化工畢業(yè)設計--天然氣脫硫脫水工藝設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.緒論1</b></p><p><b>　　1.1概論1</b></p><p>　　1.2研究目的及意義1</p><p>　　1.3我國商品天然氣技術標準2</p><p

2、><b>　　1.4設計依據(jù)2</b></p><p>　　1.5設計指導思想3</p><p><b>　　1.6設計內(nèi)容3</b></p><p>　　1.6.1脫硫部分3</p><p>　　1.6.2脫水部分3</p><p>　　1.7主要考慮因素

3、3</p><p>　　1.7.1外部工藝因素3</p><p>　　1.7.2脫硫和脫水方法的內(nèi)部因素3</p><p>　　1.7.3 經(jīng)濟因素4</p><p><b>　　2.化學工藝4</b></p><p>　　2.1天然氣脫硫脫水工藝研究現(xiàn)狀與進展4</p>

4、<p>　　2.1.1脫硫現(xiàn)狀4</p><p>　　2.1.2脫水現(xiàn)狀6</p><p>　　2.2選用的工藝及其意義7</p><p>　　2.2.1脫硫工藝7</p><p>　　2.2.2脫水工藝8</p><p>　　2.3選定方案的主要研究內(nèi)容8</p><p>

5、;<b>　　2.4生產(chǎn)制度8</b></p><p>　　2.5主要原料及其規(guī)格8</p><p><b>　　2.6產(chǎn)品規(guī)格9</b></p><p>　　2.7生產(chǎn)方法及工藝流程9</p><p>　　2.7.1脫硫工藝流程概述9</p><p>　　2.7.

6、2脫水工藝流程概述12</p><p>　　3.技術經(jīng)濟分析13</p><p>　　3.1技術經(jīng)濟分析說明13</p><p>　　3.1.1技術經(jīng)濟依據(jù)13</p><p>　　3.1.2生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案14</p><p>　　3.1.3實施進度14</p><p>　　3.

7、1.4總投資估算14</p><p>　　3.1.4.1投資14</p><p>　　3.1.4.2流動資金估算14</p><p>　　3.1.4.3職工人數(shù)及工資總額14</p><p>　　3.2財務評價14</p><p>　　3.2.1生產(chǎn)成本估算14</p><p>　　

8、3.2.1.1原料成本14</p><p>　　3.2.1.2燒動力費14</p><p>　　3.2.1.3固定資產(chǎn)原值14</p><p>　　3.2.1.4銷售費14</p><p>　　3.3贏利分析15</p><p><b>　　4.節(jié)能優(yōu)化16</b></p>

9、<p>　　4.1最優(yōu)化方法16</p><p>　　4.2優(yōu)化問題求解方法16</p><p>　　5. 工藝計算17</p><p>　　5.1天然氣氣質(zhì)條件與要求17</p><p>　　5.2脫硫工藝計算17</p><p>　　5.2.1進料量的計算17</p><

10、;p>　　5.2.2吸收塔物料衡算和熱量衡算19</p><p>　　5.2.2 1計算依據(jù)19</p><p>　　5.2.2.2物料衡算19</p><p>　　5.2.2.3熱量衡算24</p><p>　　5.2.3閃蒸計算26</p><p>　　5.2.3.1計算依據(jù)26</p>

11、;<p>　　5.2.3.2具體計算26</p><p>　　5.2.4換熱器的熱量衡算27</p><p>　　5.2.4.1計算依據(jù)27</p><p>　　5.2.4.2熱量衡算28</p><p>　　5.2.5解吸塔的物料衡算和熱量衡算28</p><p>　　5.2.5.1計算依據(jù)

12、28</p><p>　　5.2.5.2物料衡算28</p><p>　　5.2.5.3熱量衡算29</p><p>　　5.2.6胺冷卻器的熱量衡算30</p><p>　　5.2.6.1計算依據(jù)30</p><p>　　5.2.6.2熱量衡算30</p><p>　　5.2.7酸性

13、氣體冷卻的熱量衡算30</p><p>　　5.2.7.1計算依據(jù)30</p><p>　　5.2.7.2熱量衡算30</p><p>　　5.3脫水工藝計算31</p><p>　　5.3.1參數(shù)的確定31</p><p>　　5.3.2物料衡算32</p><p>　　5.3.2

14、.1脫水量32</p><p>　　5.3.2.2甘醇循環(huán)流量32</p><p>　　5.3.3熱量衡算33</p><p>　　5.3.3.1重沸器33</p><p>　　5.3.3.2貧/富甘醇換熱器33</p><p>　　5.3.3.3氣體/貧甘醇換熱器34</p><p&g

15、t;<b>　　6.設備選型34</b></p><p><b>　　6.1脫硫段34</b></p><p>　　6.1.1塔的工藝條件及有關物性的計算34</p><p>　　6.1.2吸收塔的塔體工藝尺寸計算37</p><p>　　6.1.2.1塔板主要工藝尺寸計算38</p

16、><p>　　6.1.2.2流體力學驗算41</p><p>　　6.1.3解吸塔44</p><p>　　6.1.3.1 計算依據(jù)44</p><p>　　6.1.3.2塔板數(shù)的確定44</p><p>　　6.1.3.3解吸塔的工藝條件及有關物性的計算44</p><p>　　6.1.

17、3.4 解吸塔的塔體工藝尺寸計算46</p><p>　　6.1.4貧富換熱器47</p><p>　　6.1.4.1計算依據(jù)47</p><p>　　6.1.4.2傳熱面積的計算47</p><p>　　6.1.4.3換熱器選型47</p><p>　　6.1.5胺冷卻器48</p><

18、;p>　　6.1.5.1計算依據(jù)48</p><p>　　6.1.5.2傳熱面積計算48</p><p>　　6.1.6酸氣冷卻器48</p><p>　　6.1.6.1計算依據(jù)48</p><p>　　6.1.6.2傳熱面積計算48</p><p>　　6.1.7閃蒸罐48</p>&

19、lt;p>　　6.1.7.1計算依據(jù)48</p><p>　　6.1.7.2尺寸計算49</p><p><b>　　6.2脫水段49</b></p><p>　　6.2.1吸收塔49</p><p>　　6.2.1.1 直徑49</p><p>　　6.2.1.2泡罩塔板主要結構

20、參數(shù)及選用50</p><p>　　6.1.2.3板面布置52</p><p>　　6.2.1.4吸收塔直徑54</p><p>　　6.2.2精餾柱54</p><p>　　6.2.3貧/富甘醇換熱器54</p><p>　　6.2.4閃蒸分離器（閃蒸罐）55</p><p>　　

21、6.2.5總結55</p><p><b>　　致謝57</b></p><p><b>　　參考文獻58</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1概論</b></p><p>

