甲烷化裝置工藝技術(shù)講解

甲烷化裝置

枯燥脫水裝置

甲烷化裝置工藝技術(shù)講解一、背景：天然氣是一種清潔、高效的能源產(chǎn)品。從2000年到2021年間,我國天然氣消費量年均增長16%。我國經(jīng)濟(jì)快速增長拉動了天然氣需求,另外隨著國內(nèi)可持續(xù)開展戰(zhàn)略和加強(qiáng)環(huán)保等政策的實施,國內(nèi)對天然氣的需求將與日俱增。中國未來天然氣消費的開展趨勢:一是需求量大幅度增長;二是利用方向?qū)l(fā)生變化,消費結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步優(yōu)化。預(yù)計2021年我國天然氣的需求量將到達(dá)1000億～1100億m3,同期天然氣產(chǎn)能只能到達(dá)900億～950億m3。預(yù)計2021年我國天然氣的需求量將到達(dá)2000億m3,而同期天然氣產(chǎn)能只能到達(dá)1400億～1600億m3。如此大的天然氣缺口將對我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來諸多不利影響。解決我國天然氣供需矛盾最有效的方法是多方位、多渠道擴(kuò)大天氣然供給。我國每年從俄羅斯、中亞、土庫曼斯坦等通過長輸管線購置約600億～700億m3天然氣。此外,我國與印度尼西亞、澳大利亞、馬來西亞等國簽署了進(jìn)口液化天然氣的協(xié)議。但從國外進(jìn)口天然氣易受國際能源競爭、地區(qū)平安形勢以及地緣政治等不確定因素影響。我國的能源結(jié)構(gòu)是“缺油、少氣、富煤〞,煤炭資源相對豐富,煤化工開展迅速。利用該契機(jī),積極開展煤制天然氣(SNG)用于替代天然氣或城市煤氣,可以降低進(jìn)口天然氣市場給我國帶來潛在的風(fēng)險,滿足日益增長的市場需求,而且對我國的能源平安、節(jié)能減排等方面也具有戰(zhàn)略意義。二、天然氣〔甲烷〕的用途1〕民用燃料天然氣是理想的民用燃料，具有熱值高、易輸送、燃燒充分無污染、使用較水煤氣等其他氣體燃料平安等優(yōu)良特性。2〕天然氣汽車壓縮天然氣汽車〔CNGV〕在世界范圍內(nèi)開展很快。其優(yōu)點是燃燒完全，對環(huán)境污染小，發(fā)動機(jī)積炭少，節(jié)省潤滑油，燃燒價格低〔與1噸汽油熱值相當(dāng)?shù)奶烊粴鈨r格不到汽油價格的一半〕，平安系數(shù)高，噪音??；缺點是：第一，天然氣熱值低導(dǎo)致天然氣汽車功率小，不適合大功率汽車使用。其次，由于天然氣壓縮困難，生產(chǎn)、儲運費用高，天然氣站的建設(shè)也需要較高的投資。第三，目前尚無完善的天然氣汽車供氣網(wǎng)絡(luò)，天然氣汽車只適合在城市使用。第四，天然氣鋼瓶重達(dá)400Kg是汽車載荷的10%左右。綜合以上優(yōu)缺點，可以看出在石油資源相對短缺而天然氣資源相對較多的今天，發(fā)展天然氣汽車勢在必行，但需要較大的投資、且需各地共同建設(shè)，才能建成完善的天然氣汽車供氣網(wǎng)絡(luò)。目前一輛天然氣汽車的改裝費用在7000-11000元人民幣，單是節(jié)約燃料一項，即可在一年內(nèi)收回本錢〔對公交汽車而言〕。綜合比照其優(yōu)缺點來看，在石油資源短缺的今天，開展車用天然氣勢在必行。3〕取代燃煤鍋爐，開展環(huán)保產(chǎn)業(yè)為了凈化環(huán)境，還老百姓一片藍(lán)天，國家屢次規(guī)劃取消燃煤鍋爐，但由于我國天然氣供給有限，且供給具有區(qū)域限制，目前尚不能完全滿足民用燃?xì)馐袌觯瑹o力顧及燃煤鍋爐。4〕天然氣發(fā)電熱電聯(lián)合循環(huán)發(fā)電〔GHP〕既有經(jīng)濟(jì)效益，又不污染環(huán)境，國外已被大量使用。在國家大力提倡可持續(xù)開展、加強(qiáng)環(huán)保、建設(shè)社會主義和諧社會的大背景下，開展無污染天然氣是碳一化工的根底原料之一，是重要的有機(jī)合成的根底原料。三、開展煤制天然氣的意義由市場分析可知，我國天然氣供給缺口較大，供需矛盾突出，除加大我國陸海勘探力度，增加天然氣儲量和產(chǎn)量外，還需要進(jìn)口局部管道天然氣、LPG及LNG。但進(jìn)口的量只能作為補(bǔ)充，不能作為主要來源，否那么影響我國的能源平安。〔1〕我國煤炭資源豐富。我國煤炭資源總量約5.57萬億噸，探明剩余可采儲量達(dá)1842億噸。2007年我國煤炭產(chǎn)量為27億噸左右，其生產(chǎn)量、消費量和供給量大體相當(dāng)，煤炭自主自給率相當(dāng)高。但隨著國際社會對溫室氣體減排重要性認(rèn)識不斷深化，許多國家在調(diào)整能源戰(zhàn)略和制定能源策略時，增加了應(yīng)對氣候變化內(nèi)容，重點是限制化石能源，鼓勵能源節(jié)約和清潔能源使用，把核能、水能、太陽能、生物能等低碳和無碳能源作為今后開展重點。我國煤炭產(chǎn)量世界第一，利用率很低，節(jié)能減排壓力非常大，提高煤的轉(zhuǎn)化效率及煤的潔凈化成為當(dāng)今必須解決的重要問題?！?〕煤制天然氣工藝技術(shù)成熟先進(jìn)。煤制天然氣，工藝流程簡單，技術(shù)可靠，消耗低，單位熱值本錢低，總熱效率高。煤制天然氣能量總轉(zhuǎn)化率60~70%，比發(fā)電高約70%，比生產(chǎn)甲醇高25%，比合成油高30~60%。煤制天然氣，甲烷合成時CO轉(zhuǎn)化率接近100%，氫轉(zhuǎn)化率99%，CO2轉(zhuǎn)化率98%，選擇性接近100%，廢熱利用率高95~98%，廢水不含有害物，易于利用。工藝技術(shù)成熟先進(jìn)，設(shè)備和材料立足于國內(nèi)，由于天然氣合成流程技術(shù)相對成熟，只需引進(jìn)天然氣合成工藝技術(shù)的催化劑和工藝包就可以。而且煤制天然氣可與其他合成氣化工產(chǎn)品如甲醇等實現(xiàn)聯(lián)產(chǎn)，并副產(chǎn)一定數(shù)量的油品，視不同煤質(zhì)而言，油的產(chǎn)率約占煤質(zhì)量的3~8%，還副產(chǎn)酚、硫磺、氨等，這些副產(chǎn)品收入相當(dāng)可觀，可大大降低天然氣本錢?！?〕管道運輸方便經(jīng)濟(jì)煤制天然氣可實現(xiàn)偏遠(yuǎn)山區(qū)和邊疆煤豐富地區(qū)的坑口煤轉(zhuǎn)化，然后用管道輸送到很遠(yuǎn)的消費市場，大大降低了運輸本錢，緩解交通運輸壓力?！?〕產(chǎn)品單位本錢低，有市場競爭力。四、國內(nèi)甲烷化工藝技術(shù)概況到目前為止，國內(nèi)還沒有煤制合成天然氣技術(shù)。但是，國內(nèi)低濃度CO甲烷化技術(shù)和城市煤氣技術(shù)比較成熟。氨合成工業(yè)中，由于CO和CO2會使氨合成催化劑中毒，在合成氣進(jìn)合成反響器前需將微量的CO和CO2轉(zhuǎn)化掉，甲烷化技術(shù)是利用CO和CO2與H2反響完全轉(zhuǎn)化為CH4，使合成氣中CO和CO2體積分?jǐn)?shù)小于10×10-6。由于甲烷化催化劑使用溫區(qū)較窄(300-400℃)，起活溫度較高；為防止超溫，進(jìn)入甲烷化反響器的CO+CO2體積分?jǐn)?shù)要求小于0.8%。同時，為防止甲烷化鎳基催化劑中毒，合成氣中硫含量要求小于0.1×10-6。另外，國內(nèi)城市煤氣運用也比較廣泛，目前主要有2種工藝:一是采用魯奇氣化生產(chǎn)城市煤氣,粗煤氣經(jīng)過凈化后直接送城市煤氣管網(wǎng),其甲烷濃度15%,CO濃度35%，典型的運行工廠有河南義馬煤氣廠、哈爾濱煤氣廠等。另一種是固定層間歇氣化生產(chǎn)半水煤氣，經(jīng)過凈化后半水煤氣中CO體積分?jǐn)?shù)為29%，對其實現(xiàn)甲烷化。在20世紀(jì)80年代，在缺乏耐高溫甲烷化催化劑的情況下，中國五環(huán)工程率先開發(fā)和研究該甲烷化工藝技術(shù)。這一工藝在湖北沙市、十堰第二汽車制造廠和北京順義等城市居民用氣和工業(yè)爐用氣的供給中實現(xiàn)了工業(yè)化。五、國外甲烷化合成技術(shù)概況20世紀(jì)70年代，世界上出現(xiàn)了自工業(yè)化革命以來的第1次石油危機(jī)，引起了各國及相關(guān)公司的廣泛關(guān)注，并積極尋找開發(fā)替代能源。當(dāng)時德國魯奇(Lugri)公司和南非煤、油、氣公司率先在南非F-T煤制油工廠建設(shè)了1套半工業(yè)化煤制合成天然氣實驗裝置，魯奇公司還和奧地利艾爾帕索天然氣公司，在奧地利維也納石油化工廠建設(shè)了另1套半工業(yè)化實驗裝置。

