天然气加工生产实习调研

实习调研报告姓名：学号：指导教师:学校：目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要3\o"CurrentDocument"天然气脱硫3\o"CurrentDocument"一、方法及特点3\o"CurrentDocument"二、主要设备作用4\o"CurrentDocument"硫磺回收51.3.1直流法（部分燃烧法）51.3.2分流法5\o"CurrentDocument"天然气脱水5\o"CurrentDocument"一、方法及特点5\o"CurrentDocument"二、主要工艺设备6\o"CurrentDocument"轻烃回收9\o"CurrentDocument"一、方法及特点9\o"CurrentDocument"天然气制甲醇11一、方法及特点11\o"CurrentDocument"参考文献13\o"CurrentDocument"附加14\o"CurrentDocument"天然气净化工程中的安全隐患及防治措施14\o"CurrentDocument"天然气净化过程中的废弃物14摘要天然气净化的目的是脱除含硫天然气中的H2S、CO2、水份及其它杂质(如有机硫等)，使净化后的天然气气质符合GB17820-1999《天然气》国家标准，并回收酸气中的硫，且使排放的尾气达到GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》的要求。天然气净化工艺一般包括脱硫、脱水以及硫磺回收和尾气处理等几个环节。关键词：天然气脱硫脱水硫磺回收轻烃回收天然气脱硫一、方法及特点化学方法类1.1醇胺法：净化度高，即可完全脱除H2S和CO2，也可以选择性脱除H2S；®溶解少，有机硫脱除效率不高；工业经验丰富。。221.2热钾碱法：净化度不如醇胺法，但能耗比醇胺法低。1.3氧化还原法：HS净化度高，将脱硫和硫回收合为一体，一般不脱除CO；22溶液循环量大，再生能耗低，有废液处理问题。物理方法类2.1物理吸收法：达到高净化度较难，溶液符合与酸气负荷成正比，能耗低，有烃损失问题，溶剂较贵。2.2分子筛法：有很高的净化度，对有机硫特别是硫醇的脱除能力哈，可同时脱水，但再生气硫含量不均匀较难处理。2.3膜分离法：难以达到高的净化度，流程十分简单，能耗低，有烃损失问题。2.4低温分馏法：能耗高，但能将NGL回收和酸气分离融为一体，从而产生多种产品。物理化学吸收法：净化度高，有机硫脱除效率高，高HS分压下能耗显著低2于醇胺法，酸气中烃含量高于醇胺法，溶液价格较贵。生化法：与氧化还原相比没有有机物的化学降解问题，不脱除CO2,需供给细菌营养料以上介绍的各种脱酸气方法都有各自的特点、适用条件。在选择脱酸方法时一般应考虑以下因素：在天然气中，酸气的类型和各种酸性组分的含量；

（2）天然气处理量，压力，温度；（3）是否需要选择性地脱除某种酸气组分，从酸气中回收硫磺的可行性；（4）重烃和芳香烃在气体中的数量；（5）管输要求、下游加工工艺要求，以及销售合同、环保等强制性要求等。原料酷脱殖气乂蒸港塔原料酷脱殖气乂蒸港塔砜胺法脱硫二、主要设备作用A、原料气分离器作用：分离原料气夹带的固体或液烃。如砂子、井下作业用的化学药剂等。类型：卧式或立式分离器，内装金属网除沫器。B、吸收塔作用：气液传质场所，酸性组分转入醇胺液中。类型：填料塔或板式塔，目前多采用浮阀塔。C、闪蒸罐作用：尽可能地解吸出富液所溶解的烃类。类型：多采用卧式罐以保证足够的闪蒸面积。D、过滤器作用：去除胺液中固体和降解产物。类型：固体过滤器、活性炭过滤器。E、贫/富溶液换热器作用：冷却贫液，回收的热量，同时提高富液的T。类型：多采用管壳式，富液走管程。F、解吸塔（再生塔）作用：对富醇胺液进行再生，恢复溶液的净化能力。类型：用与吸收塔相同的塔型。硫磺回收硫磺回收普遍采用克劳斯法。