LNG裝置中天然氣深度凈化處理技術(shù)研究

【摘要】：液化天然氣裝置一般包括凈化單元、液化單元及儲(chǔ)存單元。天然氣在進(jìn)入液化單元前,必須經(jīng)過凈化單元深度脫除天然氣中的二氧化碳、水分、硫化氫、重?zé)N和汞等雜質(zhì),以免這些雜質(zhì)腐蝕設(shè)備或在低溫狀態(tài)下凍結(jié)而堵塞管道和閥門,從而保證低溫液化裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。本文基于內(nèi)蒙某日處理量為10萬(wàn)方的天然氣液化項(xiàng)目,對(duì)其深度脫酸性氣體技術(shù)、深度脫水干燥技術(shù)進(jìn)行一系列的基礎(chǔ)研究,為L(zhǎng)NG裝置中的天然氣深度凈化單元的設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)及技術(shù)支持。 本文分析了天然氣脫酸和脫水的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,分別闡述了各種預(yù)處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn),確定了LNG裝置中天然氣深度凈化的工藝流程,并對(duì)脫酸和脫水的工藝流程進(jìn)行分析介紹。 本文對(duì)天然氣深度凈化分離過程中涉及到的氣液平衡理論進(jìn)行深入的分析,并介紹了醇胺法脫酸性氣體中幾種常用胺液的物理化學(xué)性質(zhì),對(duì)分離過程的變量進(jìn)行分析并對(duì)吸收塔內(nèi)氣液接觸的吸收過程建立數(shù)學(xué)模型,為深度脫酸性氣體工藝流程的數(shù)值模擬和優(yōu)化分析奠定基礎(chǔ)。 對(duì)MEA、DEA和MDEA等三種醇胺溶液的脫酸性能進(jìn)行優(yōu)化分析,確定MDEA溶液的再生功耗僅為MEA的1/3,從而確定了LNG裝置采用MDEA水溶液深度脫酸性氣體。針對(duì)MDEA溶液,對(duì)工藝流程進(jìn)行更深入的數(shù)值模擬,研究吸收塔和再生塔的操作性能,在滿足吸收和再生指標(biāo)的情況下,確定LNG裝置中MDEA醇胺溶液循環(huán)量為7000kg/h,再生塔的熱負(fù)荷為422.2kW,再生塔的操作溫度在380K。 本文對(duì)分子篩吸附脫水過程進(jìn)行了理論分析研究,確定了水分子的擴(kuò)散機(jī)理以及吸附過程中的傳質(zhì)速率和傳質(zhì)系數(shù)。針對(duì)固定床吸附過程建立數(shù)學(xué)模型,用matlab編程研究分子篩脫水過程中主要參數(shù)對(duì)吸附性能的影響,推薦最優(yōu)的床層間隙率為0.3,天然氣的空塔流速為0.12m/s,進(jìn)而研究固定床吸附脫水的吸附負(fù)荷曲線和穿透曲線,確定LNG裝置中分子篩深度脫水干燥的吸附周期為7.3h。 【關(guān)鍵詞】：天然氣凈化 深度脫酸氣技術(shù) 深度脫水干燥技術(shù) 吸附特性
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TE644
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題來(lái)源9
• 1.2 研究的目的及意義9-10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.3.1 天然氣脫酸氣工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展10-13
• 1.3.2 天然氣脫水工藝研究現(xiàn)狀及進(jìn)展13-15
• 1.4 天然氣深度凈化工藝流程的選取15-20
• 1.4.1 天然氣液化裝置中脫酸工藝的分析15-16
• 1.4.2 天然氣液化裝置中脫水工藝的分析16-20
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容20-21
• 第2章 醇胺法脫酸性氣體的理論分析及吸收塔數(shù)學(xué)模型建立21-40
• 2.1 氣液相平衡的熱力學(xué)計(jì)算21-30
• 2.1.1 氣液相平衡（VLE）關(guān)系21-22
• 2.1.2 氣液相平衡的預(yù)測(cè)22-27
• 2.1.3 泡點(diǎn)計(jì)算和露點(diǎn)計(jì)算27-30
• 2.2 醇胺法脫酸中胺液的物理化學(xué)性質(zhì)30-33
• 2.3 醇胺法脫酸中吸收塔數(shù)學(xué)模型的建立33-38
• 2.3.1 分離過程的變量分析33-35
• 2.3.2 吸收塔數(shù)學(xué)模型的建立35-38
• 2.4 本章小結(jié)38-40
• 第3章 醇胺法脫酸性氣體中工藝流程的數(shù)值模擬與優(yōu)化分析40-53
• 3.1 醇胺溶液脫酸性能的研究40-47
• 3.1.1 MEA脫酸性能的優(yōu)化分析41-43
• 3.1.2 DEA脫酸性能的優(yōu)化分析43-45
• 3.1.3 MDEA脫酸性能的優(yōu)化分析45-47
• 3.2 MDEA循環(huán)量對(duì)吸收塔操作性能的影響47-50
• 3.3 再生塔操作性能研究50-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第4章 固定床吸附脫水的數(shù)值模擬53-67
• 4.1 傳質(zhì)機(jī)理與傳質(zhì)速率53-56
• 4.1.1 氣體分子在吸附劑顆粒內(nèi)的物質(zhì)擴(kuò)散53-54
• 4.1.2 傳質(zhì)速率與傳質(zhì)系數(shù)54-56
• 4.2 天然氣深度脫水吸附塔數(shù)學(xué)模型的建立56-59
• 4.2.1 物料衡算方程56-58
• 4.2.2 初始條件和邊界條件58-59
• 4.3 吸附的數(shù)值模擬59-65
• 4.3.1 床層間隙率對(duì)吸附性能的影響59-60
• 4.3.2 天然氣流速對(duì)吸附性能的影響60-61
• 4.3.3 吸附負(fù)荷曲線和穿透曲線的研究61-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 致謝74

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