天然氣脫硫、-工程設(shè)計

儀隴凈化廠天然氣脫硫工程1.總論…………………....….31.1工程名稱、建設(shè)單位、企業(yè)性質(zhì)………………...31.2編制據(jù)……………………..............31.3工程背景和工程建設(shè)的必要性…………………..31.4設(shè)計范圍………………………......51.5編制原那么…………..51.6遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)…………...71.7工藝路線…………..72.根底數(shù)據(jù)………………….82.1原料氣和產(chǎn)品……………………..82.2建設(shè)規(guī)模…………..82.3工藝流程簡介……………………..8醇胺法脫硫原那么工藝流程………………….8直流法硫磺回收工藝流程………………….93.脫硫裝置……………..….103.1脫硫工藝方法選擇……………....103.1.1脫硫的方法………………...103.1.2常用醇胺溶液性能比擬……………...........123.1.2.1幾種方法性質(zhì)比擬…………………133.2醇胺法脫硫的根本原理………....143.3主要工藝設(shè)備…………………....153.3.1主要設(shè)備作用……………...15運(yùn)行參數(shù)…………………...16操作要點…………………...173.4乙醇胺降解產(chǎn)物的生成及其回收………………193.5脫硫的開、停車及正常操作…………………….193.5.1乙醇胺溶液脫硫的開車……………...........19保證乙醇胺溶液脫硫的正常操作…………………...........203.6胺法的一般操作問題……………20胺法存在的一般操作問題………………...20操作要點…………….........213.7選擇性脫硫工藝的開展…………………...........224.節(jié)能……………………...224.1裝置能耗……………………….224.2節(jié)能措施………………………...225.環(huán)境保護(hù)………………….......................235.1建設(shè)地區(qū)的環(huán)境現(xiàn)狀…………........................235.2主要污染物和污染物…………..........................235.3污染控制…………..............................................236.物料衡算與熱量衡算………….......................................246.1天然氣的處理量…………..................................256.2MDEA的循環(huán)量…………..................................257.天然氣脫硫工藝主要設(shè)備的計算………………...................................267.1MDEA吸收塔的工藝設(shè)計………………..................................26選型………….............................................277.1.2塔板數(shù)…………........................................277.1.3塔徑………….............................................277.1.4堰及降液管…………………............................................297.1.5浮閥計算…………………................................................297.1.6塔板降壓…………………................................................317.1.7塔附件設(shè)計………………...............................................317.1.8塔體總高度的設(shè)計………...............................................338.參數(shù)校核………………...338.1浮閥塔的流體力學(xué)校核……………….……….33溢流液泛的校核………….338.1.2液泛校核…………..,……..348.1.3液沫夾帶校核…………….348.2塔板負(fù)荷性能計算……………………..............348.2.1漏液線…………………….358.2.2過量霧沫帶線…………….358.2.3液相負(fù)荷下限線………….358.2.4液相負(fù)荷上限線………….368.2.5液泛線…………………….369.附屬設(shè)備及主要附件的選型和計算…………………...36參考文獻(xiàn)…………..............381總論1.1工程名稱、建設(shè)單位、企業(yè)性質(zhì)工程名稱：天然氣脫硫建設(shè)單位：中石油儀隴凈化廠企業(yè)性質(zhì)：國營企業(yè)1.2編制依據(jù)天然氣可分為酸性天然氣和潔氣。酸性天然氣指含有顯著量的硫化物和CO2等酸性氣體，必須經(jīng)處理后才能到達(dá)管輸標(biāo)準(zhǔn)或商品氣氣質(zhì)指標(biāo)的天然氣。潔氣是指硫化物和CO2含量甚微或根本不含，不需要凈化就可以外輸和利用的天然氣。天然氣中存在的硫化物主要是H2S，此外還可能含有一些有機(jī)硫化物，如硫醇、硫醚、COS及二硫化碳等；除硫化物外，二氧化碳也是需要限制的指標(biāo)。酸性天然氣的危害有：酸性天然氣在水存在的條件下會腐蝕金屬；污染環(huán)境；含硫組分有難聞的臭味、劇毒；硫可能使下游工廠的催化劑中毒；H2S可對人造成傷害；CO2含量過高會使天然氣熱值達(dá)不到要求。1.3工程背景和工程建設(shè)的必要性天然氣是一次能源中最為清潔、高效、方便的能源，不僅在工業(yè)與城市民用燃?xì)庵袕V泛應(yīng)用，而且在發(fā)電業(yè)中也越來越重要作用，近20年來在我國呈現(xiàn)出快速開展的態(tài)勢。從西氣東輸和川氣東送為標(biāo)志的天然氣管道工程建設(shè)到2023年11月份氣荒，都促進(jìn)了天然氣市場的開展。煤炭在我國一次能源消費中的比例將近70%，以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)二氧化碳排放過多，對環(huán)境壓力較大。