22、　　天然氣(Natural Gas)是地表下孔隙性地層中天然生成的以低分子飽和烴為主的烴類氣體和少量非烴類氣體組成的可燃性氣體混合物，它常常和原油伴生在一起。天然氣組分大多數(shù)以甲烷為主，包含乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等烴類，以及少量的氮氣、二氧化碳、硫化氫、氦、氧、氫等氣體。</p><p>　　天然氣作為一種寶貴的資源在人民生活和工業(yè)中有著廣泛的應用。它作為一種高效、優(yōu)質(zhì)、清潔能源，不僅在工業(yè)與城市民用燃氣中廣泛應

23、用，而且在發(fā)電業(yè)中也越來越發(fā)揮重要作用。天然氣還是很好的化工原料，廣泛應用于合成氨、甲醇、氮肥工業(yè)、合成纖維工業(yè)等；天然氣合成油(GTL)技術，也是天然氣大規(guī)模利用的途徑之一；從天然氣中分離出來的硫磺還可作為硫酸工業(yè)原料。天然氣不僅在燃料、化工原料等方面有諸多優(yōu)點，對天然氣進行處理回收其中的硫磺，提高天然氣資源綜合利用程度，獲得天然氣資源的更大價值，還能保證在儲藏、運輸過程中的安全性，減少大氣污染，對提高天然氣的整體經(jīng)濟效益，都具有重要

24、的現(xiàn)實意義。</p><p>　　1.2研究目的及意義</p><p>　　天然氣作為一種新興能源，在我們的生活中占據(jù)著越來越重要的地位。據(jù)眾多國際權威機構和專家預言：天然氣將逐漸取代石油在能源消耗結構中的地位，到21世紀中期將進入“天然氣世紀”。世界上天然氣的儲量十分豐富，現(xiàn)常規(guī)天然氣的最終可采儲量約為327.4×103m3,而非常規(guī)天然氣資源估計有1397×1012

25、—4430×1012m3,這為天然氣成為一種優(yōu)質(zhì)清潔能源和重要的化工原料提供了資源保障。[1]自地下儲集層沖采出的天然氣中都含有一定的水分和H2S，有機硫等酸性組分，這些組分的存在往往會造成嚴重的后果：</p><p>　　1.水分與天然氣在一定條件下形成氣體水合物而阻塞管路，影響平穩(wěn)供氣；而H2S和有機硫等酸性組分在水的存在下還會腐蝕管路和設備，同時也造成了不必要的動力消耗。</p>&

26、lt;p>　　2. 硫組分中大部分有劇毒，而且還有可能使催化劑催化劑中毒；含硫天然氣燃燒后直接排入大氣，會產(chǎn)生嚴重的SO2環(huán)境污染，產(chǎn)生酸雨等災害，損害大面積農(nóng)作物。</p><p>　　因此，無論是從金屬防腐、環(huán)境保護、人員安全角度考慮，都必須從天然氣中脫除水分和酸氣組分。</p><p>　　另外，從充分回收利用硫資源的角度考慮，天然氣中脫除下來的酸性組分可通過克勞斯硫磺回收工藝

27、生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硫磺。</p><p>　　硫磺是一種重要的基礎化工原料，在國防、農(nóng)業(yè)、化工、輕工、冶金、建材、醫(yī)藥等眾多領域起著至關重要的作用，回收天然氣中的硫資源起到了變廢為寶的作用。隨著石油、天然氣勘探開發(fā)逐步向復雜、高風險油氣藏等領域發(fā)展，一批含硫、高含硫氣田相繼投入開發(fā)(如羅家寨、渡口河、普光等氣田)，一批新的天然氣凈化處理廠將應運而生。目前對天然氣脫硫裝置設計一般采用經(jīng)驗設計方法，該方法在給定工藝指標的前提下

28、，由個人經(jīng)驗與手工查圖相結合的辦法，手算出脫硫裝置中各設備的參數(shù)。[2]該方法不僅設計技術手段落后;對設計者本身的素質(zhì)要求較高;沒有考慮到技術經(jīng)濟指標，不符合成本最低的要求，不能完全貫徹“安全、效益并重”的現(xiàn)代企業(yè)管理思想;而且采用該方法設計出的天然氣脫硫裝置往往存在系統(tǒng)運行不協(xié)調(diào)、不經(jīng)濟的問題。因此天然氣脫硫裝置優(yōu)化設計是當前迫切需要解決的問題。目前國內(nèi)外研究大都停留在對單個設備的模擬和優(yōu)化上，而對整個脫硫裝置系統(tǒng)的優(yōu)化設計研究相對較

29、少。因此，本文將模擬與優(yōu)化技術引入到天然氣脫硫裝置設計過程中，對提高脫硫裝置整體運行效果、降低天然氣處理系統(tǒng)的運行成本具有一定的指導作用。同時本文的研究對降低管道、設備、儀表的腐蝕</p><p>　　1.3我國商品天然氣技術標準</p><p>　　表1.1 商品天然氣的技術標準 （GB 17820-1999）</p><p><b>　　1.4設計依

30、據(jù)</b></p><p>　　該工藝是依據(jù)西南石油大學化學化工學院畢業(yè)設計任務書，按照化學工業(yè)部1988年6月發(fā)布的“化工工廠初步設計內(nèi)容深度的規(guī)定”進行設計的。</p><p><b>　　1.5設計指導思想</b></p><p>　　1.適應化工生產(chǎn)的特點，搞好配套專業(yè)設計，特別是要加強節(jié)能、環(huán)保、安全、消防及工業(yè)衛(wèi)生和勞動

31、保護方面的配套設計。</p><p>　　2.遵照市場經(jīng)濟的規(guī)律，參考有關法規(guī)和標準，精心設計、優(yōu)化設計方案，精打細算，在保證質(zhì)量的前提下，力爭用最少的資金，研究出最合理的優(yōu)秀設計。</p><p><b>　　1.6設計內(nèi)容</b></p><p>　　1.6.1脫硫部分 </p><p>　　1.天然氣脫硫工藝方案的

32、選擇</p><p>　　2.天然氣脫硫工藝工藝參數(shù)的確定</p><p>　　3.天然氣脫硫工藝物料、能量衡算</p><p>　　4.主要工藝設備結構尺寸的設計</p><p>　　5.天然氣脫硫工藝流程圖的繪圖</p><p><b>　　1.6.2脫水部分</b></p>&

33、lt;p>　　1.天然氣脫水工藝方案的選擇</p><p>　　2.天然氣脫水工藝工藝參數(shù)的確定</p><p>　　3.天然氣脫水工藝物料、能量衡算</p><p>　　4.主要工藝設備結構尺寸的設計</p><p>　　5.天然氣脫水工藝流程圖的繪圖</p><p><b>　　1.7主要考慮因素&

34、lt;/b></p><p>　　1.7.1外部工藝因素</p><p>　　如原料氣的組成、壓力、溫度、凈化氣要求的凈化度、壓力、溫度；以及由此而要求的技術條件（如再生蒸汽壓力、貧液入塔溫度等等）。這些因素基本上不取決于脫硫和脫水方法本身。</p><p>　　1.7.2脫硫和脫水方法的內(nèi)部因素</p><p>　　如消耗指標、三廢產(chǎn)