改良克劳修斯反应的基本原理:TOC\o"1-5"\h\zH2S+3/2O2=S02+H2O⑴2H2S+S02=3/XSx+2H2O⑵CS2+H2O=COS+H2S⑶COS+H20=H2S+C02⑷1.3.1直流法(部分燃烧法)全部原料气都进入反应炉，而空气的供给量仅够供原料气中1/3体积的HS2燃烧生成S0，从而保证过程气中HS:S0为2：l的化学计量分子比要求。反应222炉内虽不存在催化剂，但H2S仍能有效地转化为硫蒸汽，其转化率随反应炉的温度和压力不同而异，一般在炉内H2S的转化率可达到60%〜75%，其余的硫化合物将继续在催化转化反应器进行如反应(2)、(3)、(4)所示的催化反应。催化转化反应器的操作温度大致控制在比过程气中气态硫的露点温度高20〜30°C，二级以后催化转化反应器的H2S转化率约为20〜30%，因此部分燃烧法其HS转化率可以达到290〜98%水平。1.3.2分流法原料气中HS含量在25〜40%(V)范围内推荐使用分流法。该法先将原料气2中1/3体积的H2S送入高温反应炉，配以适量的空气燃烧而全部生成SO2，其过程如反应(1)所示，生成的S02气体与其余2/3的H2S混合后在催化转化反应器内进行低温催化反应。分流法一般都采用两级催化转化，，其总硫转化率大致为88〜92%，适宜规模较小的硫磺回收装置。天然气脱水、方法及特点方法名分离原示特点应用情称理例况

艺分离低温工（冷冻）高压天然气节流膨胀降温能同时控制水露点、烃露点适用于高压天然气氯化钙水溶液便宜，露点降较低（10〜25°C）适用于边远、寒冷气井溶剂天然气与水分在脱氯化钼水溶液对水有很高的容量，露点降为22〜36C由于价高，一般不使用吸收法水溶剂中溶解度的差异甘醇-胺溶液同时脱水、HS、CO2，携带损失大、再生温度要求高、露点降低于二甘醇脱水仅限于酸性天然气脱水甘醇水溶液（DEG）对水有较高的容量、溶液再生容易、再生度不超过95%。露点降低于三甘醇脱水，携带损失大。新装置多不采用甘醇三水溶液（TEG）对水有高的湿容量、再生容易、浓度可达98.7%，蒸汽压低、携带损失小、露点降高（28〜58C）应用最普遍固体活性铝土矿便宜、湿容量低、露点降低吸附法利用多孔介质表面对不同组分的吸附作用活性氧化铝湿容量较活性铝土矿高、干气露点可达-73C，但能耗高不宜处理含硫天然气硅胶湿容量高，易破碎一般不单独使用分子筛高湿容量、高选择性、露点降大于120C应用于深度脱水应法化学反利用与H2O的化学反应可使气体完全脱水，但再生困难用于水分测定二、主要工艺设备（1）原料气分离器进入吸收塔的原料气一般都含有固体和液体杂质。实践证明，即使吸收塔与原料气分离器位置非常近，也应该在二者之间安装入口分离器。此分离器可以防止新鲜水或盐水、液烃、化学剂或水合物抑制剂以及其他杂质等大量和偶然进入吸收塔中。即使这些杂质数量很少，也会给吸收和再生系统带来很多问题：①、溶于甘醇溶液中的液烃可降低溶液的脱水能力，并使吸收塔中甘醇溶液起泡。不溶于甘醇溶液的液烃也会堵塞塔板，并使重沸器表面结焦；②游离水增加了甘醇液循环流率、重沸器热负荷和燃料用量；③携带的盐水（随天然气一起来自地层水）中所含盐类，可使设备和管线产生腐蚀，沉积在重沸器火管表面上还可使火管表面局部过热产生热斑甚至烧穿；④化学剂（例如缓冲剂、酸化压裂液）可使甘醇溶液起泡，并具有腐蚀性。如果沉积在重沸器火管表面上，也可使其局部过热；⑤固体杂质（例如泥沙、铁砂）可使溶液起泡，使阀门、泵受到侵蚀，并可堵塞塔板或填料。（2）吸收塔湿天然气气流中含有较高的CO2，不能使用碳钢。推荐使用碳钢内衬316L，不锈钢，依据工艺提供的计算模型依据，确定内衬的最高位置，一般到1/2位置，接触塔顶不需要内衬，那里的干气腐蚀性较弱。（3）天然气/甘醇换热器该换热器一面是贫甘醇，另一侧是脱水气，两种流体的腐蚀性都很弱。因此，碳钢加3mm腐蚀性就满足要求。（4）回流冷凝器和塔顶管线回流冷凝器和塔顶管线有水或甘醇水溶液冷凝，因此腐蚀严重。除水蒸气外，塔顶的气流中还含有CO2，以及被蒸出的甘醇轻度降解产物。这些物质溶解于冷凝水中，形成腐蚀性溶液。