貧天然氣分離凈化過程模擬與優(yōu)化

【摘要】：中國海洋石油化學股份有限公司富島一期化肥裝置，以涯城13-1氣田天然氣為原料，采用烴類蒸汽轉化技術生產(chǎn)30萬噸/年合成氨、52萬噸/年尿素。涯城13-1天然氣組分中含甲烷83%，總含烴達91%，另含少量的CO_2、N_2等，熱值約8650Kcal/Nm~3（簡稱富氣）。隨著13-1氣田枯竭及供氣合同到期，而新南海中生層氣田開發(fā)還需七、八年，因此近年富島一期化肥原料替代已十分迫切。 目前海南已開采出的樂東氣田、東方氣田天然氣的量可滿足富島一期化肥近幾年過渡使用，但該氣田的天然氣高含20%CO_2、高含16%N_2，CH4含量僅60~64%左右，熱值約為5560Kcal/Nm~3（簡稱貧氣）。使用貧氣替代富氣，需要對現(xiàn)有的合成氨裝置進行大的技術改造，這將花費較長的時間與資金，影響生產(chǎn)產(chǎn)量和開車成本。因僅是幾年時間的過渡，公司希望以較少的投入及較短的時間完成改造任務，對替代工藝路線方案進行研究，提出最好將貧氣分離凈化后達到原富氣的組分，現(xiàn)有裝置不做改動。為此，需對貧天然氣分離凈化工藝進行研究。脫除貧天然氣中高含的CO_2和N_2。本文在比較不同脫碳、脫氮方法的基礎上，采用先進的aMDEA法脫除貧天然氣中二氧化碳、深冷脫氮的方法。 首先采用化工流程模擬軟件PROⅡ中自帶的熱力學方法Amine法對工廠現(xiàn)有工業(yè)裝置aMDEA法脫除合成氣中二氧化碳進行模擬計算，計算值與工廠實際運行結果吻合較好。在此基礎上，采用Amine熱力學方法對aMDEA法脫除貧天然氣中二氧化碳的流程進行模擬與優(yōu)化，得到優(yōu)化的工藝參數(shù)：貧天然氣進料溫度32℃，貧液進料溫度50℃，半貧液進料溫度75℃，貧液液氣比1：1.2～1.3，半貧液液氣比1：8.5～9.5，吸收塔理論板數(shù)20塊，吸收塔壓力2900Kpa，貧液進料板數(shù)3，半貧液進料板數(shù)10，解吸塔理論板數(shù)17，解吸塔壓力172Kpa。 對脫碳后合成氣脫水后，采用SRK熱力學方法對工廠現(xiàn)有工業(yè)裝置采用深冷分離方法脫氮模擬計算，計算值與工廠實際運行結果吻合較好。在此基礎上，采用SRK熱力學方法對貧天然氣深冷分離精餾塔參數(shù)、不同脫氮流程進行模擬計算與優(yōu)化。結果為：精餾塔理論板數(shù)20塊左右，回流比3.3～3.5，精餾壓力為脫碳壓力或略低于脫碳壓力，采用雙塔脫氮流程，具有運行費用低的特點。 【關鍵詞】：貧天然氣 脫CO_2 脫N_2 分離凈化 能耗分析
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TE644
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 文獻綜述10-23
• 1.1 貧、富天然氣替代研究基礎數(shù)據(jù)10-11
• 1.2 富島一期化肥合成氨裝置工藝現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 原料天然氣脫硫11-12
• 1.2.2 天然氣轉化12-13
• 1.2.3 一氧化碳變換13
• 1.2.4 CO_2 脫除13
• 1.2.5 合成氨13-14
• 1.3 酸性氣體脫除工藝技術方案的比較與選擇14-20
• 1.3.1 幾種脫碳工藝技術簡介14-16
• 1.3.2 幾種工藝技術比較16-20
• 1.3.3 幾種工藝技術選擇20
• 1.4 深冷脫氮工藝技術簡述20-22
• 1.5 課題研究內(nèi)容與意義22-23
• 第二章 貧天然氣脫碳過程模擬與優(yōu)化23-30
• 2.1 前言23
• 2.2 脫碳、脫氮模擬流程的建立23-25
• 2.2.1 PROⅡ流程模擬概述23
• 2.2.2 畫流程圖23
• 2.2.3 選擇單位制23-24
• 2.2.4 定義組分數(shù)24
• 2.2.5 選擇熱力學方法24
• 2.2.6 輸入物流數(shù)據(jù)24-25
• 2.2.7 輸入工藝條件25
• 2.2.8 運行模擬25
• 2.3 AMDEA 法脫碳工藝參數(shù)優(yōu)化25-29
• 2.3.1 二段塔板數(shù)對吸收塔二段尾氣中二氧化碳含量的影響25
• 2.3.2 半貧液進料溫度對吸收塔二段尾氣中二氧化碳含量的影響25-26
• 2.3.3 液氣比對吸收塔二段尾氣中二氧化碳含量的影響26
• 2.3.4 MDEA 濃度對吸收塔二段尾氣中二氧化碳含量的影響26
• 2.3.5 總理論塔板數(shù)對吸收塔合成氣脫碳的影響26-27
• 2.3.6 總理論板數(shù)對解吸塔再沸器負荷的影響27
• 2.3.7 貧天然氣脫碳壓力的影響27-28
• 2.3.8 貧天然氣脫碳程度的影響28-29
• 2.4 小結29-30
• 第三章 貧天然氣脫氮精餾塔模擬與優(yōu)化30-35
• 3.1 前言30
• 3.2 深冷脫氮熱力學方法的確定與模擬計算30
• 3.3 深冷脫氮工藝參數(shù)的優(yōu)化30-34
• 3.3.1 凈化氣中氮含量的影響30-31
• 3.3.2 甲烷回收率的影響31-32
• 3.3.3 進料壓力的影響32
• 3.3.4 進料溫度的影響32-33
• 3.3.5 塔操作壓力的影響33
• 3.3.6 理論塔板數(shù)的影響33-34
• 3.4 小結34-35
• 第四章 貧天然氣脫碳、脫氮流程模擬與運行費用比較35-49
• 4.1 前言35
• 4.2 深冷分離脫氮流程的優(yōu)化35-40
• 4.2.1 單塔分離得到含 0.5%甲烷的純氮35-37
• 4.2.2 雙塔分離流程的確定37-39
• 4.2.3 無廢氣排放的雙塔流程39-40
• 4.3 不同脫碳脫氮流程的比較40-48
• 4.3.1 貧天然氣粗脫碳、二段轉化富氧工藝流程40-42
• 4.3.2 貧天然氣精脫碳、脫氮工藝流程42-45
• 4.3.3 貧天然氣部分脫氮、二段部分富氧工藝45-48
• 4.4 小結48-49
• 第五章 結論與展望49-50
• 5.1 結論49
• 5.2 展望49-50
• 參考文獻50-52
• 致謝52-53
• 個人簡歷53

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