贫天然气分离净化过程模拟与优化

【摘要】：中国海洋石油化学股份有限公司富岛一期化肥装置，以涯城13-1气田天然气为原料，采用烃类蒸汽转化技术生产30万吨/年合成氨、52万吨/年尿素。涯城13-1天然气组分中含甲烷83%，总含烃达91%，另含少量的CO_2、N_2等，热值约8650Kcal/Nm~3（简称富气）。随着13-1气田枯竭及供气合同到期，而新南海中生层气田开发还需七、八年，因此近年富岛一期化肥原料替代已十分迫切。 目前海南已开采出的乐东气田、东方气田天然气的量可满足富岛一期化肥近几年过渡使用，但该气田的天然气高含20%CO_2、高含16%N_2，CH4含量仅60~64%左右，热值约为5560Kcal/Nm~3（简称贫气）。使用贫气替代富气，需要对现有的合成氨装置进行大的技术改造，这将花费较长的时间与资金，影响生产产量和开车成本。因仅是几年时间的过渡，公司希望以较少的投入及较短的时间完成改造任务，对替代工艺路线方案进行研究，提出最好将贫气分离净化后达到原富气的组分，现有装置不做改动。为此，需对贫天然气分离净化工艺进行研究。脱除贫天然气中高含的CO_2和N_2。本文在比较不同脱碳、脱氮方法的基础上，采用先进的aMDEA法脱除贫天然气中二氧化碳、深冷脱氮的方法。 首先采用化工流程模拟软件PROⅡ中自带的热力学方法Amine法对工厂现有工业装置aMDEA法脱除合成气中二氧化碳进行模拟计算，计算值与工厂实际运行结果吻合较好。在此基础上，采用Amine热力学方法对aMDEA法脱除贫天然气中二氧化碳的流程进行模拟与优化，得到优化的工艺参数：贫天然气进料温度32℃，贫液进料温度50℃，半贫液进料温度75℃，贫液液气比1：1.2～1.3，半贫液液气比1：8.5～9.5，吸收塔理论板数20块，吸收塔压力2900Kpa，贫液进料板数3，半贫液进料板数10，解吸塔理论板数17，解吸塔压力172Kpa。 对脱碳后合成气脱水后，采用SRK热力学方法对工厂现有工业装置采用深冷分离方法脱氮模拟计算，计算值与工厂实际运行结果吻合较好。在此基础上，采用SRK热力学方法对贫天然气深冷分离精馏塔参数、不同脱氮流程进行模拟计算与优化。结果为：精馏塔理论板数20块左右，回流比3.3～3.5，精馏压力为脱碳压力或略低于脱碳压力，采用双塔脱氮流程，具有运行费用低的特点。 【关键词】：贫天然气 脱CO_2 脱N_2 分离净化 能耗分析
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TE644
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 文献综述10-23
• 1.1 贫、富天然气替代研究基础数据10-11
• 1.2 富岛一期化肥合成氨装置工艺现状11-14
• 1.2.1 原料天然气脱硫11-12
• 1.2.2 天然气转化12-13
• 1.2.3 一氧化碳变换13
• 1.2.4 CO_2 脱除13
• 1.2.5 合成氨13-14
• 1.3 酸性气体脱除工艺技术方案的比较与选择14-20
• 1.3.1 几种脱碳工艺技术简介14-16
• 1.3.2 几种工艺技术比较16-20
• 1.3.3 几种工艺技术选择20
• 1.4 深冷脱氮工艺技术简述20-22
• 1.5 课题研究内容与意义22-23
• 第二章 贫天然气脱碳过程模拟与优化23-30
• 2.1 前言23
• 2.2 脱碳、脱氮模拟流程的建立23-25
• 2.2.1 PROⅡ流程模拟概述23
• 2.2.2 画流程图23
• 2.2.3 选择单位制23-24
• 2.2.4 定义组分数24
• 2.2.5 选择热力学方法24
• 2.2.6 输入物流数据24-25
• 2.2.7 输入工艺条件25
• 2.2.8 运行模拟25
• 2.3 AMDEA 法脱碳工艺参数优化25-29
• 2.3.1 二段塔板数对吸收塔二段尾气中二氧化碳含量的影响25
• 2.3.2 半贫液进料温度对吸收塔二段尾气中二氧化碳含量的影响25-26
• 2.3.3 液气比对吸收塔二段尾气中二氧化碳含量的影响26
• 2.3.4 MDEA 浓度对吸收塔二段尾气中二氧化碳含量的影响26
• 2.3.5 总理论塔板数对吸收塔合成气脱碳的影响26-27
• 2.3.6 总理论板数对解吸塔再沸器负荷的影响27
• 2.3.7 贫天然气脱碳压力的影响27-28
• 2.3.8 贫天然气脱碳程度的影响28-29
• 2.4 小结29-30
• 第三章 贫天然气脱氮精馏塔模拟与优化30-35
• 3.1 前言30
• 3.2 深冷脱氮热力学方法的确定与模拟计算30
• 3.3 深冷脱氮工艺参数的优化30-34
• 3.3.1 净化气中氮含量的影响30-31
• 3.3.2 甲烷回收率的影响31-32
• 3.3.3 进料压力的影响32
• 3.3.4 进料温度的影响32-33
• 3.3.5 塔操作压力的影响33
• 3.3.6 理论塔板数的影响33-34
• 3.4 小结34-35
• 第四章 贫天然气脱碳、脱氮流程模拟与运行费用比较35-49
• 4.1 前言35
• 4.2 深冷分离脱氮流程的优化35-40
• 4.2.1 单塔分离得到含 0.5%甲烷的纯氮35-37
• 4.2.2 双塔分离流程的确定37-39
• 4.2.3 无废气排放的双塔流程39-40
• 4.3 不同脱碳脱氮流程的比较40-48
• 4.3.1 贫天然气粗脱碳、二段转化富氧工艺流程40-42
• 4.3.2 贫天然气精脱碳、脱氮工艺流程42-45
• 4.3.3 贫天然气部分脱氮、二段部分富氧工艺45-48
• 4.4 小结48-49
• 第五章 结论与展望49-50
• 5.1 结论49
• 5.2 展望49-50
• 参考文献50-52
• 致谢52-53
• 个人简历53