35、生情況、要求的設備型式等等，以及他們與上述外部工藝因素的關系。這些方法的內(nèi)部對工藝流程和設備有直接影響。</p><p>　　1.7.3 經(jīng)濟因素</p><p>　　主要是投資和操作成本，也包括原材料供應情況：</p><p>　　盡管脫硫方法甚多，但對較大型的裝置醇胺法經(jīng)常是優(yōu)先考慮的。這類方法技術成熟，溶劑來源方使，對上述三個方面的影響因素有很大的適應性．是天

36、然氣工業(yè)上最重要的—類方法：據(jù)有關資料介紹，今世界2000多套氣體脫硫裝置中，醇胺法裝置占55％以上。</p><p>　　而在脫水過程中，三甘醇（TEG）脫水的工藝性質(zhì)為連續(xù)性吸收再生，露點降為40到60℃，能耗中等，投資也中等，且沒有環(huán)境問題，所以三甘醇是種很好的脫水方法。</p><p><b>　　2 化學工藝</b></p><p>

37、　　2.1天然氣脫硫脫水工藝研究現(xiàn)狀與進展</p><p><b>　　2.1.1脫硫現(xiàn)狀</b></p><p>　　氣體脫硫是一種古老的工藝，19世紀末英國已開始用干式氧化法從氣流中脫除H2S。目前國內(nèi)外己經(jīng)開發(fā)出許多天然氣脫硫處理工藝方法，這些方法主要分為可再生溶劑法、固定床吸附法、膜分離方法、等三大類工藝流程方法。[3]</p><p>

38、;　　1.可再生溶劑脫硫工藝</p><p>　　可再生溶劑吸收脫除H2S是目前最常用的方法。該方法通過將含有H2S的天然氣與溶劑逆流接觸而達到在吸收塔中將其脫除的目的。同時，吸收了H2S的富液通過熱再生將其去除，然后將溶液冷卻，再重新使用，從而完成整個循環(huán)過程。再生出來的酸氣一般通過Cluas硫磺回收工藝將H2S轉化為單質(zhì)硫，而將其回收利用。常用的可再生溶劑主要有化學溶劑(胺類溶劑和熱碳酸鉀)、物理溶劑、混合溶

39、劑等三大類。[4]</p><p>　　其中化學溶劑(主要是醇胺類)法是目前天然氣脫硫工藝中使用最頻繁的方法。在低操作壓力下，它們比物理溶劑或混合溶劑更為適用。因為此時H2S等酸氣的脫除過程主要是受化學過程控制，而較少依賴于組分的分壓，而且化學溶劑對烴類的溶解度很小，不會造成大的烴損失。清除小規(guī)模的低于15-20噸硫化氫，氧化還原法或胺溶解法已被證明是一個很合適的方法。在脫除過程中，必須把固體硫轉換成硫化氫，以硫

40、在胺溶劑中改良為克勞斯回收法，可用于如凈化廠中的所有克勞斯回收法回收的硫化氫。這個可以表明胺溶液相比氧化還原反應是便宜的。對于高容量的情況，所需要的硫容量是高于20的TPD ，所以胺溶液法加克勞斯硫磺回收法仍舊是最符合經(jīng)濟效益的選擇。[5]</p><p>　　目前工業(yè)中常用的溶劑脫硫方法對比情況如表2.1[6]所示:</p><p>　　表2.1溶劑脫硫方法對比</p>&

41、lt;p>　　2. Sulfinol法工藝</p><p>　　砜胺法凈化天然氣的工藝流程與醇胺法相同，差別僅僅是使用的吸收溶液不同。砜胺法采用的溶液包含有物理吸收溶劑和化學吸收溶劑，物理吸收溶劑是環(huán)丁砜?；瘜W吸收溶劑可以用任何一種醇胺化合物，但常用的是二異丙醇胺(DIPA)和甲基二乙醇胺(MDEA) 。砜胺法溶液的酸氣負荷幾乎正比于氣相中酸氣分壓。因此，處理高酸氣分壓的氣體時，砜胺法比化學吸收法有較高的酸

42、氣負荷。因為砜胺溶液中含有醇胺類化合物，因此凈化氣中酸氣含量低，較易達到管輸要求的氣質(zhì)標準。由于砜胺法兼有物理吸收法和化學吸收法二者的優(yōu)點，因而自1964年工業(yè)化以來發(fā)展很快，現(xiàn)在已成為天然氣脫硫的重要方法之一。但是該方法不能深度脫硫，常用于硫的粗脫，與其它方法配合使用。</p><p><b>　　3.膜分離技術</b></p><p>　　膜分離技術適合處理原料

43、氣流量較低、含酸氣濃度較高的天然氣，對原料氣流量或酸氣濃度發(fā)生變化的情況也同樣適用，但不能作為獲取高純度氣體的處理方法。對原料氣流量大、酸氣含量低的天然氣不適合，而且過多水分與酸氣同時存在會對膜的性能產(chǎn)生不利影響。目前，國外膜分離技術處理天然氣主要是除去其中的CO2，分離H2S的應用相對較少，而且處理的H2S濃度一般也較低，多數(shù)應用的處理流量不大，有些僅用于邊遠地區(qū)的單口氣井。但膜分離技術作為一種脫除大量酸氣的處理工藝，或者與傳統(tǒng)工藝混

44、合使用，則為含高濃度酸氣的天然氣處理提供了一種可行的方法。國外在此方面已作了許多有益的嘗試。尤其是對一些高含量H2S天然氣的處理，獲得了滿意效果。</p><p><b>　　2.1.2脫水現(xiàn)狀</b></p><p>　　天然氣脫水在原理上講有四種方式：直接冷卻、壓縮以后冷卻、吸收和吸附，在工藝上主要有：液體脫水劑(甘醇)法、固體脫水劑(分子劑、鉛土、硅膠)及氯化鈣

45、法。</p><p>　　1. IFPEX一1脫水工藝</p><p>　　法國石油科學院開發(fā)的IFPEXOL工藝是氣體加工領域的一項新工藝，其突出的優(yōu)點是其經(jīng)濟性及對環(huán)境的安全性。IF—PEXOL的基礎是在低溫下使用單一的甲醇溶劑，其技術原理則是利用天然氣凝液回收中的氣體冷卻來同時完成脫水和酸氣脫除中的溶劑處理。IFPIEXOL工藝分兩部分，其中IFPEX—l用于脫水，其工藝過程是：氣體

46、進料向上通過一座接觸塔，在塔內(nèi)與來自冷卻分離器并向下流動的含水溶劑逆流接觸，上升的原料氣從水中完全提出。由于該工藝不蒸發(fā)氣體，因而可減少芳烴的排放。IFPEX—1工藝的操作費用低。能量費用占操作費用的大部分。常用的三甘醇法需要一臺大的輸送高熱物料泵和再生裝置，耗能較多。而IFPIEX—1工藝不需要耗熱只要用一定的電量驅動一臺小低壓泵。若以每千瓦小時的電費為0．05美元及每百萬大卡需要耗燃料費12美元計算，與三甘醇法相比較，IFPIEX—