合理利用天然氣，充分凈化天然氣，可以優(yōu)化能源消費結(jié)構(gòu)，改善大氣環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量，對實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)、建設(shè)環(huán)境友好型社會具有重要意義。天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體，包括大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈中各種自然過程形成的氣體。而人們長期以來通用的“天然氣〞是從能量角度出發(fā)的狹義定義，是指氣態(tài)的石油，轉(zhuǎn)指在巖石圈中生成并蘊(yùn)藏于其中的以低分子飽和烴為主的烴類氣體和少量非烴類氣體組成的可燃性氣體混合物。它主要存在于油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣中。天然氣是一種多組分的混合氣體，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣體，如氦和氬等。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。從礦藏中開采出來的天然氣是組分非常復(fù)雜的烴類混合物，且含有少量的非烴類雜質(zhì)。其中，非烴類雜質(zhì)常常含有H2S、CO2和有機(jī)硫化物。由于水的存在，這些氣體組分將生成酸或酸溶液，造成輸氣管道和設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕。天然氣中的硫化物及其燃燒物會破壞周圍環(huán)境，損害人類健康。而像H2S和硫醇這樣的硫化物，并使之轉(zhuǎn)化為可供工業(yè)應(yīng)用的元素硫，便構(gòu)成一條天然氣工業(yè)中普通采用的凈化、回收硫的根本技術(shù)路線。此外，當(dāng)硫磺回收裝置的尾氣不符合大氣排放標(biāo)準(zhǔn)時，還應(yīng)建立尾氣處理裝置。因此，天然氣中的H2S量受到嚴(yán)格限制，開采出的天然氣往往須經(jīng)脫硫預(yù)處理，以滿足傳輸及使用要求。歐美興旺國家制定的商品天然氣氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：H2S控制含量在5mg/m3天然氣左右；總硫控制含量為100mg/m3天然氣〔以硫計〕左右；我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：Ⅰ類商品天然氣H2S含量≤6mg/m3，總硫含量≤100mg/m3天然氣〔以硫計〕。故而一個完整的天然氣脫硫廠應(yīng)包括脫硫裝置、硫磺回收裝置和尾氣處理裝置。天然氣可分為酸性天然氣和潔氣。酸性天然氣指含有顯著的硫化物和CO2等酸性氣體必須經(jīng)處理后才能到達(dá)管輸標(biāo)準(zhǔn)或商品氣氣質(zhì)指標(biāo)的天然氣。潔氣是指硫化物和CO2含量甚微或根本不含，不需凈化就可外輸或使用的天然氣。來自地下儲層的天然氣通常不同程度地含有H2S、CO2和有機(jī)硫化物〔RSH、COS、RSSR，〕等酸性組分，在開采、集輸和處理時會造成設(shè)備和管道腐蝕；而且含硫組分往往有毒、有害并具有難聞的臭味，會污染環(huán)境和威脅人身平安〔少量硫化氫就具有劇毒，雖然硫化氫在濃度極低時就能檢測到，但由于嗅疲勞，在接觸后幾分鐘內(nèi)就會喪失嗅覺，從而無法感覺到硫化氫的危險濃度。吸入濃度為幾百ppm的硫化氫可能導(dǎo)致急性中毒，而且，雖然這種氣體具有刺激性，但血液中吸收硫化氫所產(chǎn)生的全身效應(yīng)會掩蓋其刺激作用〕；當(dāng)天然氣用作化工原料時，還會引起催化劑中毒；同時，CO2的含量過高將降低天然氣的熱值。綜上所述，天然氣在使用前必須進(jìn)行脫硫處理，嚴(yán)格控制酸性氣體的含量，使其硫含量滿足GB17320-1999天然氣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的天然氣的技術(shù)指標(biāo)，才能成為合格的使用天然氣。1、4設(shè)計范圍〔1〕天然氣脫硫的必然性〔2〕天然氣脫硫的方法及工藝路線的選擇〔3〕物料流程圖〔4〕工藝流程圖〔5〕脫硫裝置〔6〕建設(shè)規(guī)模1、5編制原那么通過加工的天然氣所到達(dá)的氣質(zhì)指標(biāo)，各國各地區(qū)都不同，這是由于天然氣資源和礦藏處理水平、供銷狀況及有關(guān)的經(jīng)濟(jì)政策等各不相同所造成的。由于化工生產(chǎn)所需要的原料氣對有害物質(zhì)特別是硫及其化合物的含量要求比擬嚴(yán)格〔硫含量一般為1-2mg/m3〕，天然氣通常需要經(jīng)過二次處理才能符合要求，而且這局部氣量相對較小，故在制定商品天然氣氣質(zhì)指標(biāo)是多以符合燃料要求為依據(jù)，主要從保證天然氣在輸配系統(tǒng)中的平安運(yùn)行，減少設(shè)備、管線的腐蝕，滿足環(huán)境保護(hù)和衛(wèi)生以及良好的燃料性能等方面規(guī)定對商品天然氣的質(zhì)量要求。隨著天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的比例上升，輸氣管道壓力升高，距離增長，對氣質(zhì)的要求也趨于嚴(yán)格。在西方興旺國家，氣質(zhì)指標(biāo)除了管輸指標(biāo)外，往往還必須根據(jù)用戶與公司簽訂的銷售合同的有關(guān)條款來實行質(zhì)量要求，以滿足用戶的需要。商品天然氣氣質(zhì)指標(biāo)主要有：(1)最小熱。值為了使天然氣用戶能適當(dāng)確定其加熱設(shè)備，必須確定最小熱值。這項規(guī)定主要要求控制天然氣中的N2和CO2等不可燃?xì)怏w的含量。(2)含硫量。主要是為了控制天然氣的腐蝕性和出于對人類自身健康和平安的考慮，常以H2S含量或總硫〔H2S及其他形態(tài)〕含量來表示。(3)烴露點。烴露點即在一定壓力條件下天然氣中析出的第一滴液烴時的溫度，它與天然氣的壓力和組成有關(guān)。為了防止天然氣在輸配管線中有液烴凝結(jié)，目前許多國家都對商品天然氣規(guī)定了脫油除塵的要求，規(guī)定在一定條件下天然氣的最高允許烴露點。(4)水露點與含水量。在地層溫度和壓力條件下，水在天然氣中通常以飽和水蒸汽的形式存在，水蒸氣的存在往往給天然氣的輸集帶來了一系列的危害。因此，規(guī)定天然氣的含水量是十分必要的。天然氣的含水量以單位體積天然氣中所含的水汽量來表示的，有時也用天然氣的水露點來表示。