油田伴生气酸性气体脱除技术研究

摘要

大庆油田伴生气中的CO<,2>含量有明显上升的趋势，对天然气深冷装置以及下游的乙烯装置都带来不利影响。因此，采取有效的措施，脱除油田伴生气中的酸性气体具有现实意义。国内在油田伴生气中的酸性气体脱除领域尚无成熟技术，国外应用案例也较少，开展此项技术研究十分必要。 工业上脱除CO<,2>的方法主要有变压吸附法，低温甲醇洗，膜分离法和化学溶剂吸收法。化学溶剂吸收法中应用最广泛的溶剂是混合胺。混合胺法酸性气体脱除工艺具有能耗低、处理能力大以及对装置腐蚀轻等优点，比较适合用于气体中的CO<,2>脱除。本文以大庆油田伴生气为研究对象，开展混合胺法脱除酸性气体的研究。主要研究适宜的混合胺溶剂配方，以及H<,2>S、CO<,2>、C<,i>-C<,8>在混合胺溶剂中的溶解度与温度、压力和气体组成的关系。通过实验研究，建立了液相混合胺溶液吸收CO<,2>的速率关联式。根据实验数据，确定了适用于本溶液的CO<,2>溶解度系数与温度、混合胺浓度之间的半理论半经验的关联式：以及混合胺溶液吸收CO<,2>二级反应速率常数k与温度的关系式。根据实验结果，模拟完成了较为完整伴生气脱除CO<,2>装置的工艺设计，包括装置的物料平衡、工艺流程、主要设备、吸收剂和公用工程消耗、投资估算等方面。

目录

文摘

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创新点摘要

第一章文献综述

1.1目前国内外发展现状

1.1.1技术总体简介

1.1.2膜分离脱碳技术

1.1.3变压吸附技术

1.1.4低温甲醇洗(Rectisol)工艺

1.1.5醇胺溶液化学吸收技术

1.2伴生气酸性气体含量上升是大庆油田面临的新问题

1.2.1油田伴生气中CO2含量逐年上升

1.2.2成因浅析

1.3产生一系列影响

1.3.1对气加工装置的影响

1.3.2对下游用户的影响

1.4国内装置调研情况

1.4.1中原油田深冷装置

1.4.2辽河油田深冷装置

1.4.3大港油田潜山脱酸性气装置

1.4.4西南油气田重庆净化总厂长寿分厂

1.4.5大庆石化合成气脱碳装置

1.5深冷制冷参数

1.5.1 CH4-CO2体系相特性

1.5.2深冷冷凝温度的选择

1.6脱除点的确定

1.7技术路线选择

1.7.1自身特性

1.7.2技术路线选择

第二章实验部分

2.1加速剂筛选实验

2.1.1有机胺吸收CO2机理

2.1.2实验装置与实验材料

2.2汽-液平衡实验

2.2.1动态法测定CO2在混合胺溶液中的平衡溶解度

2.2.2实验装置及分析方法

2.3吸收性能的考察

2.3.1与BASF专利溶液吸收性能的比较

2.3.2模拟油田伴生气CO2的脱除实验

2.4 H2S脱除率预测

第三章结果和讨论

3.1加速剂筛选

3.1.1 MDEA水溶液的吸收性能

3.1.2 MDEA+MEA水溶液和MDEA+DEA的吸收性能

3.1.3 MDEA+DETA水溶液的吸收性能

3.1.4 MDEA+PZ水溶液的吸收性能

3.1.5 MDEA+TETA水溶液的吸收性能

3.1.6加速剂加速效果比较

3.1.7小结

3.2气液平衡

3.2.1 CO2平衡溶解度

3.2.2 CO2平衡分压的预测

3.2.3 H2S在混合胺溶液中平衡溶解度预测

3.2.4 C1-C5在混合胺溶液中平衡溶解度预测

3.2.5小结

3.3研究工作总结

3.3.1加速剂

3.3.2平衡溶解度

3.3.3速率关联式

第四章混合胺法脱除工艺方案

4.1基础数据

4.1.1装置处理量

4.1.2吸收溶剂

4.1.3物料平衡

4.2工艺流程、操作参数

4.2.1工艺流程

4.2.2操作条件

4.3主要设备、消耗指标

4.3.1主要设备尺寸及材质

4.3.2消耗指标

4.4投资估算

结论

参考文献

致 谢