3萬噸-100萬噸 撬裝式煤層氣脫酸氣設(shè)備
- 公司名稱 山東花王新能源工程有限公司
- 品牌 其他品牌
- 型號(hào) 3萬噸-100萬噸
- 產(chǎn)地
- 廠商性質(zhì) 生產(chǎn)廠家
- 更新時(shí)間 2023/8/30 9:22:39
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應(yīng)用領(lǐng)域 | 環(huán)保,化工,石油,能源 |
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煤層氣脫酸氣凈化過程基本包括原料氣脫酸,、脫水脫汞系統(tǒng)工藝過程,,首先經(jīng)過預(yù)處理撬塊的井口氣直接進(jìn)入凈化撬塊,脫酸工藝(主要指二氧化碳和硫化氫)采用溶劑吸收法,,吸收劑為MDEA,;脫水工藝采用分子篩脫除微量水分;脫除的重?zé)N直接進(jìn)入火炬系統(tǒng)燃燒處理,;脫汞工藝采用浸硫活性炭吸附法,;
1、煤層氣脫酸氣成套設(shè)備脫CO2工藝選擇
天然氣中含有的CO2統(tǒng)稱為酸性氣體,,它們的存在會(huì)造成金屬腐蝕并污染環(huán)境,。此外,CO2含量過高,,會(huì)降低天然氣的熱值,。因此,必須嚴(yán)格控制天然氣中酸性組分的含量,,以達(dá)到工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的要求,。
用于天然氣脫除酸氣的方法有溶劑吸收法、物理吸收法、氧化還原法和分子篩吸附法,。目前普遍*和廣泛應(yīng)用的溶劑吸收法,。它是以可逆的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ),以堿性溶劑為吸收劑的脫硫方法,,溶劑與原料氣中的酸組分(主要是CO2)反應(yīng)而生成化合物,;吸收了酸氣的富液在升高溫度、降低壓力的條件下又能分解而放出酸氣,,從而實(shí)現(xiàn)溶劑的再生利用,。
溶劑吸收法所用溶劑一般為烷醇胺類,主要有一乙醇胺(MEA),、二乙醇胺(DEA),、二異丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等,。本方案從適用性和經(jīng)濟(jì)性的角度考慮,,選擇甲基二乙醇胺(MDEA)作為脫除酸性氣體的溶劑。
MDEA(N-Methyldiethanolamine)即N-甲基二乙醇胺,,分子式為CH3-N(CH2CH2OH)2,分子量119.2,,沸點(diǎn)246~248℃,,閃點(diǎn)260℃,凝固點(diǎn)-21℃,,汽化潛熱519.16kJ/kg,,能與水和醇混溶,微溶于醚,。在一定條件下,,對(duì)二氧化碳等酸性氣體有很強(qiáng)的吸收能力,而且反應(yīng)熱小,,解吸溫度低,,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,無毒而不降解,。
純MDEA溶液與CO2不發(fā)生反應(yīng),,但其水溶液與CO2可按下式反應(yīng):
CO2 + H2O == H+ + HCO3- (1)
H+ + R2NCH3 == R2NCH3H+ (2)
式(1)受液膜控制,反應(yīng)速率極慢,,式(2)則為瞬間可逆反應(yīng),,因此式(1)為MDEA吸收CO2的控制步驟,為加快吸收速率,,在MDEA溶液中加入活化劑(R2/NH)后,,反應(yīng)按下式進(jìn)行:
R2/NH + CO2 == R2/NCOOH (3)
R2/NCOOH + R2NCH3 + H2O ==R2/NH + R2CH3NH+HCO3- (4)
(3)+(4):
R2NCH3+ CO2 + H2O == R2CH3NH+HCO3- (5)