天然氣的水露點是指在一定的壓力條件下，天然氣與液態(tài)水平衡時〔此時，天然氣的含水量為最大含水量，即飽和含水量〕的溫度。一般要求天然氣水露點比輸氣管線可能到達(dá)的最低溫度還低5-6℃。此外，往往還要求輸送溫度不超過49℃，對輸送壓力無嚴(yán)格要求。GB17820-1999依據(jù)不同用戶的要求并結(jié)合我國天然氣資源的實際組成，將商品天然氣分成三類。一類和二類天然氣主要用作民用燃料，為了防止輸配系統(tǒng)的腐蝕和保證居民健康，分貝規(guī)定其硫含量不大于6mg/m3〔CHN〕和20mg/m3〔CHN〕：三類天然氣主要作為工業(yè)原料和燃料。GB17820-1999同時規(guī)定高位發(fā)熱量大于31.46MJ/m3〔CHN〕，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)不大于3%，在天然氣交接點的壓力和溫度條件下，天然氣的水露點應(yīng)比最低環(huán)境溫度低5℃?？紤]個別用戶對天然氣質(zhì)量有不同要求，GB17820-1999的附錄同時規(guī)定；在滿足國家有關(guān)平安衛(wèi)生等標(biāo)準(zhǔn)的前提下，對上述三個類別以外的天然氣，允許供需雙方合同或協(xié)議來確定其具體質(zhì)量要求。我國商品天然氣氣質(zhì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下表：表1商品天然氣氣質(zhì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)〔GB17820-1999〕工程一類二類三類高位發(fā)熱量MJ/m3>3.14總硫mg/m3≤100≤200≤460H2S含量mg/m3≤6≤20≤460CO2〔%〔V〕〕≤3.0—水露點℃在天然氣交接點的壓力和溫度條件下，天然氣的水露點應(yīng)比最低溫度低5℃此外，按照用途不同，典型天然氣氣質(zhì)指標(biāo)見表2。表2典型天然氣氣質(zhì)指標(biāo)指標(biāo)LNG管道銷售氣NGLH2S〔胺法處理〕<3.5mg/m3<3.5mg/m3<10mg/m3H2S〔堿法處理〕銅片實驗1A/1BCO2<50mg/m3優(yōu)化<5-20mg/m3總硫<20mg/m3<20mg/m3檢硫?qū)嶒灋樨?fù)燃料氣中總硫<300mg/m3<300mg/m3<300mg/m3燃燒爐出口SO2釋放量<250mg/m3<250mg/m3硫純度99.9%wt99.9%wt硫回收率95-99.9%95~99.9%枯燥器出口含量<0.5mg/m3<0.5mg/m3<0.5mg/m3LNG中汞含量<0.01mg/m3注：1.H2S+羥基硫+有機(jī)硫化合物2.取決于用途3.體積與凈化氣體優(yōu)化熱量之比1.6遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB17820-1999《商品天然氣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》SY/T6538-2002《配方型選擇性脫硫溶劑標(biāo)準(zhǔn)》SY/T6537-2002《天然氣凈化廠氣體及溶液分析方法標(biāo)準(zhǔn)》1.7工藝路線開采出來的天然氣中含有硫化氫和二氧化碳等酸性氣體，在使用過程中會造成許多危害，所以在使用前必須進(jìn)行脫硫脫碳處理。一般的化學(xué)吸收法通過吸收劑溶液吸收天然氣中的酸性組分，大局部酸性組分被吸收劑溶液所吸收，剩余的酸性組分需進(jìn)一步吸收別離，以到達(dá)商品氣氣質(zhì)指標(biāo)的要求。含有酸性組分的溶液需要輸入再生裝置中進(jìn)行再生回收，以求得吸收劑的循環(huán)使用。一般的化學(xué)吸收法有吸收、閃蒸、換熱和再生四局部組成。2根底數(shù)據(jù)2.1原料氣和產(chǎn)品1)原料氣組成組成%〔mol〕組成%〔mol〕H2S2.050iC4H100.001CO20.570nC4H100.001H2O0.069N2+He1.770CH495.381H20.008C2H60.020O2+Ar0.130注：1〕原料氣不含有機(jī)硫2〕原料氣處理量3)原料氣溫度℃4〕原料氣壓力2.05-2.25MPa(g)2.2建設(shè)規(guī)模儀隴龍崗凈化廠建設(shè)規(guī)模為。2.3工藝流程簡介2.3.1醇胺法脫硫原那么工藝流程：醇胺法工藝的根本流程主要有吸收、閃蒸、換熱和再生四局部組成。含酸性組分的天然氣經(jīng)入口別離器除去液固雜質(zhì)后進(jìn)入吸收塔底部，由下而上與醇胺溶液逆流接觸，脫出其中的酸性組分。到達(dá)要求的凈化器離開吸收塔頂部，井出口別離器除去攜帶的醇胺液滴后出裝置。吸收了酸氣的醇胺溶液〔通常稱為富液〕由吸收塔底部流出后降至一定壓力進(jìn)入閃蒸罐，是富液中溶解和夾帶的烴類閃蒸出來，閃蒸汽可用作裝置的燃料氣。閃蒸后的富液經(jīng)過濾器進(jìn)入貧/富液換熱器，與已完成再生的熱醇胺〔簡稱貧液〕換熱而被加熱，然后進(jìn)入在低壓下操作的再生塔頂部。在再生塔中富液首先在塔頂閃蒸處局部酸性組分，然后自上而下流動與在重沸器中加熱氣化的氣體〔主要為水蒸氣〕接粗，將溶液中其余的酸性組分進(jìn)一步汽提出來。因此，出再生塔的溶液為貧液，只含有少量未汽提出的剩余酸性氣體。離開重沸器的熱貧液經(jīng)貧/富液換熱器回收熱量后，再經(jīng)過溶液冷卻器的進(jìn)一步冷卻至冷卻至適當(dāng)溫度，然后由溶液循環(huán)泵送至吸收塔頂部，完成溶液循環(huán)。離開再生塔頂部的酸性組分和水蒸氣進(jìn)入冷卻器，以冷凝分出大局部水蒸氣，冷凝液作為回流返回再生塔頂部，以回收被酸性氣流帶出的醇胺蒸汽，酸氣送至硫磺回收裝置或其他氣體處理設(shè)施進(jìn)一步處理。2.3.2直流法硫磺回收工藝流程：在直流法中，全部酸氣進(jìn)入反響爐，要求嚴(yán)格配給空氣量，以使酸氣中的全部烴完全燃燒，而H2S僅有l(wèi)/3氧化成SO2，使剽余2/3的H2S與氧化成的SO2在理想的配比下進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化，以獲取更高的轉(zhuǎn)化率。反響爐溫度高達(dá)1100一1600℃，此時酸氣中H2S約有60％一70％轉(zhuǎn)化成硫，含硫蒸氣的高溫氣體經(jīng)余熱鋼爐回收熱量后進(jìn)入一級冷凝器，再次回收熱量并別離出液態(tài)硫，出一級冷凝器的氣相進(jìn)入一級再熱器，使其在進(jìn)一級轉(zhuǎn)化器前到達(dá)所需要的反響溫度，然后進(jìn)人一級轉(zhuǎn)化器，在已活化的催化劑上反響，由于反響放熱，出口氣溫度明顯升高，經(jīng)二級冷凝器回收熱量并別離出液態(tài)硫之后的氣相，經(jīng)二級再熱器再熱到達(dá)需要的溫度，進(jìn)入二級轉(zhuǎn)化器，催化轉(zhuǎn)化后溫度升高，經(jīng)三級冷凝器回收熱量并別離出液態(tài)硫，分出液態(tài)疏后的氣相進(jìn)入第三級再熱器，再熱后進(jìn)入三級轉(zhuǎn)化器，使H2S和SO2最大限度地轉(zhuǎn)化為硫，從三級轉(zhuǎn)化器出來的氣相經(jīng)四級冷凝器冷卻以除去最后生成的硫。