2套實驗裝置，都進(jìn)行了較長時期的運轉(zhuǎn)，取得了很好的試驗成果。受能源危機(jī)影響，在試驗獲得成功的根底上，1984年在美國建成世界上第1個也是惟一一個煤制天然氣工廠。該廠以高水分褐煤為原料，由魯奇公司負(fù)責(zé)工程設(shè)計，采用14臺魯奇爐(12開2備)氣化，耗煤量達(dá)18000t/d，產(chǎn)品氣含甲烷96%，熱值35564kJ/m3以上，年產(chǎn)人工天然氣12.7億m3。1978年丹麥托普索(Tops<e)公司在美國建成7200m3/d的合成天然氣試驗廠，1981年由于油價降低，無法維持生產(chǎn)，被迫關(guān)停。六、甲烷化工藝過程及原理煤制天然氣工藝路線較為簡單，煤經(jīng)氣化爐制得的粗煤氣經(jīng)變換以適宜比例的H2/CO+CO2比，經(jīng)凈化后,到甲烷化反響合成得到富含CH4的SNG，其CH4濃度可達(dá)94%--97.84%、低熱值到達(dá)37260～38100kJ/m3。煤制天然氣的關(guān)鍵技術(shù)在于甲烷化合成技術(shù)。甲烷化反響原理如下:CO+3H2≒CH4+H2O△H0298=-206kJ/molCO2+4H2≒CH4+2H2O△H0298=-165kJ/mol甲烷化反響在催化劑作用下是強(qiáng)放熱反響。其反應(yīng)熱是甲醇合成反響熱的2倍。在氣體組分中,每1%的CO甲烷化，可產(chǎn)生74℃的絕熱溫升;每1%的CO2甲烷化，可產(chǎn)生60℃的絕熱溫升。七、甲烷化工藝技術(shù)選擇及特點〔一〕目前甲烷化工藝技術(shù)主要有：1、英國戴維(DAVY)公司甲烷化技術(shù)(CRG)2、丹麥托普索公司的甲烷化技術(shù)3、德國魯奇(Lugri)的甲烷化技術(shù)?！捕秤骶S技術(shù)特點Davy甲烷化工藝中,采用CRG高鎳型催化劑。其中鎳含量約為50%。該催化劑的起活溫度為250℃,最正確活性溫度在300～600℃,失活溫度大于700℃。在使用前須用H2進(jìn)行復(fù)原,假設(shè)溫度低于200℃,催化劑會與原料氣中的CO等生成羰基鎳,但是正常運行時系統(tǒng)溫度在250℃以上.因此在開、停車時,一般須用蒸汽將催化劑床層溫度加熱或冷卻到200℃以上,然后用氮氣作為冷媒或熱媒介質(zhì)置換，防止Ni(CO)4的產(chǎn)生。戴維甲烷化工藝中適宜的n(H2)/n(CO)=3；CRG催化劑具有CO變換的功能；一般要求凈化總硫體積分?jǐn)?shù)小于0.1×10-6就可以。但在戴維甲烷化工藝中甲烷化反響器前設(shè)置了保護(hù)床,以進(jìn)一步脫硫,脫硫后總硫小于30×10-9。由于反響溫度的差異,補(bǔ)充甲烷化反響器中的催化劑壽命約比大量甲烷化反響器中催化劑壽命高2～3年。從已運行的情況來看,催化劑失活主要有2種原因:①催化劑中毒,主要毒物為S;②催化劑高溫?zé)Y(jié)。另外催化劑結(jié)碳后,也可能造成催化劑局部失活。Davy工藝生產(chǎn)的SNG氣體中,甲烷體積分?jǐn)?shù)可達(dá)94%～96%,高位熱值達(dá)37260～38100kJ/m3,滿足國家天然氣標(biāo)準(zhǔn)以及管道輸送的要求。在戴維甲烷化工藝流程中可以產(chǎn)出高壓過熱蒸汽(8.6-12.0MPa,485℃),用于驅(qū)動大型壓縮機(jī);每生產(chǎn)1000m3天然氣副產(chǎn)約3t高壓過熱蒸汽,能量利用效率高。CRG催化劑開始是從20世紀(jì)80年代中期起,用于美國大平原裝置,這也是到目前為止世界上惟一的1個煤制SNG商業(yè)化裝置。CRG催化劑在該裝置已成功地使用了很多年,充分證明了CRG催化劑在商業(yè)化規(guī)模的煤制SNG裝置上的適用性。該裝置在2021年將圓筒粒狀催化劑改為苜蓿葉狀。通過改進(jìn)帶來的好處有：阻力降減小裝置能力提高了2%，取得較高的轉(zhuǎn)化率，提高了裝置的產(chǎn)能?！踩惩衅账骷淄榛铣杉夹g(shù)特點丹麥托普索公司也從事甲烷合成技術(shù)研究與開發(fā)。其開發(fā)的MCR-2X催化劑在托普索中試裝置和德國的中試裝置中,均進(jìn)行了獨立測試。在中試時,同一批催化劑在裝置上的最長運行時間到達(dá)10000h,說明MCR-2X是一種具有長期使用且能穩(wěn)定運行的催化劑。MCR-2X催化劑累計運行記錄超過45000h。其MCR-2X甲烷化催化劑在200～700℃之間都具有很高的活性。在TREMPTM工藝中,反響是在絕熱條件下進(jìn)行的。反響產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致了很高的溫升,通過循環(huán)來控制第一甲烷化反響器的溫度。MCR-2X催化劑無論在低溫下(250℃)還是在高溫下(700℃)都能穩(wěn)定運行。由于反響器在高絕熱溫升下運行,使得循環(huán)氣體量大幅度減少,降低循環(huán)機(jī)功耗,節(jié)省能源并降低設(shè)備費用。丹麥托普索甲烷化工藝具有以下特點：(1)單線生產(chǎn)能力大，根據(jù)煤氣化工藝不同，單線能力在10萬m3／h～20萬m3／h天然氣之間。(2)MCR-2X催化劑活性好，轉(zhuǎn)化率高，副產(chǎn)物少，消耗量低。(3)MCR-2X催化劑使用溫度范圍很寬，在250℃～700℃范圍內(nèi)都具有很高且穩(wěn)定的活性。催化劑允許的溫升越高，循環(huán)比就越低，設(shè)備尺寸和壓縮機(jī)能力就越小，能耗就越低。托普索TREMPTM工藝循環(huán)氣量是其他工藝的十分之一。(4)原料氣進(jìn)口要求通過變換將水碳比調(diào)節(jié)至略大于3。(5)MCR-2X催化劑在高溫工況下工作,不僅可以防止羰基的形成,而且可以保持活性高、壽命長。(6)熱回收率高。采用耐高溫MCR-2X催化劑,提高了反應(yīng)溫度,增加了熱回收效率。在TREMPTM甲烷化反響中,反響熱的84.4%以副產(chǎn)高壓蒸汽得以回收;9.1%以副產(chǎn)低壓蒸汽得以回收;有約3%的反響熱以預(yù)熱鍋爐補(bǔ)給水的形式得以回收利用。可以產(chǎn)出(8.6MPa～12.0MPa，溫度535℃)高壓過熱蒸汽，用于驅(qū)動大型壓縮機(jī)，每1000m3天然氣副產(chǎn)約3t高壓過熱蒸汽，能量利用效率高。(7)冷卻水消耗量極低(每生產(chǎn)1m3產(chǎn)品氣，冷卻水消耗低于1.8kg)。在反響器后設(shè)置了冷卻系統(tǒng)且對反響氣進(jìn)行脫水處理,從而改變了甲烷化反響的化學(xué)反響平衡,使出口氣體中甲烷濃度更高。(8)托普索生產(chǎn)的合成氣甲烷體積分?jǐn)?shù)可達(dá)94%～96%,高位熱值達(dá)37380～38220kJ/m3,產(chǎn)品中雜質(zhì)很少,完全可以滿足國家天然氣標(biāo)準(zhǔn)以及管道輸送的要求。(9)甲烷化進(jìn)料氣的壓力高達(dá)8.0MPa，可以減少設(shè)備尺寸?！菜摹矻urgi甲烷化技術(shù)特點20世紀(jì)70年代,世界出現(xiàn)了自工業(yè)化革命以來的第1次石油危機(jī),引起了各國及相關(guān)公司的廣泛關(guān)注,并積極尋找開發(fā)替代能源。