工藝技術(shù)方案及說(shuō)明

1 撬裝式天然氣脫碳設(shè)備制造廠家技術(shù)比較與選擇

天然氣液化的預(yù)處理過(guò)程基本包括原料氣脫酸氣工藝過(guò)程,。

1.1 天然氣凈化工藝選擇

作為原料氣的天然氣,，在進(jìn)行液化前必須對(duì)其進(jìn)行*凈化。即除去原料氣中的酸性氣體,、水分和雜質(zhì),，如 H2S、CO2,、H2O,、Hg 和芳香烴等，以免它們?cè)诘蜏叵聝鼋Y(jié)而堵塞,、腐蝕設(shè)備和管道,。表 4.1-1 列出了 LNG 工廠原料氣預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)和雜質(zhì)的最大含量,。

表 4.1-1 LNG 原料氣最大允許雜質(zhì)含量

從原料氣數(shù)據(jù)來(lái)看,，原料氣中硫,、CO2、水含量超標(biāo),，必須進(jìn)行凈化,。A）脫 CO2 工藝選擇天然氣中含有的 H2S 和 CO2 統(tǒng)稱(chēng)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(guò)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(lèi)，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(wú)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,。

1.2 系統(tǒng)概述

來(lái)自管網(wǎng) 20~25MPa 的天然氣進(jìn)入過(guò)濾分離器首先分離掉游離水和固體顆粒后注入甲醇，注入甲醇后的天然氣經(jīng)管道送入凈化單元,。進(jìn)入凈化單元的天然氣首先進(jìn)入進(jìn)口分離器,，分離后的氣體經(jīng)水套爐加熱至約 80℃后經(jīng)減壓裝置減壓至 4MPa.g 進(jìn)入分離器,，分離后的氣體進(jìn)入 MDEA 系統(tǒng)脫除 CO2,，然后依次脫除重?zé)N、水和汞后進(jìn)入后續(xù)單元,。

本裝置的主要工藝技術(shù)方法是：

采用 MDEA 脫除二氧化碳,；

1.3 撬裝式天然氣脫碳設(shè)備制造廠家

系統(tǒng)說(shuō)明原料氣脫酸氣單元

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(guò)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(guò)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(chēng)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(guò)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(guò)回收泵加壓后送至閃蒸分離器,。

再生塔再沸器的熱源由來(lái)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。

主要設(shè)備選型和供貨

本液化裝置是成套設(shè)備,，成套后必須確保裝置穩(wěn)定高效運(yùn)行,。設(shè)備設(shè)計(jì)、制造和定型產(chǎn)品選型的原則為立足國(guó)內(nèi),、技術(shù)成熟,、性能*。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品達(dá)不到技術(shù)要求的,，選用進(jìn)口品牌,。

本章所述的工藝設(shè)備基本技術(shù)數(shù)據(jù)以最終設(shè)計(jì)為準(zhǔn)。

1.工藝設(shè)備

本裝置的工藝設(shè)備供貨清單如下：

（1） ,、原料氣脫碳單元

天然氣是存在于地下巖石儲(chǔ)集層中以烴為主體的混合氣體的統(tǒng)稱(chēng),，比重約

0.65，比空氣輕,，具有無(wú)色,、無(wú)味、無(wú)毒之特性,。

天然氣主要成分烷烴,，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷,、丙烷和丁 烷,，此外一般有硫化氫、二氧化碳,、氮和水氣和少量一氧化碳及微量的稀有氣 體,，如氦和氬等。天然氣在送到最終用戶(hù)之前,，為助于泄漏檢測(cè),，還要用硫醇、四氫噻吩等來(lái)給天然氣添加氣味,。

天然氣不溶于水,，密度為 0.7174kg/Nm3，相對(duì)密度（水）為 0.45(液化)燃點(diǎn)(℃)為 650,，爆炸極限(V%)為 5-15,。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態(tài)存在,，戊烷以上為液體,。甲烷是最短和最輕的烴分子。

有機(jī)硫化物和硫化氫(H?S)是常見(jiàn)的雜質(zhì),，在大多數(shù)利用天然氣的情況下都必須預(yù)先除去,。含硫雜質(zhì)多的天然氣用英文的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)形容為"sour(酸的)"。