47、l每年可節(jié)約10萬美元的操作費用。</p><p><b>　　2.三甘醇工藝</b></p><p>　　目前天然氣脫水中應用最多的是三甘醇工藝。在新概念的指導下，這項脫水工藝又有所發(fā)展。研究表明，結構填料在壓力為6．89MPa或更大時進行天然氣脫水表現(xiàn)出極佳的效果。ARCO油氣公司證實，在采用三甘醇脫水相同的工藝條件下，結構填料能夠將塔的規(guī)模減小，容器重量減少，內(nèi)

48、部零件減少，費用降低。目前已進行了兩種類型的結構填料測試。結構填料提供了更大的吸收率、更高的處理量及較低的壓降。</p><p>　　甘醇脫水工藝的另一項改進技術是使用異辛烷、甲苯等作為共沸劑的的Drizo法，其三甘醇貧液濃度可達99．998％，干氣露點可達—73℃，無氣體排放。美國Proses公司擁有的這項Proses技術，氣體處理越大，成本越低，世界上許多國家正在推廣這項技術。</p><

49、p><b>　　3.分子篩</b></p><p>　　分子篩能脫除天然氣中的水、硫化物和其他雜質(zhì)，也可用于酸性天然氣的干燥。目前許多天然氣田都使用分子篩干燥氣體。分子篩能將水脫除很低的水平。在分子篩干燥氣體時，同時吸附了硫化氫，但需注意，在有CO2存在時，H2S可能被催化反應為碳基硫。</p><p>　　特殊的抗酸性分子篩的使用壽命長，能保持其脫水能力。分子

50、篩用于氣體干燥不需要甘醇脫水那樣的預冷卻。隨著天然氣價格的上漲，許多酸性氣田要投入開發(fā)，已考慮選擇用抗酸性分子篩干燥天然氣。</p><p><b>　　4.膜分離工藝</b></p><p>　　20世紀90年代美國天然氣研究院提出的膜分離工藝，是根據(jù)含有水蒸汽、溶解氣的流動氣體通過聚合物薄膜發(fā)生的擴散或滲透，由于不同氣體有不同的溶解度和擴散系數(shù)，氣體通過膜具有不同

51、的移動速度，從而達到分離的目的。</p><p>　　工業(yè)上早期使用的氣體分離膜，成本高、分離能力低，大規(guī)模使用受到限制，隨著膜分離系統(tǒng)分離能力的改進和費用的降低，1987年Permea公司工業(yè)上首先使用膜裝置干燥器來干燥壓縮空氣，能使壓縮空氣的含水量低于lppm。美國天然氣研究院及一些大型石油公司已研究開發(fā)出了用于天然氣干燥的氣體分離膜和膜系統(tǒng)。</p><p>　　由于膜分離法天然氣脫

52、水裝置體積小、結構緊湊、重量輕，減少了海上采油平臺建設的投資費用。美國Grace公司利用卷式膜組件開發(fā)了天然氣水分和酸性氣體脫除的工業(yè)試驗裝置，并在加拿大等地現(xiàn)場進行了試驗，取得了良好效果。近幾年來，挪威AirProducts公司已經(jīng)開發(fā)出適用于海洋開發(fā)平臺的天然氣脫水裝置。</p><p>　　膜分離技術是目前世界上比較先進的技術之一，它具有易于操作、使用壽命長、適應范圍廣、安全可靠、能耗低等技術優(yōu)點。國外的膜

53、分離生產(chǎn)和研發(fā)技術已走在我國的前面，我國的天然氣行業(yè)雖然起步晚，但發(fā)展勢頭猛勁，更需要開發(fā)和應用先進的工藝方法。</p><p>　　2.2選用的工藝及其意義</p><p><b>　　2.2.1脫硫工藝</b></p><p>　　天然氣脫硫工藝的選擇需要考慮很多可變因素，概括起來有如下幾點：1.含硫天然氣的組成、所含雜質(zhì)的類型和濃度；2.

54、脫硫后氣體凈化深度要求；3.酸性氣體加工要求；4.脫硫后氣體的溫度和壓力要求；5.處理氣體的量；6.脫除酸性氣體的選擇性要求；7.含硫天然氣中H2S與CO:的比率;8.建設提交和操作費用。MDEA法是目前相對較好的脫硫工藝方法，它具有：1.對H2S和C02的反應速率相差若干個數(shù)量級，具有很好的選擇吸收能力；2.對酸性氣體的吸收性好，兼有物理和化學吸收，溶劑負載量大，凈化度高；3.在各種醇胺液中，MDEA溶液與酸性氣體的溶解熱最低，吸收與

55、再生間溫差小，再生溫度低，故能耗低;4.穩(wěn)定性好，使用中很少發(fā)生降解，對碳鋼基本無腐蝕；5.MDEA溶液蒸汽壓低，吸收酸性氣體溶劑損失小，工業(yè)裝置上溶解的年更換率為2%一3%。胺液脫除是所有的脫硫方法用完之后才被采用的，以15-20的TPD的選擇性胺液脫硫是很復雜的，且取決于當?shù)氐膲毫?，溫度和硫化氫的腐蝕能力，而成本因素則是MDEA成為最常用的吸收溶劑的一個重要因素。MEA ， MDEA（甲基二乙醇胺）和許多其他化學溶劑也是特殊的胺化學

56、溶劑，二氧</p><p>　　綜上所述，本文擬采用MDEA法選擇性脫硫工藝作為本文的研究對象。</p><p><b>　　2.2.2脫水工藝</b></p><p>　　目前天然氣脫水中應用最多的是三甘醇工藝。在新概念的指導下，這項脫水工藝又有所發(fā)展。研究表明，結構填料在壓力為6．89MPa或更大時進行天然氣脫水表現(xiàn)出極佳的效果。ARCO油

57、氣公司證實，在采用三甘醇脫水相同的工藝條件下，結構填料能夠將塔的規(guī)模減小，容器重量減少，內(nèi)部零件減少，費用降低。目前已進行了兩種類型的結構填料測試。結構填料提供了更大的吸收率、更高的處理量及較低的壓降。故本次擬設計采用三甘醇作為脫水劑。</p><p>　　2.3選定方案的主要研究內(nèi)容</p><p>　　1.根據(jù)生產(chǎn)的方法來確定精制方案。</p><p>　　2.

58、對天然氣脫硫脫水車間進行工藝計算，對主題設備進行選型，設計最優(yōu)的工藝流程，使天然氣被充分凈化，且MDEA溶液和TEG溶液達到最高的回收率。</p><p>　　3.對天然氣脫硫和脫水的吸收塔進行設計并畫出其設備圖，然后畫出天然氣脫硫脫水車間的工藝流程圖。</p><p>　　4.總結本文的研究結果，并提出建議并編輯說明書。</p><p><b>　　2.

