收塔(T-101)出来的富甲醇温度-2136℃、压力3天然气低温甲醇洗工艺的模拟计算5800kPa,经过节流阀VLV-101)节流至600kPa温度-26.37℃,进富液闪蒸罐(V-102)闪蒸闪蒸出二氧30×10mld天然气低温甲醇洗工艺的Umm软化碳、硫化氢和甲醇等气体闪蒸罐岀来的液体进贫富件计算模型(见图2),模拟计算结果(见表2)。甲醇换热器(E-103)换热富甲醇温度升高至70℃,换热以后液体进二氧化碳硫化氢解析塔(T-102),解析出4天然气低温甲醇洗净化后的产品气富甲醇液体中溶解的二氧化碳硫化氢气体从解析塔气质底出来的液体,一部分进甲醇进料泵,到甲醇精馏塔内,进行精馏,提高甲醇的浓度。一部分进贫富甲醇换300×10md天然气低温甲醇洗净化后的产品气热器(E-103),换热以后进甲醇深冷器(E-102),甲醇气质(见表3)。温度降至-33℃,低温甲醇增压进吸收塔,吸收天然气由表3计算结果可以看出,300×10md天然气采中的硫化氢二氧化碳气体。用低温甲醇洗工艺净化,甲醇循环量为100000kgh,产从闪蒸罐(V-101)和二氧化碳硫化氢解析塔(T-品气中HS含量0.16mgm3,CO2含量为266%(v),天102)出来的气体中含甲醇,含甲醇混合气体进甲醇吸然气外输水露点为-30℃,气质达到国家标准《天然104石油化工应用2011年第30卷图2低温甲醇洗工艺Unim软件计算模型表2低温甲醇洗工艺计算结果流号5气相分数1压力/kPa58005800摩尔流率( kmolh-)558255793.6065392质量流率/(kgh)98810988159874065.269l100流号9气相分数26.375800摩尔流率( kmolh")53923405158.73247质量流率(kgh1)911001077006419101200流号121气相分数0.00710温度鬥压力/kPa150摩尔流率/( kmolh")质量流率(kgh)0l200223322331532700.5流号气相分数0温度門摩尔流率(kmol·h")337732083192质量流率/(kg·h2)1050005344流号23425气相分数温度/C20536000摩尔流率(kmol·h“)1.21932181966质量流率/(kgh)3905l000001000007952气相分数第9期韩万龙等天然气低温甲醇洗净化工艺技术应用研究105表2低温甲醇洗工艺计算结果压力/kPal10摩尔流率/( kmolh1)59.77582质量流率(kg·h")7751流号31323335气相分数温度/℃27.76压力/kPa摩尔流率/(kmol·h")0.07451.35质量流率/(kgh-)17002.908771.8925.5流号气相分数0温度鬥C34.025800摩尔流率/(kmol·h")51274.219质量流率/(kg·h-)924766674表3原料气组分与脱硫脱碳脱水后产品气组成表4能耗一览表组分原料气组成(mol%)产品气组成(mol%)冷却水热负荷冷量项目0.936109656/(kW/0m3)/(u/0m3)/(kW/104m3)/(kW/10m3)00044消耗值822212.32101.520000506结论n-CuHlo0.00000.00000.0000通过分析进料天然气的实际组成工况条件,设计出0.0000符合该原料气组成的低温甲醇洗流程,采用 Unisim软0.000200002件计算,确定工艺参数。而且流程简单,能耗低、投资H20.00000.0000小,低温甲醇洗净化天然气净化度高,而且在吸收硫化N200024氢二氧化碳的同时降低天然气的水露点,满足天然气005220.0266外输水露点的要求,甲醇溶剂吸收能力大,而且价格HS低,低温甲醇洗是值得推广的天然气净化工艺。参考文獻CHOH0.000000002[1]牛刚,黄玉华,王经低温甲醇洗技术在天然气净化过程中5天然气低温甲醇洗工艺的能耗情况的应用[J]天然气化工,2003,28(2)26-29[2]翁孟炎低温甲醇洗气液平衡研究(上、下)[J]化肥工业,1991,(3-4):3-7.300×10m/d天然气低温甲醇洗工艺装置的主要[3]唐宏青,低温甲醇洗汽液平衡计算的探讨[]化肥工业,能耗情况(见表4)。1982,(5):23.