需要耐腐蚀性金属来控制腐蚀，推荐使用奥氏体不锈钢316L。而304L和304L有过失败的事例，不推荐采用304L材质。虽然马氏体材质同样具有良好的抗CO2腐蚀的性能，但由于马氏体材质的焊接性能较弱，不推荐采用马氏体不锈钢。（5）TEG精馏柱考虑到精馏柱中的温度高于100°C，此时有少量的水蒸气和溶解的气体，有一定的腐蚀性，推荐不使用不锈钢316L。（6）TEG再生塔重沸器内通常只有轻微的腐蚀性，因为大部分水和溶解的气体在闪蒸罐中北蒸发。但是，如果有固体沉积，在重沸器底部和火管上会产生腐蚀，可采用增加过滤设备的方法解决。推荐使用碳钢材质3mm腐蚀裕量。（7）闪蒸罐预热后的富甘醇将被闪蒸以去除溶解于TEG溶液中烃类气体、CO2和水。由于闪蒸气中含有游离的水和CO2腐蚀就会发生，因此，推荐使用碳钢内衬316L不锈钢。（8）过滤器固体过滤器和活性炭过滤器中的温度比较高、CO2的摩尔分数较大及高含水量，腐蚀较严重。推荐使用碳钢加不锈钢316L衬里或者全部316L。（9）贫/富甘醇换热器在设计寿命年限较长时，为降低维护频率，推荐使用不锈钢316L,如果建造施工允许的情况下，贫液端可以采用碳钢材质。（10）缓冲罐在该容器中不含有任何湿的腐蚀性介质，甘醇缓冲罐内为贫甘醇，因此可以认为是无腐蚀性的。因此，推荐使用碳钢材质加3mm腐蚀裕量。但考虑到建造调试阶段存在着大气腐蚀，因此在投产前应采取有效的措施来保证内壁不受腐蚀，如添加干燥剂或刷涂防锈油等。（11）输送管线输送富甘醇的管线，由于其降解产物如有机酸，会降低甘醇PH值，产生较强腐蚀环境，但对于从吸收塔到富液精馏柱换热盘管的富甘醇管线，其温度相对较低，还没达到降解温度，所以其PH值在安全的范围-这与实际检测结果相吻合，腐蚀性不强，推荐使用碳钢材质加3mm腐蚀裕量；输送干气和贫甘醇的管线使用碳钢加1.5腐蚀裕量即可。再生气返回溪,堆口分子筛吸附脱水法TEG脱水法轻烃回收一、方法及特点轻炷回收按其工作原理，可以分为以下四大类方法压缩法：早期压缩法仅能回收少量重炷（C5+以上）；吸附法：吸附间歇操作，能耗高，应用不广；吸收法：传统方法以油吸收为主，分常温和低温两类；冷冻法：分外冷和内冷法。原理上则有依靠气体压能膨胀制冷、外加制冷及混合制冷等类型，膨胀致冷又有节流、膨胀机及热分离机等形式。1轻炷回收方法天然气液炷的分离回收可在油气田单井进行，也可在回注厂或天然气加工厂进行，但主要是在天然气加工厂中集中进行，回收方法则随着石油化学工业自身的发展而发展。我们主要是讨论凝析气田开发中的地面分离工艺。1）吸附法固定床吸附法是一种从湿天然气中回收较重炷类的方法。吸附装置一般只限于加工（3〜60）X1『T/d的小量天然气。吸附塔中填料以粒状或片状的活性氧化铝或活性炭作为吸附剂，吸附过程一直进行到吸附剂被重炷所饱和为止，然后吸附塔不再进入原料气，而通入少量的260°C热气流，将炷类脱附并冷凝，最后分离成所需的产品。该法由于不能连续性操作且由于其产品范围的局限性，因而应用不广泛。冷油吸收法该法是在较高压力下，用通过外部冷冻装置冷却的吸收油与原料天然气直接接触，将天然气中轻烃洗涤吸收下来，然后在较低压力下将轻烃解吸出来，解吸后的贫油循环使用。采用这种方法，丙烷收率为85〜90%，乙烷收率20〜60%，欲进一步提高丙烷收率，需要用低分子量吸收油，这将使解吸过程中吸收油损失增加。该法广泛用于20世纪60年代中期，但由于投资和操作费用都高，近年来已被更为先进合理的冷凝分离所取代。冷凝分离法该法是利用原料中各组分冷凝温度不同的特点，在逐步降温过程中依次将较高沸点烃类冷凝分离出来。该种方法是凝析气田开发过程中使用最广的一种方法。冷凝分离法最根本的特点是需要提供较低温的冷量，使原料气降温。根据提供冷量的方式不同，可分为以下三种：外加制冷循环方法外加制冷循环方法也就是直接冷凝法。由独立的制冷循环产生冷量提供，循环可能是单级的，也可能是逐级串联的。冷冻介质可能是氨，也可能是丙、乙烷等，具体选择取决于天然气压力、组分和分离要求等。