59、4生產(chǎn)制度</b></p><p>　　本車間為間歇操作、連續(xù)生產(chǎn)的車間，每年以300天、7200小時計，每日三班，每班8小時的連續(xù)生產(chǎn)。</p><p>　　2.5主要原料及其規(guī)格</p><p>　　表2.2 原料氣規(guī)格表</p><p><b>　　2.6產(chǎn)品規(guī)格 </b></p><

60、;p>　　設計要求凈化氣氣質(zhì)條件：H2S≤20mg/m3，CO2含量≤3% 。[8]</p><p>　　2.7生產(chǎn)方法及工藝流程</p><p>　　2.7.1脫硫工藝流程概述</p><p><b>　　1.工藝參數(shù)的估計</b></p><p>　　凈化氣出吸收塔的溫度估計：一般比原料氣進吸收塔溫度高8-17

61、℃或比貧液溫度高0-8℃。這里取比原料氣溫度高14.1℃即：35℃。</p><p>　　吸收塔塔底富液溫度的估計：由于MDEA吸收H2S的過程是放熱過程，該溫度比一般入口氣高10-25℃，這里取14.50℃，則富MDEA溶液為34℃。</p><p>　　離開換熱器的富液溫度估計：為減輕腐蝕和富液酸氣的解吸，一般貧富液不需要大面積的換熱，設計時溫度一般取55-94℃。這里取60℃。<

62、;/p><p><b>　　2.過程描述</b></p><p>　　溫度為25℃，壓力為5480KPa的原料氣先經(jīng)過入塔分離器，除去天然氣中夾帶的液體和固體顆粒；然后氣體進入吸收塔底部，與41.82℃的MDEA溶液逆流相接觸，脫除其中的硫化氫。從塔底出來的富MDEA溶液先經(jīng)過閃蒸罐，使富液中夾帶的雜質(zhì)閃蒸出來，再經(jīng)過換熱器使富液的溫度升到60℃后進入再生塔，使之與逆流的

63、蒸汽及氣提氣相接觸，從而解吸出富液中的H2S。[8]從再生塔底部出來的貧液經(jīng)過冷卻器冷卻至41.82℃后進入吸收塔上端，進行吸收—再生的循環(huán)過程。從塔頂出來的達到凈化要求的35℃凈化氣完成此工藝。</p><p><b>　　3.工藝流程簡圖</b></p><p>　　圖2.1 天然氣脫硫流程簡圖</p><p>　　入口分離器；2—吸收塔；

64、3—閃蒸罐；4水冷器；5—增壓泵；6—貧富換熱器；</p><p>　　7—再生塔；8—重沸器；9—冷凝器；10—回流泵；11—回流罐； </p><p>　　4.主要設備工藝參數(shù)的選擇</p><p>　　表2.3 操作參數(shù)表</p><p>　　5. MDEA法的一般操作問題</p><p><b>　　

65、(1)腐蝕</b></p><p>　　在醇胺法裝置的操作中，最嚴重的問題是腐蝕，這一問題已引起了廣泛的注意。</p><p>　　醇胺系統(tǒng)主要的腐蝕劑是酸性氣體本身。特別在使用MDEA溶液的裝置中，腐蝕隨著溶液中酸性氣體濃度的增加而增強。游離的或化合的CO2能引起嚴重腐蝕，而在高溫以及有水存在時尤其嚴重。</p><p>　　H2S像酸一樣地與碳鋼作用

66、，隨后形成不溶的硫化亞鐵。硫化亞鐵在金屬表面上形成膜，但此膜粘附得并不緊密，所以對進一步腐蝕起的保護作用不大。同時發(fā)現(xiàn)在主要處理CO2的裝置中，有很少H2S存在時，的確可以減少腐蝕作用。第二個重要的腐蝕劑是溶劑的分解產(chǎn)物。這種分解產(chǎn)物是溶劑和進料氣體組分的不可逆造成的。在過程循環(huán)的某些部分，由于存在氧與溶液接觸，也會促使某種情況的嚴重腐蝕。溶液中的懸浮固體即硫化鐵的侵蝕，以及溶液在換熱器管子和管路中高速流動，都會加快腐蝕。在此條件下，阻

67、止了硫化鐵的形成，并且鐵由于和H2S反應而被連續(xù)的脫落下來。</p><p>　　為減輕腐蝕作用，通常采用以下幾種措施：1.再沸器中溶液的溫度與再沸器中所用蒸氣的溫度盡可能低。2.避免用高溫載熱體，以使金屬壁面的溫度維持最低。3.壓力再生而產(chǎn)生的高溫會引起再沸器的壓力應維持得盡可能低些。4.為了防止氧氣進入系統(tǒng)，使所有會暴露在大氣的溶液界面上有一層惰性氣體覆蓋，并使泵的入口處維持適當正壓。5.連續(xù)除去懸浮固體與分

68、解產(chǎn)物往往有助于降低腐蝕作用。6.在某些情況下，在循環(huán)胺液中加入苛性鈉，可使腐蝕顯著減輕。7.使用腐蝕抑制劑，包括高分子胺和重金屬鹽。[4]</p><p><b>　　(2)發(fā)泡</b></p><p>　　在吸收塔中，常常會遇見醇胺溶液的發(fā)泡問題，而且在解吸塔中也可能發(fā)生，嚴重時會引起沖塔。發(fā)泡通常是由于溶液中的雜質(zhì)引起的。溶液發(fā)泡會導致脫硫裝置處理能力嚴重下降，

69、胺液再生不合格，脫硫效率達不到設計標準，凈化氣中H2S含量超標，溶液損失增加等。解決辦法通常有：1.必須對原料氣在吸收塔前進行分離，以除去游離液體。2.保持貧胺液的溫度比進口氣高5～10℃，可以防止進口氣中的輕質(zhì)烴組分凝結下來。3.溶液中的固體顆?？梢越璺至鬟B續(xù)過濾方式而除去。</p><p>　　2.7.2脫水工藝流程概述</p><p><b>　　1.過程描述</b&

70、gt;</p><p>　　三甘醇脫水由高壓吸收系統(tǒng)及低壓再生系統(tǒng)兩部分組成。來自脫硫裝置的濕凈化天然氣經(jīng)原料分離器自吸收塔下部進入吸收塔，由于進入吸收塔的氣體不允許含有游離液體（水與液烴）、化學劑、壓縮機潤滑油及泥沙等物，所以，濕天然氣進入裝置后，先經(jīng)過進口氣滌器除去游離液體和固體雜質(zhì)。如果天然氣中雜質(zhì)過多，還要采用過濾分離器。進口氣滌器頂部設有捕霧氣（除沫器），用來脫除出口氣體中攜帶的液滴。</p>

71、;<p>　　由進口氣滌器頂部分出的濕天然氣進入吸收塔底部，向上通過各層塔板，與向下流過各層塔板的甘醇溶液逆向接觸時，使氣體中的水蒸氣被甘醇溶液所吸收。吸收塔頂部設有捕霧氣（除沫器），用來脫除出口氣中攜帶的甘醇溶液液滴，減少甘醇損失。離開吸收塔的干氣經(jīng)過氣體/貧甘醇換熱器（貧甘醇冷卻器），用來冷卻進入吸收塔的甘醇貧液（貧甘醇）。然后，經(jīng)產(chǎn)品氣分離后，調(diào)壓、計量后進入管道外輸。</p><p>　　經(jīng)