當(dāng)時德國魯奇(Lugri)公司和南非煤、油、氣公司率先在南非F-T煤制油工廠建設(shè)了1套半工業(yè)化煤制合成天然氣實驗裝置;魯奇公司還和奧地利艾爾帕索天然氣公司在奧地利維也納石油化工廠建設(shè)了另1套半工業(yè)化實驗裝置。2套實驗裝置都進(jìn)行了較長時期的運轉(zhuǎn),取得了很好的試驗成果。受能源危機(jī)影響,在試驗獲得成功的根底上,1984年美國大平原公司建成世界上第1個也是惟一一個煤制天然氣工廠。該廠以北達(dá)科達(dá)州高水分褐煤為原料,由魯奇公司負(fù)責(zé)工程設(shè)計,用14臺魯奇爐(12開2備)氣化,耗煤量達(dá)18000t/d,催化劑采用J&M公司生產(chǎn)的CRG催化劑。Lurgi甲烷化工藝的1號、2號反響器采用普通的固定床反響器,3號反響器那么使用管殼式反響器。產(chǎn)品氣含甲烷96%,熱值35564kJ/m3以上,年產(chǎn)天然氣12.7億m3。1、戴維工藝流程描述：原料脫硫：來自低溫甲醇洗裝置的凈化合成氣進(jìn)入1號進(jìn)料換熱器〔181E101〕殼程，與來自1號輔助甲烷化反響器〔181R103〕的局部冷卻產(chǎn)品進(jìn)行加熱。預(yù)熱后的181℃合成氣原料進(jìn)入進(jìn)料別離罐〔181V101〕之前，注入少量來自1號鍋爐給水加熱器〔181E107〕和2號鍋爐給水加熱器〔181E111〕出口的鍋爐給水〔約0.1mol％〕，經(jīng)噴嘴〔MI-101〕引入，經(jīng)流量比率調(diào)節(jié)器FFIC–1001進(jìn)行設(shè)置來脫除有機(jī)硫。該別離罐作用是防止液體夾帶進(jìn)入凈化催化劑中。合成氣加熱后，被送到脫硫罐〔181V102〕中，脫硫罐能夠在上游系統(tǒng)硫泄漏時起到保護(hù)作用，否那么其將成為CRG催化劑的毒物。離開脫硫罐的合成氣在2號進(jìn)料換熱器〔181E102〕中，由直接來自1號輔助甲烷化反響器的氣體進(jìn)一步加熱。主甲烷化：凈化合成氣原料分別進(jìn)入1號主甲烷化反響器〔181R101〕和2號主甲烷化反響器〔181R102〕中。進(jìn)入1號主甲烷化反響器后，局部合成氣原料〔約40％〕與來自181R102的循環(huán)氣混合，混合后的流股在320°C下進(jìn)入固定絕熱床，發(fā)生放熱甲烷化反響。溫度為650°C的出口高溫物流，用于在1號鍋爐〔181E103〕和蒸汽過熱器〔181E104〕中發(fā)生中壓蒸汽和進(jìn)行過熱。離開蒸汽過熱器的工藝氣與其余局部新鮮的凈化合成氣再次混合，然后在3200C溫度下送入2號主甲烷化反響器，進(jìn)一步發(fā)生甲烷化反響。離開2號主甲烷化反響器650℃氣體中的熱量，用于在2號鍋爐〔181E105〕中發(fā)生蒸汽，然后對循環(huán)換熱器〔181E106〕中的循環(huán)氣進(jìn)行再次加熱。離開循環(huán)換熱器的熱氣體分成兩股物流。一股物流經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)〔181C101〕循環(huán)后，依次由1號鍋爐給水加熱器〔181E107〕和1號脫鹽水加熱器〔181E108〕冷卻，然后進(jìn)入1號主甲烷化反響器。1號脫鹽水加熱器中可能形成工藝?yán)淠?，該冷凝液將在循環(huán)別離罐〔181V103〕中除去。輔助甲烷化離開循環(huán)換熱器后的其余局部氣體，280°C溫度送至1號輔助甲烷化反響器〔181R103〕中，在此進(jìn)行進(jìn)一步甲烷化反響。離開此甲烷化步驟的熱氣體，其溫度約為450°C，用于在2號進(jìn)料換熱器〔181E102〕中對進(jìn)到裝置中的新鮮物料進(jìn)行預(yù)熱。在對1號進(jìn)料換熱器〔181E101〕中的原料氣進(jìn)行加熱前，該氣體用于在輔助甲烷化換熱器〔181E109〕中預(yù)熱來自輔助別離罐的冷卻氣體。氣體在2號脫鹽水加熱器(181E110)中進(jìn)一步冷卻，以便在最終反響階段前冷凝掉一些水分。所產(chǎn)生的冷凝液在氣體預(yù)熱至250℃前〔如上所述，在輔助甲烷化換熱器中進(jìn)行預(yù)熱〕在輔助甲烷化反響器分離罐〔181V104〕中除去。在2號輔助甲烷化反響器〔181R104〕中，進(jìn)一步發(fā)生甲烷化反響，使SNG產(chǎn)品氣到達(dá)規(guī)格要求。2號輔助甲烷化反響器的流出物，通過2號鍋爐給水加熱器〔181E111〕、3號脫鹽水熱水器〔181E112〕，最終由SNG產(chǎn)品冷卻器〔181E113〕中的冷卻水進(jìn)行冷卻。工藝?yán)淠涸赟NG產(chǎn)品別離罐〔181V105〕中除去。出SNG產(chǎn)品別離罐的頂部氣體作為SNG產(chǎn)品從甲烷化裝置輸出，視情況做進(jìn)一步加工并進(jìn)行分配。工藝?yán)淠浩醽碜赃M(jìn)料別離罐〔181V101〕、循環(huán)別離罐〔181V103〕、輔助甲烷化反響器別離罐〔181V104〕和SNG產(chǎn)品別離罐〔181V105〕的冷凝液送入工藝?yán)淠浩崴校员愠ト芙獾臍怏w。進(jìn)到汽提塔中的冷凝液在工藝?yán)淠簱Q熱器〔181E115〕中，用汽提的工藝?yán)淠何锪鳌驳撞课锪鳌尺M(jìn)行加熱，然后送至界區(qū)。工藝?yán)淠褐腥芙獾臍怏w在汽提塔中用來自界區(qū)的蒸汽除去。汽提塔塔頂物在工藝?yán)淠浩崴淠鳌?81E114〕中冷凝，餾分從此處回流至汽提塔，汽提氣送至連續(xù)火炬中。除氧器和蒸汽系統(tǒng)脫鹽水以50°C從界區(qū)外引入，分別進(jìn)入1號、2號、3號脫鹽水加熱器以及工藝?yán)淠浩崴淠鳌卜謩e進(jìn)入181E108、181E110、181E112和181E114〕。再次混合前，脫鹽水在這些換熱器中被加熱至約130℃。約60％的混合物流被送至界區(qū)。剩余40%通過除氧器〔181V108〕，用作裝置中的鍋爐給水。在除氧器中，用低壓蒸汽對溶解氣體進(jìn)行汽提，然后放空至大氣。還使用鍋爐給水加藥裝置〔181M101〕添加鍋爐給水處理化學(xué)品。鍋爐給水由鍋爐給水泵〔181P101A/B〕泵送，經(jīng)過1號和2號鍋爐給水加熱器〔分別經(jīng)過181E107和181E111〕，從除氧器送至汽包〔181V106〕。從1號和2號主甲烷化反響器熱氣體中回收的熱量，用于在1號鍋爐〔181E103〕和2號廢熱鍋爐〔181E105〕產(chǎn)生中壓蒸汽。這些廢熱鍋爐是自然循環(huán)式火管鍋爐，通過一系列的升液管和降液管與汽包相連。來自該汽包的蒸汽由離開181E103的工藝氣在181E104中過熱至460℃，以5.1MPa(g)的壓力輸出，蒸汽和水的質(zhì)量通過往鍋爐給水加藥裝置中添加化學(xué)品和汽包排污來維持。連續(xù)排污在排污罐〔181V107〕中閃蒸，低壓蒸汽經(jīng)回收在除氧器中使用。剩余物在排污冷卻器〔181E116〕中冷卻，并送至界區(qū)。間歇性排污直接從汽包送至界區(qū)。..\MyDocuments\戴維甲烷化工藝流程PFD圖.dwg2、托普索甲烷化工藝流程描述：從低溫甲醇洗來的合成氣壓力3.3MPa、溫度37℃、體積流量為464565Nm3/h，其中CH4:15.2、CO:19.18、CO2:1.32、H2:63.7。