天然气热氯化法生产低含水量甲烷氯化物品的工程研究

【摘要】： 甲烷氯化物产品水份超标将导致产品易水解、偏酸、产生氯化氢，从而加剧用户和自身生产过程设备的腐蚀。以天然气和氯气为原料采用热氯化法生产所得甲烷氯化物产品中水份极易超标，其主要原因是该工艺过程不定期的需对分馏产品的精馏塔通水和蒸汽进行煮塔，以此解决反应中副产高沸物在精馏塔内逐渐积累而造成的堵塞，煮塔后残留在塔内的水份带入系统导致产品水份超标酸度偏高，严重影响产品质量。降低甲烷氯化物水份使其小于50ppm是天然气热氯化法生产工艺急需解决的课题。 本课题结合鸿化公司天然气热氯化法生产的现场工艺条件，提出了相应的整改措施和方案：(1)减少高沸物的产生，即对原料天然气净化装置进行改造和完善。生产实践表明，原料天然气中乙烷等C_2~+组分含量的高低对氯化副反应有极大影响，C_2~+含量控制在100ppm以下时，高沸物生成的量将大大降低。(2)把好粗氯化液质量关，即利用甲烷氯化物与水形成共沸物的特点，对粗氯化液进行精馏。 测试实验表明，hh-4分子筛吸附剂用于变压吸附脱除甲烷热氯化原料天然气中乙烷等C_2~+组分具有较佳效果，与之匹配的适宜吸收压力为0.4～0.45MPa，解吸真空度为0.08～0.09MPa，循环周期为20～21分钟。在改造后的八塔真空解吸流程工艺装置中，对净化气杂质含量随吸附压力的改变以及循环周期对产品气收率和纯度的影响等关键工艺条件进行了考察。结果表明，(1)通过调整吸附周期，可生产出不同纯度的产品气。但C_2~+含量越低，产品收率越低。从既满足产品纯度 四川大学工程硕士专业学位论文 要求，又能充分发挥装置能力考虑，产品收率控制在50、52%，CZ十含量 小于100ppm为佳。(2)随着吸附周期的延长，产品收率有所升高， 但CZ+含量迅速攀升。因而吸附周期应控制在20~21分钟为佳.改造 后净化装置运行平稳，操作可靠，因堵塔造成的洗塔次数明显减少。 本文在分析的基础上，确定了采用对粗氯化液进行共沸蒸馏以进 一步降低甲烷氯化物中水份的设计方案。在相关假设条件下，完成了 共沸蒸馏塔及再沸器、冷凝器等主要附属设备的工艺初步设计。设计 结果表明，在该装置生产能力下，要将粗氯化液中水份含量由120pPm 降至SOppm所需实际浮阀塔板数为23块，相应塔高为12m，塔径为 0.sm。该设计工作为下一步的整改工作提供了必要的条件。 【关键词】：甲烷氯化物 天然气变压吸附 工艺条件 共沸蒸馏
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TQ222
【目录】：

• 第一章 文献综述8-16
• 1.1 甲烷氯化物的用途及工业生产方法8-12
• 1.1.1 甲烷氯化物的用途8
• 1.1.2 甲烷氯化物的工业生产方法8-12
• 1.2 甲烷氯化物生产企业现状12-13
• 1.2.1 国内甲烷氯化物生产现状12
• 1.2.2 国外甲烷氯化物生产现状12-13
• 1.3 天然气热氯化法甲烷氯化物产品水含量超标的原因及解决方案13-16
• 1.3.1 甲烷氯化物产品水份超标的危害13
• 1.3.2 甲烷氯化物产品水份超标的原因13-14
• 1.3.3 降低甲烷氯化物产品水含量的技术方案14-16
• 第二章 原料天然气脱除C_2~+的变压吸附工艺条件研究16-29
• 2.1 变压吸附原理及主要影响因素16-18
• 2.1.1 变压吸附原理16
• 2.1.2 变压器吸附的主要影响因素16-17
• 2.1.3 吸附剂的再生原理17-18
• 2.2 吸附剂的筛选18-22
• 2.2.1 分子筛的选择19-22
• 2.2.2 吸附剂的组合22
• 2.3 工艺条件的确定22-29
• 2.3.1 过程压力与时间的设定23-25
• 2.3.2 吸附压力与产品气C_2~+含量的关系25-26
• 2.3.3 循环周期与产品收率、产品气C_2~+含量的关系26-27
• 2.3.4 解吸真空度与产品气C_2~+含量的关系27-28
• 2.3.5 小结28-29
• 第三章 原料天然气脱除C_2~+变压吸附流程改造及运行情况29-40
• 3.1 6-2-2／v真空流程天然气吸附装置运行状态及存在的问题29-30
• 3.1.1 6-2-2／v真空流程简述29-30
• 3.2 八塔真空解吸改造流程及运行情况30-40
• 3.2.1 八塔真空解吸流程31-32
• 3.2.2 运行情况32-40
• 第四章 粗氯化液精馏塔工艺初步设计40-59
• 4.1 设计方案说明及工艺流程40-43
• 4.1.1 设计方案说明40-43
• 4.1.2 原料组成及产品要求43
• 4.2 物料恒算43-46
• 4.2.1 相平衡关系43-44
• 4.2.2 物料恒算44-46
• 4.3 塔板数的确定46-50
• 4.3.1 回流比R的计算46
• 4.3.2 理论塔板数的计算46-49
• 4.3.3 总板效率与实际塔板数的确定49-50
• 4.4 塔板间距和塔径的确定50-52
• 4.4.1 塔高50-51
• 4.4.2 塔径51-52
• 4.5 塔板结构的设计52-54
• 4.5.1 溢流装置52-53
• 4.5.2 塔板布置及浮阀数目与排列53-54
• 4.6 浮阀塔板流体力学效核54-57
• 4.6.1 塔板压降效核54
• 4.6.2 液沫夹带效核54-55
• 4.6.3 溢流液泛的效核55
• 4.6.4 塔板负荷性能图55-57
• 4.7 工艺设计结果汇总57-59
• 第五章 冷凝器与再沸器的选型设计59-68
• 5.1 冷凝器59-63
• 5.1.1 试算和初选换热器的规格59-60
• 5.1.2 核算压力降60-62
• 5.1.3 核算总的对流传热系数62-63
• 5.2 再沸器63-68
• 5.2.1 试算和初选换热器的规格63-65
• 5.2.2 核算压力降65-67
• 5.2.3 核算总的对流传热系数67-68
• 第六章 结论68-69
• 参考文献69-72
• 声明72

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