72、氣體/貧甘醇換熱器冷卻后的貧甘醇進入吸收塔頂部，由頂層塔板依次經(jīng)各層踏板流至底層塔板。底層塔板的溢流管上裝有液封槽，用以對塔板進行液封。吸收了天然氣中水蒸氣的甘醇溶液（富甘醇）從吸收塔底流出，先經(jīng)高壓過濾器除去由進料氣帶入的固體雜質(zhì)，再與再生好的熱甘醇貧液（熱貧甘醇）換熱后進入閃蒸分離器（閃蒸罐），經(jīng)過低壓閃蒸分離，分出被甘醇溶液吸收的烴類氣體。</p><p>　　從閃蒸分離器底部排出的富甘醇依次經(jīng)過纖維過濾器

73、（固體過濾器）和活性炭過濾器除去甘醇溶液在吸收塔中吸收與攜帶過來的少量固體、液烴化學劑及其它雜質(zhì)。這些雜質(zhì)可以引起甘醇溶液氣泡、堵塞再生系統(tǒng)的精餾柱（通常是填料柱），還可使重沸器的火管結垢。由纖維過濾器和活性炭過濾器來的富甘醇經(jīng)貧/富甘醇換熱器預熱后，進入重沸器上部的精餾柱中。精餾柱一般充填陶瓷的英特洛克斯（Intalox）填料。富甘醇在精餾柱內(nèi)向下流入重沸器時，與由重沸器中氣化上升的熱甘醇蒸汽和水蒸氣接觸，進行傳熱和傳質(zhì)。精餾柱頂部裝

74、有回流冷凝器，以在精餾柱頂部產(chǎn)生部分回流?；亓骼淠骺梢圆捎每諝饫鋮s，也可以采用冷的富甘醇冷卻。從富甘醇中氣化的水蒸氣，最后從精餾柱頂部排至大氣中。</p><p>　　從精餾柱流入重沸器的富甘醇，在重沸器中被加熱到177～204℃左右，以便充分脫除所吸收的水蒸氣，并使甘醇溶液中的甘醇濃度提濃到99%（w）以上。再生好的熱貧甘醇由重沸器流經(jīng)貧/富甘醇換熱器等冷換設備進行冷卻。當采用裝有換熱盤管的緩沖罐時，熱貧甘醇

75、則由重沸器的溢流管流入緩沖罐中，與流經(jīng)緩沖罐內(nèi)換熱盤管的冷富甘醇換熱。緩沖罐也起甘醇泵的供液罐作用。離開貧/富液換熱器（或緩沖罐）的貧甘醇經(jīng)甘醇泵加壓后去氣體/貧甘醇換熱器進一步冷卻，然后再進入吸收塔頂部循環(huán)使用。</p><p><b>　　2.主要設備作用</b></p><p>　　甘醇泵：輸送設備，輸送貧甘醇入吸收塔。</p><p>

76、　　再沸器：加熱富液，進行蒸餾。</p><p><b>　　緩沖罐：儲存液體</b></p><p>　　過濾器：除去TEG溶液中的固體粒子和溶解性雜質(zhì)。溶液中固體含量應低于0.01％(質(zhì)量分數(shù))，以防止磨損泵、堵塞換熱設備、污染塔盤或填料、導致溶液發(fā)泡。</p><p>　　貧液冷卻器：冷卻貧甘醇以達到需要的溫度</p>&l

77、t;p>　　貧/富液換熱器：控制進閃蒸罐和過濾器的富液溫度，并回收貧液的熱量。一般讓富液升溫至148℃左右進再生塔，以減輕重沸器的熱負荷。</p><p>　　原料氣分離器：分離原料氣夾帶的固體或液滴。如砂子、管線腐蝕產(chǎn)物、液烴以及井下作業(yè)用的化學藥劑等。</p><p><b>　　3.保持甘醇潔凈</b></p><p>　　防止或減

78、緩甘醇損失過大和設備腐蝕的關鍵是保持甘醇潔凈，實際上，甘醇在使用過程中將會受到各種污染，具體方法如下：1.氧氣串入系統(tǒng)：含有氧氣會使甘醇氧化變質(zhì)，生成腐蝕性有機酸，上部空間應該采用微正壓的干氣或氮氣液封；2.降解：富甘醇再生時，溫度過高會降解變質(zhì)。重沸器的溫度低于℃；3.PH值降低：當天然氣中有硫化氫或二氧化碳時，通常應先脫硫，后脫水。如果酸性天然氣先脫水，用來脫水的甘醇就會呈現(xiàn)酸性并具有嚴重的腐蝕性；4.鹽污染：鹽分沉積在重沸器火管表

79、面可以產(chǎn)生熱斑并使火管燒穿，還可以建廢甘醇復活設施或離子交換樹脂床層，生成的水應經(jīng)過一個過濾器分出，以防止其進入吸收塔內(nèi)；5.起泡：吸收塔內(nèi)氣體流速過高是甘醇起泡的物理原因，甘醇被固體雜質(zhì)、鹽分、緩蝕劑和液烴污染，則是其起泡的化學原因。</p><p><b>　　3 技術經(jīng)濟分析 </b></p><p>　　3.1技術經(jīng)濟分析說明</p><p

80、>　　3.1.1技術經(jīng)濟依據(jù)</p><p>　　本技術經(jīng)濟分析主要依據(jù)國家紀委頒發(fā)的計算[1987]1359號《關于印發(fā)建設項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)的通知》以及1988年有國家經(jīng)委印發(fā)試行的《工業(yè)企業(yè)技術改造項目的經(jīng)濟評價方法教程》，同時參照了化工部有關文件的規(guī)定確定的。</p><p>　　3.1.2生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案</p><p>　　生產(chǎn)規(guī)模：日處理量

81、100萬方天然氣</p><p>　　產(chǎn)品方案：全部用于供應生活用氣</p><p><b>　　3.1.3實施進度</b></p><p>　　本項目擬半年建成，生產(chǎn)期按20年計算，整個計算期為21.5年。</p><p>　　3.1.4總投資估算</p><p><b>　　3.1.