首先進(jìn)入第一硫吸收器〔催化劑為HTZ--5、4mm、50m3〕發(fā)生反應(yīng)為：H2S+CO2=COS+H2OZnO+H2S=ZnS+H2O，出硫保護(hù)床的氣體溫度為37℃經(jīng)第一進(jìn)出料換熱器溫度136℃進(jìn)入第二硫吸收器〔催化劑為ST—101、4.3×2.5mm、22.1m3〕加蒸汽發(fā)生水解反響：COS+H2O=H2S+CO2O2+H2=H2OC2H4+H2=C2H6；氧氣被氫氣的催化反響除去，乙烯加氫反響生成乙烷。出第二硫吸收器的氣體溫度為160℃經(jīng)第二進(jìn)出料換熱器溫度上升為220℃分兩股分別進(jìn)入R6002-1/2甲烷化反應(yīng)器。進(jìn)入R6002-1〔氣體調(diào)節(jié)催化劑為GCC-2、6×4mm、34m3；甲烷化催化劑為MCR、11×5mm、26.5m3〕的氣體發(fā)生反響為：CO+3H2=CH4+H2OCO2+4H2=CH4+2H2O。CO+H2O=CO2+H4C2H6+H4=CH4出口氣體溫度為675℃經(jīng)E6003第一高壓廢鍋產(chǎn)生高壓蒸汽后溫度下降為320℃分兩股，一股經(jīng)E6007進(jìn)出料換熱器溫度下降為242℃進(jìn)入E6008低壓廢鍋產(chǎn)生低壓蒸汽后溫度為190℃，經(jīng)過D6001氣液別離器后進(jìn)C6001循環(huán)氣壓縮機(jī)溫度提升至199℃經(jīng)E6007進(jìn)出料換熱器后溫度升高到277℃，此處參加高壓蒸汽后溫度為285℃和220℃的原料氣集合使得原料氣被稀釋，減弱放熱反響。混合后的氣體溫度255℃進(jìn)入進(jìn)入R6002-1；R6002-1的另一股出口氣和E6006第一鍋爐進(jìn)料水預(yù)熱器換熱后溫度為296℃和220℃的原料氣集合后溫度為262℃進(jìn)入R6002-2〔氣體調(diào)節(jié)催化劑為GCC--2、6×4mm、27.1m3；甲烷化催化劑為MCR、11×5mm、17m3〕主要反響為：CO+3H2=CH4+H2OCO+H2O=CO2+H4CO2+4H2=CH4+2H2OC2H6+H2=2CH4，出口氣體溫度為675℃進(jìn)入E6004第二高壓廢鍋產(chǎn)生高壓蒸汽后溫度為330℃進(jìn)入R6003甲烷化反響器。R6003〔催化劑為MCR、11×5mm、17m3〕發(fā)生甲烷化反響：CO+3H2=CH4+H2OCO+H2O=CO2+H4CO2+4H2=CH4+2H2O，C2H6+H2=2CH4，反響后出口溫度為537℃經(jīng)E6005高壓蒸汽預(yù)熱器溫度下降至365℃，再經(jīng)E6002第二進(jìn)出料換熱器后溫度為300℃進(jìn)R6004甲烷化反響器。R6004〔催化劑為PK-7R、15.2m3〕發(fā)生反響后出口溫度為389℃經(jīng)E6009高壓蒸汽預(yù)熱器后溫度為310℃，再經(jīng)E6011第二鍋爐進(jìn)料水預(yù)熱器后溫度為175℃進(jìn)入E6010低壓廢鍋后溫度為170℃,后進(jìn)入E6001第一進(jìn)出料換熱器溫度為154℃經(jīng)E6013第一空氣冷卻器后溫度為70℃進(jìn)入D6002第一空氣冷卻器別離器后溫度70℃進(jìn)入C6002壓縮機(jī)經(jīng)進(jìn)出料換熱器溫度為230℃進(jìn)入R6005。R6005〔催化劑為PK-7R、34.2m3〕，出口氣體溫度301℃經(jīng)E6019進(jìn)出料換熱器溫度降低至139℃進(jìn)入E6015第二空氣冷卻器溫度為70℃經(jīng)E6016水冷卻器溫度為40℃進(jìn)入D6003氣液別離器后天然氣壓力為2.32MPa、溫度40℃、體積流量為172406Nm3/h，其中CH4:97.84、CO:14ppm、CO2:0.18、H2:1.44；后送燃?xì)夤芫W(wǎng)。..\MyDocuments\托普索甲烷化工藝流程PFD圖.dwg甲烷合成工藝技術(shù)比照表八、甲烷化裝置主要設(shè)備的選擇說明1.甲烷化反響器甲烷化反響器是替代天然氣生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，需要從操作、結(jié)構(gòu)、材料及維修等方面考慮。由于甲烷化反響器放熱劇烈，反響器溫度高，故1號、2號主甲烷化反響器均采用內(nèi)襯耐火材料的固定床反響器，殼體采用15CrMoR。3號、4號補(bǔ)充甲烷化反響器，亦為固定床反應(yīng)器，反響溫度較低，無內(nèi)襯，殼體材料采用CrMo鋼。首次裝填的主反響器和補(bǔ)充反響器的催化劑由DAVY公司供貨。2.廢熱鍋爐、汽包廢熱鍋爐是甲烷化裝置的重要設(shè)備，用于1號、2號主甲烷化反響器反響后工藝介質(zhì)的快速冷卻，同時產(chǎn)生5.2MPaG中壓蒸汽。廢熱鍋爐均為火管式，進(jìn)口管箱襯耐火材料，熱端管板和換熱管進(jìn)口有保護(hù)措施。汽包為1號、2號廢熱鍋爐共用汽包，采用自然循環(huán)。汽包隨1號、2號廢熱鍋爐建議成套國外采購，殼體材料為SA516Gr70。3.循環(huán)氣壓縮機(jī)循環(huán)氣壓縮機(jī)將主反響器出口的反響氣加壓后送回主反響系統(tǒng)。根據(jù)工藝介質(zhì)要求，循環(huán)氣壓縮機(jī)采用單級、懸臂不銹鋼三元葉輪，防爆電動機(jī)驅(qū)動。由于吸入溫度高達(dá)159℃或更高，擬采用高可靠性的引進(jìn)機(jī)組。氣量調(diào)節(jié)采用液力變速系統(tǒng)〔配置完整的潤滑系統(tǒng)〕。由供貨商配置整套控制系統(tǒng)，原那么上控制站設(shè)置在相應(yīng)的現(xiàn)場機(jī)柜室。采用經(jīng)驗證可靠的軸密封類型或串聯(lián)式干氣密封系統(tǒng)。4.天然氣壓縮機(jī) 天然氣壓縮機(jī)需要將替代天然氣從2.38MPaA壓縮至13.2MPaA，因此采用多級壓縮、合金鋼三元葉輪，采用凝汽式汽輪機(jī)驅(qū)動，水冷式表冷器，宜采用高可靠性的引進(jìn)機(jī)組。由供貨商配置整套控制系統(tǒng)，原那么上控制站設(shè)置在相應(yīng)的現(xiàn)場機(jī)柜室。采用串聯(lián)式干氣密封系統(tǒng)并帶有中間迷宮密封。九、甲烷化裝置主要操作〔一〕甲烷化過程主要有哪些化學(xué)反響？其反響溫升如何？1、在甲烷化過程中，氣體中的H2、CO、CO2在催化劑存在的條件下主要發(fā)生以下強(qiáng)放熱反響：CO+3H2=CH4+H2O-1CO2+4H2=CH4+2H2O-12、在甲烷化操作條件下，每1%CO轉(zhuǎn)化的絕熱溫升為72℃，每1%CO2轉(zhuǎn)化的絕熱溫升60℃，反響爐的總溫升可由下式計算：ΔT=72×[CO]入+60×[CO2]式中ΔT--分別為進(jìn)口氣中CO、CO2的含量，%〔體積分?jǐn)?shù)〕〔二〕甲烷化系統(tǒng)的主要設(shè)備有哪些？甲烷化系統(tǒng)的主要設(shè)備有硫吸收器、甲烷化反響器、高壓廢鍋、低壓廢鍋、甲烷化換熱器、高壓蒸汽過熱器、開車加熱器、循環(huán)壓縮機(jī)、水冷器、水別離器等設(shè)備。