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

天然气脱二氧化碳工艺方法综述    姜宁;李春福;王远江;郭庆生;

常用化工流程模拟软件浅析    李惠茗;

几种脱碳方法的分析比较    王波;

天然气净化技术研究进展    王兰芝;李桂明;杨红健;侯凯湖;

N-甲基二乙醇胺(MDEA)脱碳流程模拟研究    陈健,密建国,唐宏青

NHD气体净化技术理论与实践(上)    林民鸿

合成氨厂aMDEA03脱碳装置运行回顾    高明;

二氧化碳脱除工艺及其发展趋势    王绍贵;

醇胺法脱硫脱碳工艺的回顾与展望    陈赓良

MDEA配方溶液在天然气脱硫脱碳中的选用    王遇冬,王登海

硫酸浸出新疆阿图什锌矿生产硫酸锌    杨建元,程温莹,唐明林,张勇,罗丽

煤球碳化反应动力学及反应条件优化    吴金中;

ASPEN PLUS在甲醇加压精馏塔中的应用    李清元;史贤林;

CH_4-CO_2转化制合成气催化反应及其进展    叶青,陈永宝,金钧,王道

LB型中温变换催化剂本征动力学研究    张力峰,李建伟,陈标华

Ni/αAl_2O_3催化剂上甲烷水蒸气重整本征动力学    王金刚,杨立英,刘辉,李成岳

铜锰负载型堇青石整体催化剂表面低浓度甲烷催化燃烧本征动力学研究    王越;张佳瑾;李敏;李建伟;

空分精馏过程的仿真计算    张延平,王立,高远,王维敏

非等温操作的分批式反应釜的计算    廖质彬

低汽气比LB型中温变换催化剂上水煤气变换反应的动力学研究    李建伟,白静宇,姚飞,李成岳

非共沸混合工质流动沸腾参数计算方法研究    陈高飞;公茂琼;吴剑峰;汪胜;

硫磺回收工艺进展    贾云刚;张铁珍;孙宏宇;于平;宋金鹤;

低温甲醇洗甲醇吸收塔模拟    夏磊;吕志新;应卫勇;房鼎业;

有机胺法烟气脱硫技术研究进展及对攀钢的意义    邱正秋;黎建明;

有机胺法烟气脱硫技术现状与发展    邱正秋;黎建明;张金阳;彭良虎;

拜耳法氧化铝种分蒸发母液提钒工艺技术研究    高飞;