由于产生冷量的大小与被分离气体无直接关系，因此设计时，可以气源条件和分离要求设置外加制冷循环，产品的收率也可以预先任意给定，对于低压富气(例如油田伴生气)或者是不希望有压力损失的原料气以及凝析气田回注气，该方法有其优越性。但其流程系统复杂，动力损耗大，而且装置投产后提供冷量的温度位也就定了，所以对原料气气量、压力和组成变化的适应性较差。华北任丘油田油田伴生气回收轻烃，采用的是外加制冷循环工艺。直接膨胀制冷方法直接膨胀制冷方法也就是气体绝热膨胀法，这种方法所需冷量是由原料气或经过分离后的干气通过串入系统中各种型式膨胀制冷元件提供，不单独设置冷冻循环系统。这种方法工艺流程简单，设备紧凑，启动快，建设投资和运转费用低及制冷过程中最低温度位可以适当调节，因此是当前大力发展的方法。由于该法制冷量大小取决于原料气本身的压力和组成，因此就有一个冷量自身平衡的问题。当原料气中较重烃类含量较大，要得到乙烷、丙烷和丁烷的较高收率，靠自身冷量就难以实现，所以这种方法较适用于有压力能的较贫原料气。混合制冷方法混合制冷方法是前述两种方法的组合，即冷量来自两部分：一部分由直接膨胀制冷提供，不足部分由外加制冷源提供，因此适应性较大，即使外加制冷循环(一般为丙烷冷冻循环)发生故障，整套装置也能保持在较低收率下继续运转。这种方法的外加制冷循环比第一种方法容量小，流程简单，混合制冷方法的外加制冷循环，主要解决原料气中高沸点的重烃的冷凝，而膨胀制冷可以用到较低温度位，以提高乙烷和丙烷收率。凝析气田轻烃回收方法的选择，取决于很多因素，例如气体压力、气体组成、

气量及储量等，甚至还因时而异。同时也取决于下一步综合下面就凝析气田开发过程中轻烃回收工艺过程进行讨论。天然气是混合气体，组分中有低沸点组分，也有高沸点组分，高沸点组分一旦与较低沸点组分混合，并不是在其纯组分沸点温度下能将它冷凝的，其冷凝温度与组成有关。因此应对混合气体的露点特性有所了解。混合气体的露点（温度）与压力和组成有关。回收工艺流程示意图节流膨胀致冷分离流程示意图天然气制甲醇一、方法及特点高压法高压工艺流程一般指的是使用锌铭催化剂，在300—400°C,30MPa高温高压下西南石油大学学生实习调研报告合成甲醇的过程。自从1923年第一次用这种方法合成甲醇成功后，差不多有50年的时间，世界上合成甲醇生产都沿用这种方法,仅在设计上有某些细节不同，例如甲醇合成塔内移热的方法有冷管型连续换热式和冷激型多段换热式两大类，反应气体流动的方式有轴向和径向或者二者兼有的混合型式,有副产蒸汽和不副产蒸汽的流程等。近几年来，我国开发了25-27MPa压力下在铜基催化剂上合成甲醇的技术，出口气体中甲醇含量4%左右，反应温度230-290°C。中压法中压法是在低压法研究基础上进一步发展起来的，由于低压法操作压力低，导致设备体积相当庞大，不利于甲醇生产的大型化。因此发展了压力为10MPa左右的甲醇合成中压法。它能更有效地降低建厂费用和甲醇生产成本。例如ICI公司研究成功了51-2型铜基催化剂，其化学组成和活性与低压合成催化剂51-1型差不多，只是催化剂的晶体结构不相同，制造成本比51-1型高贵。由于这种催化剂在较高压力下也能维持较长的寿命，从而使ICI公司有可能将原有的5MPa的合成压力提高到l0MPa,所用合成塔与低压法相同也是四段冷激式，其流程和设备与低压法类。低压法ICl低压甲醇法为英国ICl公司在1966年研究成功的甲醇生产方法。从而打破了甲醇合成的高压法的垄断，这是甲醇生产工艺上的一次重大变革,它采用51-1型铜基催化剂，合成压力5MPa.ICl法所用的合成塔为热壁多段冷激式，结构简单，每段催化剂层上部装有菱形冷激气分配器，使冷激气均匀地进入催化剂层，用以调节塔内温度。低压法合成塔的型式还有联邦德国Lurgi公司的管束型副产蒸汽合成塔及美国电动研究所的三相甲醇合成系统。70年代,我国轻工部四川维尼纶厂从法国Speichim公司引进了一套以乙炔尾气为原料日产300吨低压甲醇装置（英国ICI专利技术）。80年代，齐鲁石化公司第二化肥厂引进了联邦德