〔三〕甲烷化催化劑的組成及主要組分的作用是什么？甲烷化催化劑是以鎳為活性組分在載體上，為獲得催化劑的活性和熱穩(wěn)定性又添加了一些促進(jìn)劑。其主要組分有Ni、Al2O3、MgO、Re2O3等。Al2O3是一種普遍使用的載體。Al2O3具有多種結(jié)構(gòu)形態(tài)，用于甲烷化的是具有大孔的Al2O3。MgO是一種良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑。Re2O3為稀土氧化物，具有良好的活性與穩(wěn)定性。〔四〕為什么要對甲烷化催化劑進(jìn)行復(fù)原？復(fù)原過程主要有哪些化學(xué)反響？1、甲烷化催化劑使用前，是以鎳的氧化物形式存在，所以使用時，必須復(fù)原活化。在還原劑〔H2、CO〕被氧化的同時，多組分催化劑中的NiO被復(fù)原為具有活性的金屬鎳〔Ni〕，并在復(fù)原過程中形成了催化劑的孔道。而Al2O3不會被復(fù)原，起著間接支持催化物結(jié)構(gòu)的助構(gòu)作用，使鎳處于均勻分散的微晶狀態(tài)，使催化劑具有較大的比外表、較高的活性和穩(wěn)定性。2、甲烷化催化劑復(fù)原時發(fā)生如下反響：NiO+H2=Ni+H2OΔН0298-1NiO+CO=Ni+CO2ΔН0298-1這些反響都不是強(qiáng)放熱反響，復(fù)原過程本身不會引起催化劑床層大的溫升?！参濉硿囟?、壓力、空速、氣體成分對甲烷化催化劑的復(fù)原有何影響？1、溫度溫度是影響復(fù)原過程的主要因素。溫度過低，復(fù)原速度很慢，復(fù)原過程拖得時間太長。溫度過高，由于熱老化以及復(fù)原過程中生成的水不能及時從催化劑孔隙中排出，而引起鎳的反復(fù)氧化復(fù)原會導(dǎo)致鎳晶長大，同樣也不能獲得最大的鎳外表而影響催化劑的活性。根據(jù)實驗，在復(fù)原溫度350~400℃范圍內(nèi)，可獲得鎳外表積的最大值。在400℃下復(fù)原，催化劑復(fù)原完全，活性也明顯提高。2、壓力壓力對復(fù)原反響影響不大。但復(fù)原階段，假設(shè)用工藝氣作復(fù)原介質(zhì)時，適當(dāng)提前至正常操作壓力，將有利于甲烷化反響的進(jìn)行，可提早供給合格的合成氣，縮短非生產(chǎn)時間。3、空速加大空速有利于復(fù)原過程的水及時排出，使催化劑有較大的接觸外表積，而且也可縮小催化劑床層軸向溫差使催化劑充分復(fù)原，因此采用較高空速是有益的。但考慮到加熱器設(shè)備的能力及復(fù)原氣體的來源，復(fù)原空速一般采用正常操作空速的25%~50%。4、氣體成分合格的工藝氣、N2-H2混合氣以及純氫，均可選為復(fù)原劑。工作人員希望氣體中氫濃度比較高，水蒸汽濃度盡可能低。假設(shè)氣體中水蒸汽濃度高于3%，將使催化劑喪失局部活性，即使以后用干氣操作活性也不能恢復(fù)?！擦臣淄榛呋瘎┥郎貜?fù)原操作應(yīng)注意哪些問題？1、升溫復(fù)原操作，應(yīng)根據(jù)催化劑生產(chǎn)廠家及甲烷化塔內(nèi)件生產(chǎn)廠家提供的該型號催化劑升溫復(fù)原方案和本企業(yè)具體情況，制訂切實可行的升溫復(fù)原方案。2、升溫復(fù)原介質(zhì)可采用純N2、工藝氣、N2-H2氣，升溫階段可根據(jù)加熱設(shè)備的能力，適當(dāng)提高升溫速度。3、復(fù)原介質(zhì)可采用純H2、N2-H2氣、工藝氣。采用工藝氣復(fù)原時，應(yīng)嚴(yán)格控制氣體中CO和CO2的總量小于0.7%。4、采用氣體打循環(huán)的方法進(jìn)行升溫復(fù)原，當(dāng)床層升溫到300℃左右時，催化劑中殘留的堿式碳酸鈉會分解，放出CO2，此時應(yīng)適當(dāng)加大循環(huán)氣的放空量，使入塔氣中CO2含量應(yīng)保持在1%以下。5、在加熱設(shè)備的能力及復(fù)原氣體來源允許時，應(yīng)盡可能選用高空速。通常，復(fù)原空速為操作空速的25%~50%，約1500~2500小時-1左右。6、復(fù)原期間要確保水冷器出口氣體溫度小于35℃，并要及時排出放水別離器中的水，降低氣體中水汽濃度。7、采用工藝氣復(fù)原，當(dāng)床層溫度到達(dá)350℃并維持一段時間后，出口CO及CO2含量小于10mg/kg時，即可一邊繼續(xù)復(fù)原一邊向甲烷化合成塔送氣，從而縮短非生產(chǎn)時間。8、復(fù)原終點的判定。當(dāng)采用工藝氣復(fù)原時，還原過程中伴隨有甲烷化反響，在設(shè)計空速下，當(dāng)出口CO和CO2總含量符合凈化指標(biāo)時，可認(rèn)為還原完畢，降溫投入正常操作。局部中小型廠根據(jù)經(jīng)驗在400℃下維持4~8小時，即認(rèn)為復(fù)原完全也是可行的?！财摺硿囟葘淄榛错懙挠绊懠淄榛呋瘎┰谶h(yuǎn)離平衡狀態(tài)下操作，平衡制約作用可以忽略；從動力學(xué)考慮，提高溫度可加快反響的進(jìn)行。根據(jù)溫度對催化劑的活性影響，實驗結(jié)果說明：200℃低溫下即具有良好活性，在225~350℃溫度范圍內(nèi)催化劑活性隨反響溫度的提高而提高。根據(jù)溫度對催化劑活性影響，實驗結(jié)果說明：250~350℃溫度范圍內(nèi)，CO2的轉(zhuǎn)化率隨反響溫度的升高而明顯增大，350~450℃之間，溫度對催化劑活性影響不大，在450~550℃范圍內(nèi)，隨溫度的增加，CO2的轉(zhuǎn)化率反而下降，熱力學(xué)平衡制約作用已十清楚顯。通常，使用初期催化劑性能較好，塔入口溫度可調(diào)節(jié)在操作溫度的低限，以后，隨著使用時間的延長，可適當(dāng)提高操作溫度，保證塔出口微量CO和CO2的總含量符合指標(biāo)。具體操作溫度指標(biāo)應(yīng)根據(jù)催化劑生產(chǎn)廠提供的催化劑性能指標(biāo)確定。〔八〕壓力對甲烷化反響的影響甲烷化反響為體積收縮反響，提高壓力有利于反應(yīng)的進(jìn)行；提高壓力也相應(yīng)增大反響物分壓而加快反響的進(jìn)行。因而，隨反響壓力的提高，有利于提高催化劑活性，使用空速也可加大反響壓力?！簿拧晨账賹淄榛错懙挠绊懖僮骺账賾?yīng)大于設(shè)計空速會引起塔出口微量超指標(biāo)以及催化劑活性衰退的加快，并不可取。降低空速一般是在前面工序出現(xiàn)事故引起甲烷化催化劑波動時采取的措施。當(dāng)出口氣超過指標(biāo)而又不便更換催化劑時，也可用降低空速的方法來維持生產(chǎn)?？账俚倪x擇還和催化劑性能有關(guān)，故應(yīng)按催化劑生產(chǎn)廠提供的催化劑性能參數(shù)，合理確定操作空速?！彩硽怏w組分對甲烷化反響的影響入塔氣中CO、CO2含量增加，加重了催化劑的負(fù)荷，加快了催化劑活性衰退，提高了氫耗與惰性氣甲烷含量，特別是CO2甲烷化比較困難，當(dāng)入口氣中CO2濃度增大，有可能導(dǎo)致出塔CO2含量增加，應(yīng)適當(dāng)提高進(jìn)口溫度，保證出口CO2含量符合指標(biāo)，當(dāng)入口氣中CO和CO2濃度較低時，雖然甲烷化負(fù)荷輕了，但甲烷化反響速度由于反響物濃度的降低也減慢，為保證甲烷化塔出口微量能穩(wěn)定地符合指標(biāo)，應(yīng)適當(dāng)提高入口氣溫度?！彩弧臣淄榛ざ蔚牟僮饕c:1、催化劑床層熱點溫度的控制可根據(jù)甲烷化塔進(jìn)口氣體成分及生產(chǎn)負(fù)荷的變化，及時進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，穩(wěn)定催化劑熱點溫度在適宜范圍內(nèi)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)催化劑床層溫度猛烈上升或猛烈下降時，應(yīng)立即判明原因，采取相應(yīng)措施，進(jìn)行調(diào)整；2、確保出塔氣指標(biāo)合格，隨時掌握甲烷化反響器進(jìn)口氣體中CO、CO2、H2S的含量和出塔微量情況。如含量超過指標(biāo)，應(yīng)及時與有關(guān)工段聯(lián)系。同時適當(dāng)調(diào)整空速和催化劑床層溫度，確保反響器出口指標(biāo)合格；3、確保去甲烷化合成反響器的工藝氣體不含水，水蒸汽濃度不超標(biāo)?！彩臣淄榛呋瘎┗钚运ネ说闹饕憩F(xiàn)1、出口微量CO和CO2的總量增高；催化劑使用初期通常活性良好，出口微量甚至檢測不出。隨著使用時間的延長，出口微量逐步上漲，即催化劑活性逐步衰退。2、床層熱點溫度向下部移動；使用初期，熱點位置一般在床層的1/4~1/3處〔上部〕，隨著催化劑活性衰退，熱點位置由床層上部逐漸向下部推移。枯燥脫水裝置前言從甲烷化裝置來的天然氣里含有一定水分的水蒸氣。天然氣被壓縮或冷卻時，水蒸汽會轉(zhuǎn)變成液態(tài)或固態(tài)。液態(tài)水會加速設(shè)備的腐蝕，降低輸氣效率；而固態(tài)的冰那么會堵塞閥門、管件甚至輸氣管線。為防止出現(xiàn)這些問題，在天然氣進(jìn)入輸氣管網(wǎng)之前，必須除掉其中的部份水蒸氣。天然氣脫水工程就是采用一定的方法使天然氣中飽和的水蒸氣脫除出來的工藝。1．水蒸汽的危害A．天然氣中有水汽存在時，會減少輸氣管道對天然氣的輸送能力，降低天然氣的熱值。B．當(dāng)管輸壓力和環(huán)境溫度變化時，可能引起水汽從天然氣中析出形成液態(tài)水，在一定條件下還會與烷烴分子等形成固態(tài)水合物，這些物質(zhì)的存在會增加輸壓，減少管線的輸氣能力；嚴(yán)重時還會堵塞閥門、管線等，影響平穩(wěn)輸氣。C．在輸送含有酸性組分的天然氣時，液態(tài)水的存在還會加速酸性組分〔H2S，CO2等〕對管壁、閥件的腐蝕，減少管線的使用壽命；嚴(yán)重時還會引起管道破裂等突發(fā)事件，造成天然氣的大量泄漏和平安事故。水合物生成條件：A.液態(tài)水的存在；B.低溫；C.高壓；D.其它條件。預(yù)防方法：A.提高天然氣的溫度；B.加注防凍劑；C.枯燥氣體。解堵措施：A.注防凍劑；B.加熱法；C.降壓解堵法。3．含水量的影響因素A.壓力不變的情況下，溫度越高，水汽含量越多；B.溫度不變的情況下，壓力升高，水汽含量減少；C.氣體分子量越高，那么單位體積內(nèi)的水汽含量越少；D.天然氣含氮氣時，水汽含量減少；E.當(dāng)含CO2和H2S時，水汽含量增多。4．脫水指標(biāo)

