醇胺法气体脱酸塔器装置撬装化研究

摘要

我国有许多小规模的天然气资源，如储量小的气田、油田伴生气、接近枯竭的老气田、煤矿瓦斯等，如何利用这些宝贵的资源是当前一大难题，合理利用这些资源对于缓解我国的能源紧张和保障我国的能源安全都有很大的帮助。这些天然气资源的可开采量都比较小，如果开发利用需要新建天然气净化厂，投资大，经济效益差，如果不能开采利用则会造成资源的浪费也存在巨大的安全隐患和环境污染。针对上述问题本文提出一种撬装化醇胺法天然气脱酸装置，通过理论分析设计、软件模拟和实验研究的方法对该装置进行了研究。
　　本文分析了国内外天然气脱酸技术的研究状况，指出醇胺法脱酸工艺的优势，并对各种工艺模拟软件的优缺点进行了分析，对脱酸工艺流程依据撬装小型化的特点进行了优化，结合设备设计了优选的工艺流程和MDEA+PZ的胺液类型。
　　采用软件模拟的方法对使用MDEA+PZ胺液的天然气脱酸工艺进行了深入的研究与分析。对天然气脱酸工艺利用软件建立工艺模拟模型。通过模拟研究优选了工艺操作参数，确定吸收塔操作压力为4000kpa,胺液配比为MDEA(wt％)32％、PZ（wt％）8％和H2O(wt％)60％,并确定胺液的循环量为1.5m3/h。
　　针对本文所研究的醇胺法气体脱酸塔器装置撬装和小型的特点，研究了各单体设备的设计和布置。通过实验研究了新型垂直筛板的流体力学性能，解决了由于小型化带来的塔板间距变小而凸显出来的胺液发泡淹塔液泛的问题，并提出了关于新型垂直筛板提升量的经验公式。
　　本文研究的撬装化醇胺法气体脱酸塔器装置可以有效的解决小型气源的开发难题。本文研究的装置占地面积小运输方便，可以在不同的地点重复使用，即当一个气源枯竭后可方便的拆装运输到下一气源，经过简单的连接后便可以使用。如此大大降低了单个气源的开发成本。

目录

声明

摘要

主要符号表

1 前言

1．1 天然气的生产流程

1．2 小型撬装化天然气脱酸装置的研究意义

1．3 气体脱酸方法与概论

1．3．1 干法气体脱酸气技术

1．3．2 湿法脱硫技术

1．3．3 醇胺法脱酸技术发展历程

1．4 醇胺法脱酸模拟软件的简介与对比

1．4．1 PROIIAMSIM软件

1．4．2 HYSYS模拟计算软件

1．4．3 TSWEET模拟计算软件

1．4．4 ProTreat模拟计算软件

1．4．5 AspenPlusV7．3．2-V8．0模拟计算软件

1．4．6 各主要天然气脱酸模拟软件的对比

1．5 本文的主要内容

2 装置工况要求及醇胺法脱酸原理

2．1 撬装醇胺法天然气脱酸塔器装置的基础研究条件

2．1．1 进料组成和工艺参数如下

2．2 设计要求

2．3 醇胺法脱酸工艺流程简介

2．4 醇胺溶液类型的选择

2．5 MDEA+PZ溶液的吸收原理

3 工艺参数的优化研究

3．1 模拟软件的选择

3．2 工艺参数的优化研究

3．2．1 吸收塔进液温度对脱酸结果的影响

3．2．2 不同吸收塔操作压力对结果的影响

3．2．3 不同胺液循环量对结果的影响

3．2．4 不同胺液配比的影晌

3．2．5 不同再生塔板数对结果的影响

3．2．6 不同吸收塔板数对结果的影响

4 撬装方案的实施研究

4．1 工艺参数的选择

4．2 设备和布置的研究

4．2．1 撬装醇胺法气体脱酸装置工艺流程的研究

4．2．2 撬装醇胺法气体脱酸装置设备布置的研究

4．2．3 塔内件的选型

4．2．4 撬装装置主体设备定型和三维布置

4．3 控制系统的研究

4．3．1 控制系统的设计特点

4．3．2 本装置的自动化控制系统环境要点

4．3．3 对仪表材质及外特性的要求

4．3．4 对仪表测量机理要求

4．3．5 石化自控工程设计的策略

4．3．6 先进的设计工具

4．3．7 控制系统的设计-PID

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

7 攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢

附录