由式(3)~(5)可知,活化劑吸收了CO2,向液相傳遞CO2,,大大加快了反應(yīng)速度,。MDEA分子含有一個(gè)叔胺基團(tuán),吸收CO2后生成碳酸氫鹽,,加熱再生時(shí)遠(yuǎn)比伯仲胺生成的氨基甲酸鹽所需的熱量低得多,。
從能耗、處理規(guī)模和投資運(yùn)行成本等角度,,MDEA胺液法是最合適的工藝,,因此本方案選擇MDEA胺液法脫酸氣。
原料氣進(jìn)入脫酸氣單元,,本單元采用 MDEA 溶液的方法脫除原料氣中的 CO2 和 H2S 等酸性氣體,。
天然氣從吸收塔下部進(jìn)入,自下而上通過吸收塔,;*再生后的 MDEA 溶液(貧液)從吸收塔上部進(jìn)入,,自上而下通過吸收塔,逆向流動(dòng)的 MDEA 溶液和天然氣在吸收塔內(nèi)充分接觸,,氣體中的 CO2 被吸收而進(jìn)入液相,,未被吸收的組份從吸收塔頂部引出,進(jìn)入脫碳?xì)饫鋮s器和分離器,。出脫碳?xì)夥蛛x器的氣體進(jìn)入原料氣干燥單元,,冷凝液去閃蒸罐。
處理后的天然中 CO2 含量小于 50ppmV,,H2S 含量小于 4 ppmV,。
吸收了 CO2 的 MDEA 溶液稱富液,至閃蒸塔,,降壓閃蒸出的天然氣送往燃料系統(tǒng),。閃蒸后的富液與再生塔底部流出的溶液(貧液)換熱后,升溫到~ 98℃去再生塔上部,,在再生塔進(jìn)行汽提再生,,直至貧液的貧液度達(dá)到指標(biāo)。
出再生塔的貧液經(jīng)過貧富液換熱器,、貧液冷卻器,,貧液被冷卻到~40℃, 被貧液泵加壓后,,從吸收塔上部進(jìn)入,。
再生塔頂部出口氣體經(jīng)酸氣冷卻器,進(jìn)入酸氣分離器,,出酸氣分離器的氣體送往酸氣排放系統(tǒng),,冷凝液經(jīng)過回收泵加壓后送至閃蒸分離器,。
再生塔再沸器的熱源由來自導(dǎo)熱油系統(tǒng)的導(dǎo)熱油提供。本單元主要工藝設(shè)備為吸收塔和再生塔,。
2,、煤層氣脫酸氣脫水工藝選擇
天然氣中水分的存在往往會(huì)造成嚴(yán)重的后果:水分與天然氣在一定條件下形成水合物阻塞管路,影響冷卻液化過程,;另外由于水分的存在也會(huì)造成不必要的動(dòng)力消耗,;由于天然氣液化溫度低,水的存在還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備凍堵,,故必須脫水,。
天然氣脫水工藝方法一般包括:低溫脫水、固體干燥劑吸附和溶劑吸收三大類,。冷凍分離主要用于避免天然氣在溫度低時(shí)出現(xiàn)水合物,,然而它所允許達(dá)到的低溫是有限的,不能滿足天然氣液化的要求,;溶劑吸收通常包括濃酸(一般是濃磷酸等有機(jī)酸),、甘醇(常用的是三甘醇)等,但這些方法脫水深度較低,,不能用于深冷裝置,;固體干燥劑脫水法常見的是硅膠法、分子篩法或這兩種方法的混合使用,。
天然氣液化脫水必須采取固體吸附法,,由于分子篩具有吸附選擇能力強(qiáng)、低水汽分壓下的高吸附特性,,以及同時(shí)可以進(jìn)一步脫除殘余酸性氣體等優(yōu)點(diǎn),,因此本方案采用4A分子篩作為脫水吸附劑,。
3,、煤層氣脫酸氣脫汞工藝選擇
目前,脫汞工藝主要有兩種:即美國(guó)UOP公司的HgSIV分子篩吸附法和采用浸硫活性炭使汞與硫產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成硫化汞并吸附在活性炭上,。前者成本高,,適用于汞含量高的場(chǎng)合;后者運(yùn)行成本低,,適用于汞含量低的場(chǎng)合,。
一方面,HgSIV分子篩運(yùn)行成本很高,;另一方面,,本裝置的原料氣中汞含量比較低。因此,,采用浸硫活性炭脫汞,,此種工藝本公司已有有成功的使用經(jīng)驗(yàn)。