常用于表示天然氣含水量：A.相對濕度:1立方米天然氣中水蒸氣含量與在相同壓力和溫度下的l立方米天然氣中最大水蒸氣含量的比值。B.絕對濕度:1立方米或1千克天然氣中所含水蒸氣的質(zhì)量(克)。C.露點:在一定壓力下，天然氣中的水蒸氣開始凝結(jié)出水的溫度。

脫水指標(biāo):A．絕對含水量：在一定溫度壓力條件下，單位體積天然氣中含有水汽的重量，毫克/標(biāo)方；B．露點溫度:露點即是在一定壓力下，水蒸氣開始冷凝變?yōu)橐后w時的溫度。C．露點降：在一定操作壓力下，原料氣溫度與脫水后干氣露點溫度之差。5．常用天然氣枯燥工藝技術(shù)選擇：低溫別離固體吸附法溶劑吸收法新工藝方法：膜法脫水6．脫水劑的要求〔1〕對天然氣有較高的脫水深度〔2〕選擇吸收〔3〕熱作用和化學(xué)反響穩(wěn)定〔4〕蒸汽壓低〔5〕粘度小〔6〕對設(shè)備無腐蝕〔7〕密度小〔8〕容易再生〔9〕價格低廉、易于獲得7．三甘醇性質(zhì)