別離出液態(tài)疏后的尾氣通過捕集器，進(jìn)一步捕集液態(tài)硫后進(jìn)入尾氣處理裝置進(jìn)一步處理后排放。各級冷凝器及捕集器中別離出來的液態(tài)硫流人硫儲罐，經(jīng)成型后即為硫磺產(chǎn)品。3脫硫裝置3.1脫硫工藝方法選擇3.1.1脫硫的方法目前，國內(nèi)外已見的天然氣脫硫方法名目繁多，不下數(shù)十種。如果以脫硫劑的狀態(tài)來分，那么天然氣脫硫法可分為干法和濕法兩大類。干法---采用固體型的脫硫吸附劑，這類固體物質(zhì)包括天然泡沸石、分子篩和海綿狀氧化鐵等。濕法---采用各類液體溶液脫硫劑。此法多用于高壓天然氣中酸性氣體組分含量較多的情況濕法本身又可按條件分為：化學(xué)吸收法、物理吸收法、復(fù)合法和直接氧化法?；瘜W(xué)吸收法基于可逆化學(xué)反響。吸收劑在吸收塔內(nèi)與H2S和CO2進(jìn)行反響，在解吸塔內(nèi)用提高溫度或降低壓力的方法使向相反方向進(jìn)行。各種胺溶液是應(yīng)用品廣泛的脫硫吸收劑。除了各種醇胺法以外，堿性鹽溶液和氨基酸鹽法亦屬于化學(xué)吸收脫硫法。物理吸收法是基于吸收劑的選擇性吸收來別離抽取天然氣中酸性組分，其操作類似于天然氣工廠中油吸收法。在物理吸收過程中，可采用N-甲基吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、丙酮、甲醇等作為吸收劑。由于吸收劑的吸收能力實際上與氣相中酸性組分的分壓成正比，故而本法對處理高含酸性組分的天然氣特備有效。復(fù)合法同時使用混合的化學(xué)和物理吸收劑。本法中最得以廣泛應(yīng)用的是Sulfinol法，其中使用環(huán)丁砜和任一化學(xué)吸收劑相組合的溶液作為脫硫劑。Sulfinol溶液通常是有環(huán)丁砜、二異丙醇胺和水組成。在確定Sulfinol砜胺溶液配比時，應(yīng)考慮依據(jù)使用條件不同而異。醇胺法是目前最常用的天然氣脫硫脫碳方法。據(jù)統(tǒng)計，20世紀(jì)90年代美國采用化學(xué)溶劑法的脫硫脫碳裝置處理量約占總處理量的72%，其中有絕大多數(shù)是采用醇胺法。20世紀(jì)30年代最先采用的醇胺法是三乙醇胺〔TEA〕，因其反響能力和穩(wěn)定性差已不再采用。目前，主要采用的是一乙醇胺〔MEA〕、常規(guī)的二乙醇胺〔DEA〕、二異丙醇胺〔ADIP〕、二甘醇胺〔DGA〕和甲基二乙醇胺〔MDEA〕等溶劑。醇胺法適用于天然氣中酸性組分含量低的場合。由于醇胺法使用的是醇胺水溶液，溶液中含水可使被吸收的重?zé)N降低至最少程度，故非常適用于重?zé)N含量高的天然氣脫硫脫碳。MDEA等醇胺溶液還具有在CO2存在下選擇性脫出H2S的能力醇胺法的缺點是有些醇胺與COS和CS2的反響時不可逆的，會造成那個溶劑的化學(xué)降解損失，故不宜用于COS和CS2含量高的天然氣脫硫脫碳。醇胺還具有腐蝕性，與天然氣中的H2S和CO2等會因其設(shè)備腐蝕。此外，醇胺作為脫硫脫碳溶劑，其富液〔即吸收了天然氣中酸性組分后的溶液〕在再生時需要加熱，不僅能耗較高，而且在高溫下再生時也會發(fā)生熱降解，所以損耗較大。由于醇胺法的吸收能力較強(qiáng)，且本設(shè)計中，在脫除H2S的同時需脫除相當(dāng)量的CO2，即要求選擇性脫硫，而原料氣中有不含有機(jī)硫，應(yīng)選擇醇胺法來進(jìn)行脫硫脫碳處理。3.1.2常用醇胺溶液性能比擬醇胺法特別適用于酸氣分壓低和要求凈化氣中酸氣含量低的場合。由于采用的是水溶液可減少重?zé)N的吸收量，故此法更適合重?zé)N的氣體脫硫脫碳。通常，MEA法、DEA法、DGA法有成為常規(guī)醇胺法，根本上可同時脫除氣體中的H2S、CO2；MDEA法和DIPA法又稱為選擇性醇胺法，其中MDEA法是典型的選擇性脫H2S法，DIPA法在常壓也可選擇性的脫除H2S。此外，配方溶液目前種類繁多，性能各不相同，分別用于選擇性脫H2S，在深度或不深度脫除H2S的情況下脫除一局部或大局部CO2，深度脫除CO2，以及脫除COS等。醇胺分子結(jié)構(gòu)至少有一個羥基和一個胺基。羥基：可降低化合物的蒸汽壓，增加醇胺在水中的溶解度，可配制成水溶液。胺基：水溶液提供堿度，促進(jìn)對酸性組分的吸收。醇胺與H2S、CO2的主要反響如下：伯胺： (瞬間反響)〔中速反響〕〔慢反響〕仲胺：(瞬間反響)〔中速反響〕〔慢反響〕叔胺：(瞬間反響)〔不反響〕〔慢反響〕醇胺與H2S、CO2的主要反映均為可逆反響。當(dāng)酸性組分P高或T低時，反響向右進(jìn)行，貧液從原料氣中吸收酸性組分〔正反響〕，并且放熱。當(dāng)酸性組分P低或T高時，反映向左進(jìn)行，富液將酸性組分釋放出來使溶液再生〔逆反響〕，并且吸熱。3.1.2.1幾種方法性質(zhì)比擬①一乙醇胺〔MEA〕MEA可用于低吸收壓力和凈化氣質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)要求嚴(yán)格的場合。MEA可從氣體中同時脫除H2S和CO2因此沒有選擇性。凈化氣中H2S的濃度可低達(dá)5.7mg/m3。在中低壓情況下CO2濃度可低達(dá)100×10-6〔體積分?jǐn)?shù)〕。MEA也可脫除COS、CS2，但是需要采用復(fù)活釜，否那么反響是不可逆的。即就是有復(fù)活釜，反響也不能完全可逆，故會導(dǎo)致溶液損失和在溶液中出現(xiàn)降解產(chǎn)物的積累。MEA的酸氣負(fù)荷上限通常為0.3-0.5mol酸氣/molMEA，溶液質(zhì)量濃度一般應(yīng)限定在10%-20%。如果采用緩蝕劑，那么可使溶液濃度和酸氣負(fù)荷顯著提高。由于MEA蒸汽壓在醇胺類中最高，故在吸收塔、再生塔中蒸發(fā)損失量最大，但可采用水洗的方法降低損失。②二乙醇胺〔DEA〕DEA不能像MEA那樣在低壓下使氣體處理后到達(dá)輸管要求，而且也沒有選擇性。如果酸氣分壓高而且總壓高，那么可采用具有專利權(quán)的SNPA-DEA法。此法可用于高壓且具有較高H2S/CO2比的酸氣含量高的氣體。專利上所表示的酸氣負(fù)荷為0.9-1.3mol酸氣/molDEA。