82、4.1投資</b></p><p>　　基本建設投資5000萬元，資金全部由信托公司和財政貸款，利息13.5%。</p><p>　　3.1.4.2流動資金估算</p><p>　　流動資金按總成本的25%計，為1250萬元，向財政貸款，利息13.5%。</p><p>　　3.1.4.3職工人數(shù)及工資總額</p>

83、<p>　　本項目職工定員為30人，根據(jù)勞動局工資管理條例，工資額按每人每年40000元計算。</p><p><b>　　3.2財務評價</b></p><p>　　3.2.1生產(chǎn)成本估算</p><p>　　3.2.1.1原料成本</p><p>　　按生產(chǎn)費用要素直接計算天然氣脫硫脫水的成本</p&

84、gt;<p>　　表3.1 原料成本估算表</p><p>　　3.2.1.2燃燒動力費</p><p>　　年燃燒動力費為100萬元</p><p>　　3.2.1.3固定資產(chǎn)原值</p><p>　　固定資產(chǎn)形成率按90%計</p><p>　　固定資產(chǎn)原值=基本建設投資×90%=50000

85、×90%=45000萬元</p><p>　　3.2.1.4銷售費</p><p>　　根據(jù)市場調(diào)查得，天然氣的價格為2.05元/m3</p><p>　　故年銷售收入=2.05×3.48×107=7000萬元</p><p>　　銷售費按銷售收入的1%計，則銷售費=7000×1%=70萬元</p

86、><p>　　表3-2 總成本估算表</p><p><b>　　單位：萬元</b></p><p><b>　　3.3贏利分析</b></p><p>　　社會折現(xiàn)率：該參數(shù)與銀行貸款利息有關，現(xiàn)在工業(yè)貸款利率為13.5%，故取社會折現(xiàn)率為13.5%。</p><p>　　由前

87、面知，此項目初始投資為5億元，年銷售收入為7000萬元，年折舊費為58.5萬元，計算期為14年，年經(jīng)營成本1152萬元，綜合稅率為50%，計算內(nèi)部收益率(IRR)為：</p><p>　　(1)方案第t年(t=1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14)的凈現(xiàn)金流量CFt為：</p><p>　　CFt=(7000-1152-58.5)×(1-50%)+58

88、.5=2953.25萬元</p><p>　　而方案第零年的凈現(xiàn)金流量CF0為：</p><p>　　CF0=-5000萬元</p><p>　　(2)對應于收益率I的方案凈現(xiàn)值計算公式為：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　(3)取不同的收益率進行試算</p>

89、;<p>　　i1=64%,NPV1=3.975萬元</p><p>　　i2=65%,NPV2=-2.678萬元</p><p>　　由計算結果知，令i1=64%,i2=65%,則有NPV1=3.975萬元，NPV2=-2.678萬元，i2-i1=1%，說明滿足線性插值法條件。</p><p>　　(4)用線性插值法求IRR</p>&

90、lt;p>　　IRR=64%+(64%-65%)×3.975/(3.975+2.678)=63.4%</p><p>　　由于IRR=63.4%>14.5%，說明該項目在經(jīng)濟上是合算的，方案可接受。</p><p><b>　　4.節(jié)能優(yōu)化</b></p><p><b>　　4.1最優(yōu)化方法</b>

91、</p><p>　　在工程設計、生產(chǎn)技術、科學試驗和計劃管理等許多方面，人們總想采取各種措施以最小的代價獲得最大的效益。對于這類問題，人們經(jīng)過長期的數(shù)學歸納和提煉，形成了最優(yōu)化理論。優(yōu)化設計理論和方法用于工程設計是在60年代后期開始的，國內(nèi)則從70年代中期才開始有關研究。對于工程領域而言，最優(yōu)化就是以降低生產(chǎn)成本或增加利潤為主要目標，同時考慮自然環(huán)境保護、過程的安全性和可靠性等因素。[10]雖然最優(yōu)化方法發(fā)展歷

92、史不長，但進步非?？?，優(yōu)化設計理論、方法在飛機、運輸、石油、電力等領域得到了廣泛應用，取得了顯著的技術、經(jīng)濟效益。該方法不僅可以降低工程投資費用、縮短設計周期，而且使設計者從大量繁瑣的計算中解脫出來，大大提高設計效率，降低設計成本。</p><p>　　4.2優(yōu)化問題求解方法</p><p>　　上世紀50年代以前用于解決最優(yōu)化問題的數(shù)學方法僅限于古典的微分法。</p>&l

93、t;p>　　近來，由于微型電子計算機發(fā)展和實際需要，最優(yōu)化理論和方法得到了飛速發(fā)展。根據(jù)目標函數(shù)的數(shù)學特點，優(yōu)化問題可分為線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃問題。性規(guī)劃問題的方法已相當成熟，通常采用單純形法。求解非線性問題的方法分為兩大類:</p><p><b>　　1.間接優(yōu)化方法</b></p><p>　　即按照目標函數(shù)極值點的必要條件，用數(shù)學分析的方法求或者按照充分

94、條件和問題的實際物理意義間接地確定最優(yōu)解。</p><p><b>　　2.直接尋優(yōu)方法</b></p><p>　　它利用函數(shù)在某一局部區(qū)域的性質(zhì)或一些已知點的數(shù)值，定下一步計算的點，這樣一步步搜索、逼近，最后達到最優(yōu)點。雖然優(yōu)化問題的求解方法種類很多，但它的一般求解步驟可以分為:</p><p>　　(1) 對過程進行分析，列出全部過程變量

95、。</p><p>　　(2) 確定優(yōu)化目標，建立目標函數(shù)與過程變量之間的關系。</p><p>　　(3) 建立優(yōu)化過程的數(shù)學模型和外部約束，確定優(yōu)化決策變量。</p><p>　　(4) 如果優(yōu)化問題過于復雜，則需要將系統(tǒng)分成若干個子系統(tǒng)分別進行優(yōu)化，或目標函數(shù)和模型進行簡化。</p><p>　　(5) 選用合適的計算方法進行求解，并對

96、得到的最優(yōu)解進行檢驗。</p><p><b>　　5. 工藝計算</b></p><p>　　5.1天然氣氣質(zhì)條件與要求</p><p>　　1. 濕氣處理量：100×104 Nm3/d </p><p>　　2. 濕氣溫度、壓力</p><p>　　原料氣溫度：25℃；原料氣壓力：5

97、480Kpa</p><p><b>　　5.2脫硫工藝計算</b></p><p>　　5.2.1進料量的計算</p><p>　　由原料氣的組成和平均摩爾質(zhì)量計算公式5-1可計算出進塔原料氣的平均摩爾質(zhì)量：</p><p><b>　　(5.1) </b></p><p>

98、;　　式中：——平均摩爾質(zhì)量，</p><p><b>　　——組分的摩爾組成</b></p><p>　　——組分的摩爾質(zhì)量，</p><p>　　表5.1進塔的平均摩爾質(zhì)量計算</p><p>　　故塔底原料氣平均摩爾質(zhì)量：</p><p>　　則將處理量轉化為小時處理量為：</p>

99、;<p>　　式中：單位不作特別說明時表示，即在0℃，1atm 時的氣體體積，以后計算時都按照此標準。</p><p>　　在標準狀況下（ 0℃ 1atm ）1氣體的體積為，則一般在壓力，溫度下的體積由一下公式得：</p><p><b>　　(5.2)</b></p><p><b>　　(5.3)</

100、b></p><p>　　式中：T——溫度 0℃</p><p><b>　　P——壓強 </b></p><p>　　N——氣體的物質(zhì)的量 </p><p>　　V——氣體的體積 </p><p>　　Q——氣體的體積流量 </p><p>　　F