A.主要物理性質(zhì)顏色：無色或稍帶淡黃色的粘稠液體；分子量：150.2，沸點：285.5℃比重：1.1254〔一物理大氣壓，20℃〕理論熱分解溫度：206.7℃冰點：-7.2℃；蒸氣壓〔25℃〕：≤1.33Pa可燃極限：0.9-9.2%粘度〔60℃〕：9.6×10-3Pa·STEG〔三甘醇〕別名：三乙二醇分子式：C6H14O4甘醇有兩個羥基〔-OH〕，與水分子形成氫鍵，對水有較強(qiáng)的親和力。CH2—O—CH2—CH2—OHCH2—O—CH2—CH2—OH

天然氣流程：濕氣通過入口別離器，除去液態(tài)烴和固態(tài)雜質(zhì)后，進(jìn)入吸收塔底部。在吸收塔內(nèi)向上通過充滿甘醇的填料段或一系列泡帽或閥盤和甘醇充分接觸，被甘醇脫去水后，再經(jīng)過吸收塔內(nèi)頂部的捕露網(wǎng)將夾帶的液體留下。最后脫水后的干氣離開吸收塔，經(jīng)過貧甘醇冷卻器(甘醇─干氣熱交換器)后進(jìn)入銷售輸氣管網(wǎng)。