與MEA相比，DEA的特點為：DEA的堿性和腐蝕性較MEA弱，故其溶液濃度和酸氣負(fù)荷較高，溶液循環(huán)量、投資和操作費用都較低；由于DEA生成不可再生的降解產(chǎn)物數(shù)量較少，故不需要復(fù)活釜；DEA與H2S和CO2的反響熱較小，故溶液再生所需的熱量較少；DEA與COS、CS2反響生成可再生的化合物，故可在溶液損失很小的情況下局部脫除COS、CS2；蒸發(fā)損失較少。③三甘醇胺DGA是伯醇胺，不僅可脫除氣體和液體中的H2S和CO2，而且可以脫除COS和RSH，故廣泛用于天然氣和煉廠氣脫硫脫碳。DGA可在壓力低于0.86MPa下將氣體中的H2S脫除至5.7mg/m3。DGA溶液濃度在50%時的凝點為—34℃，故可適用于高寒地區(qū)。由于降解反響速率達(dá)，所以DGA系統(tǒng)需要采用復(fù)活釜。此外，它與CO2、COS的反響時不可逆的。與MEA、DEA相比，DGA對烯烴、重?zé)N和芳香烴的吸收能力更強(qiáng)。因此，在DGA脫硫脫碳裝置的設(shè)計中應(yīng)采用適宜的活性碳過濾器。與MEA相比，DGA的特點為：溶液質(zhì)量濃度可達(dá)50%-70%，而MEA溶液濃度僅為15%-20%；由于溶液濃度高，所以溶液循環(huán)量?。恢胤衅髡羝牧康?。④甲基二乙醇胺MDEA是叔醇胺，可在中、高壓下選擇性脫除H2S以符合凈化氣的質(zhì)量指標(biāo)或管輸要求。但是，如果凈化氣中的CO2含量超過允許值，那么需進(jìn)一步處理。選擇性脫除H2S的優(yōu)點是：由于脫除的酸氣量減少而使溶液循環(huán)量降低；再生系統(tǒng)的熱負(fù)荷低；酸氣中的H2S/CO2摩爾比可高達(dá)含硫原料氣的10-15倍。由于酸氣中H2S濃度較高，有利于硫磺回收。此外，叔醇胺與CO2的反響時反響熱較小的酸堿反響，故再生時需要的熱量較少，因而用于大量脫除CO2是很理想的。這也是一些適用于大量脫除CO2的配方溶液的主劑是MDEA的原因所在。采用MDEA溶液選擇性脫硫不僅由于循環(huán)量低而可降低能耗，而且單位體積溶液再生所需蒸汽量也顯著低于常規(guī)醇胺法。此外，選擇性醇胺法因操作的氣液比擬高而吸收塔的液流強(qiáng)度較低，因而裝置的處置量也可提高。⑤二異丙醇胺它是仲胺，對H2S具有一定的選擇性，與CO2、COS發(fā)生質(zhì)變反響的能力大于MEA、DEA和DGA。二異丙醇胺可用于從液化石油氣中脫除H2S和COS。⑥配方溶液配方溶液是一種新的醇胺溶液系列，與大多數(shù)醇胺溶液相比，由于采用配方溶液可減少設(shè)備尺寸和降低能耗而廣為應(yīng)用，目前常見的配方溶液產(chǎn)品有DOW化學(xué)公司的CAS/SPECTM，聯(lián)碳公司的UCARSOLTM，Huntsman公司的TEXTREATTM等。配方溶液通常具有比MDEA更好的優(yōu)越性。有的配方溶液可以選擇性脫除H2S低至4×10-6(體積分?jǐn)?shù))，而只脫除一小局部CO2；有的配方溶液那么可以從氣體中深度脫除CO2以符合深冷別離工藝的需要；有的配方溶液還可在選擇性脫除H2S低至4×10-6(體積分?jǐn)?shù))的同時，將高CO2含量氣體的CO2脫除至2%。⑦空間位阻胺從分子水平上設(shè)計的脫硫劑指在氮原子上帶有一個或多個具有空間位阻結(jié)構(gòu)的非鏈狀取代基團(tuán)的醇胺類化合物。通過基團(tuán)的空間位阻效應(yīng)和堿性來控制胺與CO2的反響，有選擇性地脫硫、脫碳。天然氣酸性組分脫除工藝與脫水工藝相似。3.2醇胺法脫硫的根本原理乙醇胺是無色的液體，常壓下沸點為170℃，比重為1.019g/cm3。它是一種有機(jī)堿溶液，它的堿性與氨相似，是氨的衍生物。乙醇胺結(jié)構(gòu)始終至少有一個氨基，這個氨基提供了在水中的堿度，促使對于酸性氣體H2S、CO2有很高的吸收能力。乙醇胺的結(jié)構(gòu)式中還有一個烴基，這個烴基的作用可以降低化合物的蒸汽壓，減少氣相中乙醇胺的損失，并且增加了在水中的溶解度，使乙醇氨可按任意比與水互溶。乙醇胺吸收H2S、CO2時，生成硫化物、酸式硫化物、碳酸鹽、酸式碳酸鹽，其反響式如下：反響方程式中乙醇胺吸收反響是放熱反響，從化學(xué)平衡觀點來看，溫度愈低，愈有利于吸收反響。所以溫度一般控制在25-40℃為宜。吸收了H2S、CO2的乙醇胺溶液，當(dāng)溫度升高至105℃以上，那么生成物就要分解，生成反響物，這就是乙醇胺的再生。再生溫度的提高對溶液再生是有好處的，因為溫度提高后，溶液外表上酸性氣體的分壓迅速增加。提高壓力有利于吸收，同時也提高了H2S的分壓，增大了吸收的推動，提高了溶液的吸收能力。富液再生的壓力一般為常壓，因為乙醇胺溶液再生是在該壓力下塔底溶液沸騰溫度下再生的，壓力提高后，相對應(yīng)的溶液沸騰溫度亦高，但由于壓力高而相對應(yīng)的H2S、CO2的分壓亦高了。此時，H2S、CO2的分壓增加而使硫化物、碳酸鹽離解降低的作用比升高溫度而使離解增加的作用更為顯著，因此再生的壓力一般為常壓。3.3主要工藝設(shè)備3.3.1主要設(shè)備作用A、原料氣別離器作用：別離原料氣夾帶的固體或液烴。如砂子、井下作業(yè)用的化學(xué)藥劑等。類型：臥式或立式別離器，內(nèi)裝金屬網(wǎng)除沫器。B、吸收塔作用：氣液傳質(zhì)場所，酸性組分轉(zhuǎn)入醇胺液中。類型：填料塔或板式塔，目前多采用浮閥塔。C、閃蒸罐作用：盡可能地解吸出富液所溶解的烴類。類型：多采用臥式罐以保證足夠的閃蒸面積。D、過濾器作用：去除胺液中固體和降解產(chǎn)物。類型：固體過濾器、活性炭過濾器。E、貧/富溶液換熱器作用：冷卻貧液，回收的熱量，同時提高富液的T。類型：多采用管殼式，富液走管程。F、解吸塔(再生塔)作用：對富醇胺液進(jìn)行再生，恢復(fù)溶液的凈化能力。類型：用與吸收塔相同的塔型。3.3.2運(yùn)行參數(shù)A、吸收塔為防止溶液起泡、液泛及夾帶，空塔氣速不宜過高，最大空塔氣速由Souders-Brown公式計算：操作氣速應(yīng)降低25%～35%；降液管內(nèi)液體流速一般取0.08～0.1m/s。富液T不宜過高，否那么發(fā)生解吸，入塔氣體T≤38℃。為防止重?zé)N凝析，貧液入塔T應(yīng)比原料氣T高1～5℃。B、再生塔再生塔蒸氣耗量一般為0.12-0.18t/m3醇胺液，重沸器的最高T為120℃。再生塔頂酸性氣體中烴類含量應(yīng)＜1%-2%。塔頂?shù)幕亓鞅?水蒸汽量/酸氣量)一般為3:1-1:1。C、富液換熱和胺冷卻為減輕腐蝕和減少富液中酸氣解吸，富液和貧液不需最大限度地?fù)Q熱。離開換熱器的富液溫度大多在82～94℃。為減少管線和換熱器腐蝕，醇胺液流動速度應(yīng)＜0.6～1.0m/s；富液走管程。貧胺液冷卻器的冷卻方式：空冷、水冷、空冷+水冷。貧液一般走殼程。D、富液閃蒸罐閃蒸操作p：0.5MPa；操作T：45～60℃；閃蒸停留時間：3～5min。3.3.3操作要點A、保持溶液清潔防止各種雜質(zhì)進(jìn)入溶液，盡量除去雜質(zhì)或降解產(chǎn)物。