101、——氣體的摩爾流量 </p><p>　　5.2.2吸收塔物料衡算和熱量衡算</p><p>　　5.2.2.1計算依據(jù) </p><p>　　1．塔氣的組成由設計任務書可得，由組成可求得各組分的流量。</p><p>　　2．來自預分離器的原料氣進入吸收塔的溫度：25℃，壓力4.5。出塔凈化氣的溫度與進塔貧胺液溫度差不多，假設35℃，則出

102、塔壓力為4.47。</p><p>　　3．入塔胺液（MDEA）的溫度：34℃，質(zhì)量分數(shù)45％。</p><p>　　4．出塔凈化氣中硫化氫的含量≤20mg/m3，二氧化碳≤3％（V）注：％（V）表示體積百分數(shù)</p><p>　　5.2.2.2物料衡算</p><p>　　1.吸收塔進口原料氣各組分的流量</p><p&

103、gt;　　組分：組成總摩爾流量=各組分摩爾質(zhì)量各組分質(zhì)量</p><p>　　表5.2原料氣各組分的摩爾質(zhì)量</p><p><b>　　H2S：</b></p><p><b>　　CO2：</b></p><p><b>　　N2： </b></p><

104、p><b>　　C1：</b></p><p><b>　　C2：</b></p><p><b>　　C3：</b></p><p><b>　　C4：</b></p><p><b>　　C5：</b></p>

105、<p>　　C6： </p><p><b>　　He：</b></p><p>　　2.塔頂加入胺液量的計算</p><p>　　當H2S的分壓： Ps=0.00968×4.5Mpa=0.044Mpa</p><p>　　當CO2的分壓： Ps=0.0252×4.5

106、Mpa=0.113Mpa</p><p>　　由于MDEA對CO2選擇性吸收，吸收因子為2～3.5，由經(jīng)驗值取3。故</p><p>　　故脫除的摩爾分數(shù)為：0.33327×0.0252=0.00839</p><p>　　脫除酸氣量： 1861.6×0.0839+1861.1×0.00968=18.02Kmol/h</p>

107、<p>　　MDEA的酸氣負荷由《天然氣處理與加工》可查得在0.3～0.58之間，取N=0.4[2]</p><p>　　則MDEA的循環(huán)量：</p><p><b>　　總的胺液循環(huán)量：</b></p><p>　　由經(jīng)驗公式，45﹪MDEA的密度：</p><p><b>　?。ǎ?lt;/b

108、></p><p>　　T按照吸收塔的平均溫度38℃計算：</p><p>　　若考慮胺液的損失，胺液的循環(huán)量為 即：</p><p>　　3.塔底富液的組成及流量</p><p>　　天然氣惰性氣體組分在胺液中的溶解量，由經(jīng)驗值可得甲烷和乙烷的溶解度約為：0.85估算。</p><p>　　即溶解于胺液的甲

109、烷和乙烷為：</p><p>　　則塔底富液中各組分的含量為：</p><p>　?。?（全部被吸收）</p><p><b>　?。?</b></p><p>　　： </p><p>　?。?</p><p>　

110、?。?</p><p>　　、、、在原料氣中的含量少故在計算是忽約。</p><p>　　4.出塔氣的組成和流量算</p><p>　　干氣組成：除上述吸收了的則為出塔干氣的流量</p><p>　?。?</p><p>　?。?</p><p&

111、gt;　?。?</p><p>　?。?</p><p>　?。?</p><p>　　： </p><p>　?。?</p><p>　?。?</p><p>　?。?

112、 </p><p><b>　　干氣的總量為：</b></p><p>　　32.84+27.59+1627.7+68.15+12.29+5.6+2.36+3.31+0.558+9.31=1834.69</p><p><b>　　根據(jù)安施尼方程式：</b></p><p><

113、b>　　(5.4)</b></p><p>　　式中，P——飽和蒸汽壓，mmHg</p><p><b>　　T——溫度，℃</b></p><p>　　A，B，C——安施尼常數(shù)</p><p>　　由天然氣加工工程查得水和MDEA的A、B、C、見表5.3[11]</p><p>

114、;　　表5.3水和MDEA安施尼常數(shù)</p><p>　　34℃時將A、B、C帶入5-4式可得飽和蒸汽壓為：</p><p><b>　　水： </b></p><p><b>　　MDEA：</b></p><p>　　表5.4吸收塔的物料衡算匯總</p><p>　　5

115、.2.2.3熱量衡算</p><p>　　1.入塔氣帶入的熱量</p><p>　　表5.5原料氣組分熱容參數(shù)</p><p>　　各組分在25℃的摩爾熱容：</p><p><b>　　(5.5)</b></p><p>　　式中：Cp——氣體熱容，</p><p>　　

116、根據(jù)上述數(shù)據(jù)和熱容計算公式，可計算出氣體在0℃，25℃，34℃，43℃時的熱容見下表5.6</p><p><b>　　表5.6熱容計算值</b></p><p>　　根據(jù)表5.3可計算出各溫度段的平均熱容見表5.7</p><p><b>　　表5.7平均熱容</b></p><p>　　入塔原料

117、氣帶入的熱量：</p><p>　　Q1=(18.02×33.11815+46.91×97.1479+28.85×29.018+1673.8×34.24075+69.25×51.0633+12.29×72.4432+5.6×97.4072)×(25-0)=1.70×106 </p><p>　　2.入

118、塔胺液帶入的熱量：由45％MDEA的熱容：</p><p>　　式中Cp——45％MDEA的熱容，KJ/(KJ·K) </p><p><b>　　T——溫度</b></p><p><b>　　34℃時熱容為：</b></p><p><b>　　KJ/(KJ·K)&

119、lt;/b></p><p>　　Q2= 13204.2×3.54×(T-0)=1.72×106KJ/h</p><p>　　3.塔頂凈化氣帶出的熱量：</p><p>　　Q3=(0×33.212+32.84×101.6+27.59×29.043+1672.29×34.53+68.15&#

120、215;51.65+12.29×73.32+5.6×98.514)×(34-0)=2.24×106KJ/h</p><p><b>　　4.反應熱容熱解</b></p><p>　　由《天然氣凈化工藝》查得：</p><p>　　、、MDEA的反應熱分別為： </p><p>

121、　　Q4=18.02×41.02＋14.07×61.5=1599MJ=1.60×106KJ</p><p><b>　　5.出塔熱量</b></p><p>　　Q5=14520.28×3.5355×(t-0)</p><p>　　由熱量守衡：Q1+Q2 +Q4 =Q3 +Q5將前面計算得到的

122、代入即可計算得：吸收塔底富液溫度為t=54.15℃,即 t=55℃</p><p><b>　　5.2.3閃蒸計算</b></p><p>　　5.2.3.1計算依據(jù)</p><p>　　1.閃蒸壓力：0.5Mpa, 溫度60℃。</p><p>　　2.進口物料來自貧富換熱器與吸收塔的富液相同，溫度60℃。</