天然氣脫水系統(tǒng)工藝過程：

原料氣→過濾別離器〔除去液固雜質(zhì)〕→吸收塔〔與甘醇逆流接觸脫水〕→干氣/貧甘醇換熱器

→計量調(diào)壓→輸氣管線

甘醇流程：貧甘醇沿沿不斷地被泵入吸收塔頂部，在塔內(nèi)經(jīng)溢流管向下依次流過每一個塔盤，將在塔內(nèi)向上流動的天然氣中的水蒸汽吸收。吸滿了水的甘醇(富甘醇)從塔底排出，經(jīng)過貧甘醇緩沖器中的大的預(yù)熱盤管后，通過閃蒸罐過濾器后進(jìn)入重沸器上的精餾柱頂部。重沸器中產(chǎn)生的蒸氣，將通過精餾柱中的填料層向下流動的富甘醇中的水蒸汽提走。上升蒸氣夾帶的甘醇在柱頂回流段冷凝后重新流回重沸器，而未冷凝的蒸氣那么從精餾柱頂部出來，被送入灼燒爐。再生出的甘醇溢過重沸器中的擋板流入甘醇緩沖罐，然后通過甘醇泵將甘醇壓力提高到吸收塔的壓力，經(jīng)過甘醇冷卻器后進(jìn)入吸收塔頂部開始新一輪循環(huán)。TEG循環(huán)系統(tǒng)〔引進(jìn)100萬裝置〕貧甘醇→吸收塔〔變成富液〕→液位調(diào)節(jié)→緩沖罐〔一次換熱〕→閃蒸罐〔閃蒸〕→活性炭過濾器→機(jī)械過濾器→精餾柱〔二次換熱〕→緩沖罐〔三次換熱〕→甘醇再生器〔精餾柱、重沸器〕→緩沖罐貧/富液換熱→水浴冷卻器→甘醇泵〔升壓〕→貧甘醇/干氣換熱器→吸收塔〔脫水〕

三甘醇枯燥脫水系統(tǒng)單體設(shè)備介紹1．吸收塔：作用：氣液傳質(zhì)的場所，也就是使氣相中的水蒸氣被甘醇吸收的場所。種類：吸收塔分為板式塔〔逐級接觸式〕和填料塔〔微分接觸式〕。塔板結(jié)構(gòu)有浮閥、泡罩和篩孔。結(jié)構(gòu)：板式塔由一個園柱形的殼體及其中按一定間距水平設(shè)置的假設(shè)干塊塔板組成。主要有泡罩塔板和浮閥塔板。吸收塔

圖所示為一典型的板式吸收塔。脫水吸收塔通常有6~12個塔盤。

維護(hù)要點：A.密切注意產(chǎn)品氣分析記錄，根據(jù)產(chǎn)品氣的含水量，原料氣進(jìn)氣量、含水量，隨時調(diào)整TEG的循環(huán)量，保證產(chǎn)品氣質(zhì)。B.經(jīng)常觀察吸收塔的液位，防止TEG液位過低和別離段液位過高。C.經(jīng)常觀察吸收塔壓差，防止三甘醇溶液嚴(yán)重出現(xiàn)被產(chǎn)品氣帶走的現(xiàn)象。2．閃蒸罐：除去進(jìn)入富液中的輕烴組分，減少再生塔負(fù)荷。閃蒸罐壓力為。3、過濾別離器作用：過濾別離器是過濾溶液，除去腐蝕產(chǎn)物及其它雜質(zhì)，減少溶液發(fā)泡的可能性。用于氣體的深度凈化處理，以除去天然氣中微小液、固體雜質(zhì)。常用于脫水、脫硫、壓縮機(jī)組等裝置前的氣體凈化。結(jié)構(gòu)：過濾別離器主要由筒體、儲液罐、濾芯、除霧器、快開盲板等幾局部組成。其上設(shè)有天然氣入口、天然氣出口、排污口。4、機(jī)械過濾器、活性碳過濾器機(jī)械過濾器用于除去被入口別離器不能除盡的原料氣攜帶的固相雜質(zhì)、設(shè)備腐蝕產(chǎn)物?；钚蕴歼^濾器用于除去被入口別離器不能除盡的原料氣攜帶的固相和液相雜質(zhì)、烴類物質(zhì)、三甘醇變質(zhì)產(chǎn)物、設(shè)備腐蝕產(chǎn)物等?；钚蕴寄転V去甘醇中的烴、氣井處理化學(xué)劑、壓縮機(jī)油和其它雜質(zhì)，從而有效地消除大部份起泡問題。5．甘醇再生器：再生塔提濃富液的場所〔精餾原理〕；重沸器：提供熱量，通過簡單的別離〔利用水與甘醇沸點差〕使甘醇與水別離的設(shè)備。精餾柱：通常是一個填料塔，裝在重沸器的頂部，利用甘醇沸點通過分餾將甘醇和水別離。緩沖罐：緩沖、貯存、補(bǔ)充液體；提濃TEG，給TEG貧液，富液提供熱交換的場所。汽提柱：通常也是一個填料塔，裝在重沸器與緩沖罐之間，是利用汽提氣對甘醇進(jìn)行提濃的場所。精餾柱通常是一個填料塔，裝在重沸器頂部，通過分餾將甘醇和水別離。填料通常是鞍形瓷片，為防止破裂也可用304不銹鋼環(huán)。緩沖罐主要由富液/貧液換熱盤管、燃料氣/貧液換熱盤管組成。該設(shè)備通常都裝有一個甘醇熱交換盤管，讓從重沸器流下來的貧甘醇冷卻和給到精餾柱去的富甘醇預(yù)熱。通過罐體外表的熱輻射，貧甘醇也能降一些溫。因此，緩沖罐一般不采取保溫措施。也可采用水冷卻的方法來幫助控制貧甘醇的溫度。重沸器重沸器是提供熱量、通過簡單的分餾使甘醇和水別離的設(shè)備。現(xiàn)場的脫水裝置使用的重沸器一般都采用直燃式火管，用部份干氣作為燃料。加熱部件通常是一個U形管。三甘醇在重沸器中的溫度應(yīng)為200-204℃。不使用氣提汽，用一般的重沸器再生出的貧甘醇濃度最大約為98.8％。柱頂溫度為107℃。提高甘醇貧液的方法：減壓再生汽提氣共沸再生三甘醇電動循環(huán)泵是將從緩沖罐來的低壓貧甘醇升壓至吸收塔的工作壓力后，再輸送入吸收塔內(nèi)，以此來實現(xiàn)脫水裝置中三甘醇的循環(huán)。一套脫水裝置一般安裝有兩臺循環(huán)泵，互為備用，以保證脫水裝置三甘醇的正常循環(huán)。7.灼燒爐：含硫天然氣脫水后產(chǎn)生的再生氣中含有一定量的硫化氫氣體和烴類氣體，硫化氫氣體不能直接排放，應(yīng)通過灼燒爐轉(zhuǎn)換成二氧化硫后再進(jìn)行排放。脫水裝置運行主要參數(shù)分析1．溫度◆脫水裝置的脫水效率對來氣的溫度特別敏感。在常壓下，來氣溫度升高，氣中的水含量亦升高。入口溫度升高，甘醇的蒸發(fā)損失也增大?！?0℃被認(rèn)為是甘醇脫水的最低操作溫度。貧甘醇進(jìn)入吸收塔的溫度至少應(yīng)高于天然氣入口溫度10°F(5℃)，以防烴類在吸收塔內(nèi)冷凝而引起發(fā)泡。貧甘醇溫度太高常造成甘醇損失增大和脫水不深。脫水裝置運行主要參數(shù)分析◆重沸器的溫度和壓力決定著貧甘醇的濃度，在204℃以下，重沸器的溫度提高有利于再生出高濃度的貧甘醇?！艟s柱頂部的溫度也很重要，它關(guān)系到水的蒸發(fā)和甘醇的回流，不應(yīng)太高和太低，建議柱頂溫度為107度，低于105度水蒸氣就會開始冷凝而流回精餾柱，高于120度，甘醇的損失就會增大。脫水裝