a．原料氣別離b．溶液過濾c．溶劑復(fù)活使降解的醇胺盡可能復(fù)原，使熱穩(wěn)定的鹽類釋放出游離醇胺，除去不能復(fù)活的降解產(chǎn)物。MEA采用側(cè)線蒸餾復(fù)活，DEA采用活性炭吸附復(fù)活，砜胺液的復(fù)活要經(jīng)過減壓蒸餾、加堿處理、白土處理等。d．控制溶液發(fā)泡注阻泡劑(消泡劑)加以控制，主要有兩類：高分子醇類：控制非離子型的發(fā)泡物質(zhì)。硅酮類高分子化合物：控制離子型發(fā)泡物質(zhì)。B、加強(qiáng)防腐措施a．合理的設(shè)計、溶液過濾和復(fù)活；b．防止氧進(jìn)入裝置；作用：防止胺液與氧接觸生成不可再生的化學(xué)降解產(chǎn)物，導(dǎo)致設(shè)備腐蝕和溶液發(fā)泡。氧還能氧化H2S生成元素S，硫與鏈烷醇胺反響生成二硫代氨基鹽類、硫脲類、多硫化合物類和硫代硫酸鹽類。方法：惰性氣(如N2)保護(hù)，對儲罐、低位罐進(jìn)行氣封。c．正確的開工、停工操作；如裝置開工前應(yīng)徹底去除系統(tǒng)中的氧。d．合理的酸氣負(fù)荷；e．使用緩蝕劑；f．再沸器中溶液T與所用蒸汽T應(yīng)盡可能低；g．除去懸浮固體與分解產(chǎn)物；h．防止用高溫?zé)彷d體，使金屬壁面的溫度較低。C、補(bǔ)充水分原因：出吸收塔凈化氣、出再生塔酸氣含以及閃蒸氣會帶走胺液中的水分。方式：可以回流一起打入汽提塔內(nèi)；也可打入吸收塔頂?shù)乃此迳?。D、降低操作本錢a．合理的再生溫度和回流比；b.加強(qiáng)閃蒸；盡可能閃蒸出富液中被吸收的烴類(約為原料氣1%～5%，作為裝置燃料氣用。c.回收能量。設(shè)置富液能量回收泵(水力能量回收透平)是一項有效措施，對于在高壓下運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置更為有利。目前，在天然氣凈化工業(yè)中應(yīng)用的選擇性脫硫溶劑主要為：MDEA法、砜胺法、空間位阻胺法。優(yōu)點：不僅具有腐蝕較輕微、不易降解變質(zhì)等，而且能選擇性的吸收H2S。3.4乙醇胺降解產(chǎn)物的生成及其回收乙醇胺在脫硫過程中會產(chǎn)生一些降解產(chǎn)物，即產(chǎn)生不可逆反響的雜質(zhì)。其主要方式如下：1．氧氣進(jìn)入了胺系統(tǒng)，胺和氧反響會被迅速氧化并生成有腐蝕性的有機(jī)酸。同時也會生成硫代硫酸鹽，生成的硫酸鹽可以加強(qiáng)堿中和，胺被游離出來。2.和天然氣里的某些硫化物COS、CS2反響，生成在再生溫度下不能發(fā)生分解的化合物，但這些化合物可以加強(qiáng)堿將乙醇胺回收下來。3.胺液過熱分解或在高溫下生成胺的衍生物二胺類等物質(zhì)，這些產(chǎn)物具有腐蝕且不能用強(qiáng)堿中和。這些降解產(chǎn)物逐漸積累將會是溶液起泡，同時也增加了設(shè)備的腐蝕。為了回收和凈化乙醇胺溶液，有的流程中設(shè)置了釜式蒸餾、凈化溶液。其原理是加強(qiáng)堿或純堿在加熱的條件下使其和胺類所生成的酸性鹽在進(jìn)化釜里產(chǎn)生熱分解，那么乙醇胺被游離出來。3.5脫硫的開、停車及正常操作3.5.1乙醇胺溶液脫硫的開車乙醇胺溶液脫硫裝置首次開車要進(jìn)行設(shè)備的清洗，洗去油污和銹垢等，使其循環(huán)的乙醇胺溶液不被外來的臟物所污染。先用冷水進(jìn)行清洗，然后再用熱的溶液進(jìn)行徹底清洗。洗液可以用磷酸鈉溶液等，一般磷酸鈉溶液配成3%-5%〔質(zhì)量濃度〕。清洗前系統(tǒng)用氮氣置換，使氧含量小于0.5%，然后吸收塔用氮氣充幾千克壓力，具備溶液在系統(tǒng)循環(huán)所需的壓力。將洗液用泵打入循環(huán)清洗。循環(huán)24小時后將洗液拍點，屢次用軟水進(jìn)行徹底清洗，取水樣做消泡實驗，直到合格，否那么用洗液重新清洗。乙醇胺系統(tǒng)開車時，先將循環(huán)泵開啟來，在開泵前注意排掉泵體管道內(nèi)的氣體。調(diào)好循環(huán)量，溶液的循環(huán)量與進(jìn)吸收塔的天然氣量成比例。送低壓蒸汽入再沸器，注意暖管，排掉冷凝液，防止發(fā)生水錘。將溶液升溫到再生塔的正常操作溫度，然后再向吸收塔緩慢送氣。穩(wěn)定一段時間后析出吸收塔天然氣硫含量，合格后送至下一工序。如果乙醇胺脫硫系統(tǒng)需要停車那么首先切斷天然氣，停止向吸收塔送氣，系統(tǒng)的溶液繼續(xù)循環(huán)再生，逐漸減再沸器的蒸汽，直到全停，待再生塔底溶液溫度降至65℃以下再停循環(huán)泵。如本系統(tǒng)不需要檢修，那么溶液可以不必排出，用天然氣或氮氣保壓，如需檢修，那么將溶液排入儲槽，用氮氣或天然氣保壓，使氧不漏入系統(tǒng)。3.5.2保證乙醇胺溶液脫硫的正常操作A．控制好再生的溫度、壓力，使溶液再生完全。B．保證溶液的濃度。低了要補(bǔ)加新溶液；注意控制塔的液位；因溶液在使用過程中所損失，要經(jīng)常補(bǔ)加軟水貨乙醇胺溶液。C．保證循環(huán)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，要經(jīng)常檢查泵體、電機(jī)。D.加強(qiáng)溶液的維護(hù)。在流程中溶液進(jìn)行局部過濾，過濾了局部溶液就可使乙醇胺溶液能夠正常操作，不致產(chǎn)生泡沫，在運(yùn)轉(zhuǎn)中應(yīng)注意過濾器的清洗。E.控制好乙醇胺溶液的循環(huán)量。乙醇胺溶液的循環(huán)量是根據(jù)天然氣里的硫含量來定的，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中如果循環(huán)量低了，將影響脫硫效果。在操作中要注意防止天然氣中夾帶的凝析油，因凝析油帶入吸收塔后，會嚴(yán)重污染乙醇胺溶液，使溶液起泡，造成吸收塔液泛。3.6胺法的一般操作問題3.6.1胺法存在的一般操作問題A.設(shè)備腐蝕醇胺法裝置存在的腐蝕：電化學(xué)腐蝕、化學(xué)腐蝕和應(yīng)力腐蝕。a．主要的腐蝕劑是酸性組分〔H2S、CO2〕本身。游離或化合的CO2在高溫和水存在時腐蝕更嚴(yán)重。b.次類腐蝕劑是溶劑的降解產(chǎn)物它們在裝置的受熱局部會如螯合劑一樣和鐵作用促進(jìn)設(shè)備腐蝕。醇胺與原料氣中的CO2或有機(jī)硫發(fā)生副反響，最終生成N-(2-羥乙基)-乙二胺。c.懸浮固體顆粒對設(shè)備的磨蝕溶液中懸浮固體顆粒為FeS。在換熱器管子和管路中的高速流動，都會因加速FeS膜的脫落而加快設(shè)備腐蝕。C.垢污改變流道引起的沖刷結(jié)垢物的生成會改變流體的流道形狀，使管子沿流道形狀出現(xiàn)沖刷。d.