新型溶剂高效吸收净化高酸性石油天然气技术开发研究    章建华

无控制Ⅱ型动量交换型径向流反应器催化剂封和床层流场行为的研究    李瑞江

合成气合成二甲醚和乙醇的试验研究    朱颖颖

含氮氧煤层气液化装置中关键技术的研究    范庆虎

天然气非催化部分氧化过程转化炉大型化关键技术研究    郭文元

杂质对石膏—碳酸铵转化过程的影响    鲁厚芳

微波电磁场对磷矿酸解液固反应影响的研究    汤建伟

汉源磷钾矿特性与制复肥反应过程机理研究    吕莉

间歇萃取精馏新操作方式及相关应用基础研究    华超

列管式甲醇合成反应器及其所用催化剂的综合优化    李建伟

带有降液管的多元精馏建模与仿真平台的开发    刘佳

利用钢厂赤泥和碱厂白泥研制燃气（H_2S）脱硫剂    王志涛

多效蒸发的实验基础及流程模拟    汤一华

Aspen软件在天然气净化过程中的模拟与优化    谢书圣

UDS溶剂吸收脱除焦化干气和天然气中有机硫效果研究    许慎艳

UDS溶剂脱除天然气中CO_2和H_2S及抗发泡性能研究    刘露

醋酸脱水非均相共沸精馏过程模拟及控制    黄定伟

合成氨反应器及工艺流程的模拟计算    陈倩倩

混合碳五工艺分离过程的研究    雷树宽

合成气一步法制二甲醚浆态床反应器及工艺流程数学模拟    胡智力

甲醇生产工艺中气体净化问题探讨    李小定,李新怀,吕小婉,李耀会,李伦

应用ChemCAD软件模拟反应精馏过程    贾蓉,罗金生,张立杰,米红宇

塞勒克索尔(SELEXOL)气体净化工艺    李正西;

TYTS-2000脱硫剂用于天然气脱硫可行性探讨    李正西,金亚新,寇新华,吴俊峰

合成氨流程模拟与分析系统　SAPROSS（Ⅱ）（上）    唐宏青

当今国际市场商品化流程模拟类软件分类及性能分析    闫庆贺;赵艳微;李俊涛;庄芹仙;

ChemCAD软件及在化工课程设计中的应用    葛明兰,李翠清,任绍梅

利用PRO/Ⅱ和Excel求解精馏塔最优回流比    刘保柱;

化工模拟软件的应用与开发    孙红先;赵听友;蔡冠梁;

低温甲醇洗汽液平衡计算的探讨    唐宏青;

小氮肥厂脱碳方法的比较选择    李叙凤,王文华

半贫液闪蒸槽焊后整体热处理    许中义

环丁砜——乙醇胺脱除二氧化碳防腐蚀的一些经验    赵清华;

欧洲开始开发天然气脱N_2及脱CO_2新工艺    刘燕玲

两种脱除CO_2方法吸收能力和再生热耗的比较    谢夫元;

一种生产矾土基高纯刚玉的脱碳方法    邹秀娟

活化MDEA脱碳法对苯菲尔脱碳装置的技术改造    崔国星

设备诊断技术在半贫液泵装置维修中的应用    吴云溪

脱碳方法的评述    王祥光;

小氮肥厂脱碳联产轻质碳酸钙的设想方案及经济效益分析    金积芳;

母蛾感染微粒子病的分离净化与继代    闭立辉;石美宁;顾家栋;

低供热源变压再生新工艺的开发及应用    王祥云;龚刚立;王安荣;郝爱香;汪志和;

多胺法(改良MDEA)脱碳工艺在合成氨与甲醇工程设计中的应用    张学模;吴继林;陆峰;

多胺法(改良MDEA)脱碳工艺的应用及部分工厂操作误区    张学模;陆峰;

多胺法(改良MDEA)脱碳工艺在合成氨、甲醇及食品级CO_2生产上的应用    张学模;陆峰;

炼厂硫腐蚀的典型案例分析及解决措施    高向东;朱有志;陈世陵;

MDEA胺法脱碳工艺流程选择和比较    曾树兵;陈文峰;郭洲;张春娥;

低温甲醇洗技术成功走出国门    记者 张兴刚

采用中空电极喷吹气体的新型LF炉内冶金行为的基础研究    张慧书

贫天然气分离净化过程模拟与优化    操斌

贫天然气转化制合成气过程模拟与优化    王心中

合成氨装置脱碳过程工艺分析    张咏

合成氨装置中脱碳单元的技术改造    崔广东

变压吸附（PSA）分离净化煤气提纯一氧化碳的工艺过程分析与优化    强艳波

活化MDEA脱除二氧化碳技术在合成氨装置上的应用研究    伍能驰

RH处理IF钢脱碳模型建立    陈亮

石材加工污水塔式分离净化与循环利用系统的设计    杨庆华

年产60万吨醋酸装置原料气脱硫脱碳工艺优化研究    叶兴平

CaO吸附CO_2能耗特性及热集成研究    张素华