應(yīng)力腐蝕由醇胺、H2S、CO2和設(shè)備剩余應(yīng)力共同作用下發(fā)生的，特別是高溫局部尤易發(fā)生。B.溶液發(fā)泡易引起溶液發(fā)泡的雜質(zhì)有：醇胺的降解產(chǎn)物；溶液中的懸浮的固體〔如腐蝕產(chǎn)物硫化鐵〕；原料氣帶入裝置的烴類凝液或氣田水；進(jìn)入溶液的外來物質(zhì)。溶液發(fā)泡會使處理量大幅度下降，這樣甚至要停車處理；發(fā)泡也會造成溶劑損失量增大；同時溶液脫硫效率要受影響。C．醇胺溶劑的損失a.溶液蒸發(fā)損失T、P和胺濃度會影響胺蒸發(fā)損失量。T增加或P減少那么胺的蒸發(fā)損失增加。b.氣相夾帶吸收塔塔頂氣體的夾帶〔較大〕、閃蒸罐的閃蒸氣的夾帶〔較少〕、汽提塔塔頂氣體的夾帶等〔較少〕。c.溶液降解分為熱降解、氧化降解和化學(xué)降解三種，造成溶劑損失的主要為化學(xué)降解。d.溶液中非酸氣的夾帶e.胺液在烴液中的溶解當(dāng)T增加或P降低，液烴攜帶的胺液量增加。D.溶液中非酸氣的夾帶在高P下脫酸氣時，溶液中非酸氣的夾帶量增加。3.6.2操作要點A．保持溶液清潔為防止各種雜質(zhì)進(jìn)入溶液，盡量除去雜質(zhì)或降解產(chǎn)物，方法有：原料氣別離；溶液過濾；溶劑復(fù)活；控制溶液發(fā)泡〔或加消泡劑〕。B.加強(qiáng)防腐措施加強(qiáng)防腐措施有：合理的設(shè)計、溶液過濾和復(fù)活；防止氧進(jìn)入裝置；正確的開工、停工操作；合理的酸氣負(fù)荷；使用緩蝕劑；再沸器中溶液T與所有蒸汽T應(yīng)盡可能低；除去懸浮固體與分解產(chǎn)物；防止用高溫?zé)彷d體，使金屬壁面的溫度較低。C．補(bǔ)充水分因出吸收塔凈化氣、出再生塔酸氣及閃蒸氣會帶走胺液中的水分，所以要補(bǔ)充一定的水分。補(bǔ)充水分的方法有：回流一起打入汽提塔內(nèi)；打入吸收塔頂?shù)乃此迳?。D．降低操作本錢降低操作本錢的方式有：合理地控制再生溫度和回流比；加強(qiáng)閃蒸；回收能量。3.7選擇性脫硫工藝的開展主要表達(dá)在脫硫溶劑的開展上：A.以MDEA水溶液為主體，加人少量添加劑進(jìn)一步提高選吸效果；B.把MDEA和物理溶劑相結(jié)合，以提高溶液的硫負(fù)荷和改善其脫除有機(jī)硫化物的效果；C.從分子設(shè)計的概念出發(fā)，合成了選吸性能比MDEA更好的空間位阻胺脫硫溶劑；D.對選擇性吸收過程的反響機(jī)理已有較明確的認(rèn)識，形成了較完善的數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)的計算軟件。4節(jié)能4.1裝置能耗裝置中主要的能量消耗是在閃蒸罐、換熱器和再生塔。4.2節(jié)能措施由于天然氣工業(yè)上需要進(jìn)行脫硫脫碳處理的原料氣情況十分復(fù)雜,單一的醇胺脫硫脫碳技術(shù)不可能解決所有的問題。醇胺脫硫脫碳工藝已由使用單一醇胺溶液開展到經(jīng)不同溶劑復(fù)配成的系列配方脫硫脫碳溶劑,從而實現(xiàn)溶劑操作性能的提升和應(yīng)用范圍的拓展以針對性地解決生產(chǎn)實際問題。實際應(yīng)用說明,系列配方型脫硫脫碳溶劑的推廣應(yīng)用對天然氣凈化裝置起到了節(jié)能降耗、減少生產(chǎn)本錢、增加裝置處理量等明顯效果。物理溶劑或物理化學(xué)溶劑具有有機(jī)硫脫除率高、能耗低等優(yōu)勢,尤其是在需要大量脫除有機(jī)硫的場合,此類方法具有獨特的優(yōu)越性。特別是在高壓下使用時,可以通過多級閃蒸實現(xiàn)對物理溶劑的再生,節(jié)能效果明顯。采用嗎啉衍生物作吸收溶劑的Morphysorb工藝就是近年來新出現(xiàn)的物理溶劑脫硫脫碳技術(shù),具有良好的有機(jī)硫脫除能力。其工業(yè)試驗也頗具特色,是通過從原料氣中脫除局部酸性組分提高低游天然氣凈化廠的處理能力,所得酸氣直接注入地層,不建硫磺回收裝置。這對消除現(xiàn)有裝置處理能力“瓶頸〞問題是一個可行的選擇。5環(huán)境保護(hù)5.1建設(shè)地區(qū)的環(huán)境現(xiàn)狀儀隴縣介于北緯30°11＇—31°39＇，東經(jīng)106°14＇—106°52＇之間，位于四川盆地北部低山與川中丘陵過渡地帶。全縣總土地面積169170公頃，其中耕地43275公頃，人均耕地0.048公頃。境內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫，地勢復(fù)雜。地貌以低山梁丘為主，山體切割較深，海撥高差309-793米。動植物資源：儀隴縣位于四川盆地東北部低山與川中丘陵過渡地帶，幅員面積1,691km2，境內(nèi)土地肥沃，氣候適宜，雨量充分，動植物資源非常豐富。糧食作物主要有：水稻、小麥、玉米、薯類、豆類；經(jīng)濟(jì)作物主要有：棉花、油菜、花生、藥材、黃紅麻等；森林資源主要有：柏樹、馬尾松、香樟、桉樹、千丈、榿木、楊槐、馬桑、黃荊等喬、灌木；經(jīng)濟(jì)林木主要有：柑桔、蘋果、梨、核桃、板栗、桃、李、杏、黃連、杜仲等；國家珍貴樹種紅豆樹在儀隴也有少量生長。1998年全縣森林覆蓋率到達(dá)30.1%。水力及水產(chǎn)品資源：廣闊的水域，豐富的水產(chǎn)品資源?？h境內(nèi)有嘉陵江、儀隴河、綠水河、消水河等“一江三河〞,加上思德水庫、百勝水庫等星羅棋布的大小水利設(shè)施，全縣水域面積達(dá)10,000公頃以上，給淡水養(yǎng)魚提供了有利條件，鯉、鯽、草、鰱四大家族均宜生長；二道河的龍蝦肉質(zhì)細(xì)嫩，營養(yǎng)豐富，遠(yuǎn)近聞名。全縣水能裝機(jī)總?cè)萘?3,730千瓦，除嘉陵江林家壕電站未開發(fā)外，已開發(fā)3,730千瓦。5.2、主要污染源和污染物SO2廢氣、COD廢水、廢催化劑、清管廢渣、噪聲等。5.3、污染控制近年來,為了提高硫磺收率以保護(hù)環(huán)境、為解決從貧酸氣及組成復(fù)雜的原料氣中回收硫磺等棘手問題,克勞斯硫磺回收及尾氣處理工藝出現(xiàn)了許多新進(jìn)展。目前主要的技術(shù)開展動向大致包括以下四個方面:(1)從促進(jìn)克勞斯反響平衡的角度出發(fā),提高反響轉(zhuǎn)化率;(2)充分利用各種工藝類型優(yōu)勢,對各種工藝類型進(jìn)行組合;(3)采用新型催化劑,到達(dá)提高轉(zhuǎn)化率或節(jié)能降耗的目的;(4)采用新型設(shè)備,通過改變操作參數(shù),到達(dá)提高裝置效能或節(jié)能降耗的目的。為使儀隴天然氣處理廠廢氣、含COD廢水、廢催化劑、清管廢渣、噪聲等能夠滿足國家相關(guān)法律法規(guī)要求，本工程擬采取以下環(huán)保措施：

氣田開發(fā)擬采取的措施為：①鉆井廢水和氣田采出水全部采用回注地層的方式處理，不外排；②測試、放噴的天然氣經(jīng)點燃后排放，將H2S轉(zhuǎn)化為SO2，降低了毒害性；③鉆井廢渣采用固化后無害化填埋；④盡量選用低噪聲設(shè)備，采用相應(yīng)的隔聲、減噪和減振措施。

凈化廠擬采取的措施為：①采用SCOT尾氣處理裝置，尾氣燃燒爐排出的尾氣由120m高煙囪排放；②污水?dāng)M采用SBR處理后進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放；③廢催化劑送有處理資質(zhì)的單位處理或送催化劑生產(chǎn)廠家回收利用；④盡量選用低噪聲設(shè)備，采取相應(yīng)的隔聲、減振和降噪措施。

集輸工程擬采取的措施為：①施工期生態(tài)補(bǔ)償和跡地恢復(fù)措施；②工程營運(yùn)過程中清管作業(yè)、場站檢修或事故性放空時，放空的天然氣通過放空火炬燃燒后排放，為了保證及時點火燃燒，放空火炬配備了靈敏的自動點火裝置；③廢水為站場值班人員生活污水，生活污水清污分流，糞便采用旱廁收集后用作農(nóng)業(yè)灌溉，洗滌污水用于站內(nèi)綠化灌溉；④輸氣管道采用埋地敷設(shè)，在正常生產(chǎn)過程中不會產(chǎn)生噪聲污染；站場盡量選用低噪聲設(shè)備，采取相應(yīng)的隔聲、減振和降噪措施；⑤固體廢棄物主要為清管作業(yè)的廢渣、檢修時的廢渣、值班人員的生活垃圾。清管廢渣、檢修廢渣選擇適宜的地點無害化填埋；生活垃圾定點收集，定點處理。6物料衡算與熱量衡算本設(shè)計采用45%的MDEA水溶液作吸收劑。6.1天然氣的處理量原料氣處理量為：3.6×105m3/d。溫度為30℃。壓力位2.2Mpa〔表壓〕。查得天然氣及其組分有關(guān)性質(zhì)如表：組分Mol%Tc,KPc,Mpa相對分子量H2S2.050373.28.93634CO20.570304.27.37744H2O0.069647.121.8318CH495.381190.64.616C2H60.020305.44.88430iC4H100.001408.13.79958nC4H100.001425.23.64758N2+He1.770126.23.39432H20.00833.21.2802O2+Ar0.130154.65.04632那么查《天然氣利用手冊》圖4-5得壓縮因子每小時天然氣的處理量為：6.2MDEA的循環(huán)量由于MDEA對CO2選擇性吸收，吸收因子為2-3.5，這里取為3由得故脫除的H2S的摩爾分?jǐn)?shù)為：脫除CO2的摩爾分?jǐn)?shù)為：脫除酸氣的量為：MDEA的酸氣負(fù)荷由《天然氣利用手冊》可查得在0.3-0.45之間，在這里取0.3kmol酸氣/kmolMDEA。所以,所需的45%MDEA溶液的循環(huán)量為：胺的循環(huán)量=其中：Q—入口進(jìn)氣量%Sq—酸氣摩爾百分?jǐn)?shù)MM—胺的摩爾質(zhì)量MS—MDEA的酸氣負(fù)荷%MM—MDEA溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)—胺的比照密度，水=1胺的循環(huán)量==7.天然氣脫硫工藝主要設(shè)備的計算天然氣脫硫工藝主要設(shè)備的計算主要包括塔設(shè)備、別離器、換熱器以及再沸器的計算。7.1MDEA吸收塔的工藝設(shè)計7.1.1選型根據(jù)《氣田天然氣凈化廠設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》可知，浮閥塔盤具有彈性大、效率高、處理能力比泡罩塔和篩板塔的特點，故吸收塔、再生塔宜優(yōu)先采用浮閥塔。因此，在本次設(shè)計中優(yōu)先采用浮閥塔。在計算塔徑時，考慮到胺液易發(fā)泡的特點，不宜采用過小的板間距，并考慮原料量處理的大小和塔徑大小，板間距選為350mm，為檢修方便有人孔處板間距為700mm。7.1.2塔板數(shù)如前所述，MDEA對H2S、CO2的吸收為化學(xué)吸收。吸收過程中放出的反響熱是隨塔板數(shù)變化而變化的。MDEA為叔胺，其與H2S及CO2的反響機(jī)理如下：根據(jù)《氣田天然氣凈化廠設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》知，對于胺溶液的吸收塔一般去4-6個理論板，塔板效率均為25%-40%。取理論板數(shù)Ne=6；塔板效率=30%那么塔板數(shù)為：Np=6/0.3=20此塔板數(shù)可將凈化氣中H2S的含量降至20mg/m3以下。7.1.3塔徑的天然氣在30℃，2200KPa下的流量為：液體循環(huán)量Ls為MDEA的循環(huán)量，由上局部計算得知Ls=0.000220。天然氣相對分子質(zhì)量為天然氣密度塔板間距為：在設(shè)計中液層高度介于0.05—0.1m，取由圖可查得那么：最大允許氣速：取實際氣速：塔徑：按《氣田天然氣凈化廠設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的標(biāo)準(zhǔn)，將塔徑圓整為。7.1.4堰及降液管由《石油化工石油手冊》查浮閥塔板標(biāo)準(zhǔn)系列〔1206—71〕采用直流型塔板，選定：直徑塔截面積板間距管寬降液管面堰長取閥孔中心距為，排間距得液體停留時間為：堰上液層高度：由經(jīng)驗取E=1.035得到：堰高：7.1.5浮閥計算選用重33g的型浮閥，其孔徑為，取閥孔動能因子由那么可得氣速故每層塔板上的浮閥個數(shù)為：浮閥排列采用等腰三角形叉排。取邊緣區(qū)寬度，安定區(qū)寬度鼓泡區(qū)面積：其中：那么取同一橫排的孔心距，那么排間距：按，以等腰三角形叉排方式作圖，排得閥空數(shù)為92個。按N=92重新核算孔速及動能因子如下：閥孔動能因子變化不大，仍在適宜范圍內(nèi)?？账馑倌敲此彘_孔率7.1.6塔板壓降—塔板壓降，液柱—干板壓降，液柱—塔板上的液層阻力，液柱閥孔全開前閥孔全開后聯(lián)立上兩式求臨界孔速，即解得故浮閥未全開。那么干板壓降塔板上液層壓降，其中查得那么板上液層外表張力引起的壓降甚小，將其略去。那么氣體通過一層塔板的壓降為7.1.7塔附件設(shè)計①接管直徑原料天然氣進(jìn)料口大小氣相流量為，取管內(nèi)流速為查標(biāo)準(zhǔn)系列選取b．濕凈化天然氣出口②除沫器由工藝條件知需設(shè)置除沫器，以減少液體夾帶損失，確保氣體純度，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。本設(shè)計采用絲網(wǎng)除沫器，其具有比外表積大、質(zhì)量輕、空隙大及使用方便等優(yōu)點。設(shè)計氣速選?。?，其中系數(shù)故除沫器直徑選取