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2017-08-24產(chǎn)品中心/ products
井口氣天然氣凈化脫碳設(shè)備價(jià)格 天然氣凈化過(guò)程基本包括原料氣脫酸、脫水脫汞系統(tǒng)工藝過(guò)程,首先經(jīng)過(guò)預(yù)處理撬塊的井口氣直接進(jìn)入凈化撬塊,脫酸工藝(主要指二氧化碳和硫化氫)采用溶劑吸收法,吸收劑為MDEA;井口氣天然氣脫碳凈化設(shè)備價(jià)格脫水工藝采用分子篩脫除微量水分;脫除的重?zé)N直接進(jìn)入火炬系統(tǒng)燃燒處理;脫汞工藝采用浸硫活性炭吸附法;
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天然氣凈化過(guò)程基本包括原料氣脫酸、脫水脫汞系統(tǒng)工藝過(guò)程,首先經(jīng)過(guò)預(yù)處理撬塊的井口氣直接進(jìn)入凈化撬塊,脫酸工藝(主要指二氧化碳和硫化氫)采用溶劑吸收法,吸收劑為MDEA;脫水工藝采用分子篩脫除微量水分;脫除的重?zé)N直接進(jìn)入火炬系統(tǒng)燃燒處理;脫汞工藝采用浸硫活性炭吸附法;
工藝技術(shù)選擇
二氧化碳的用途很多,來(lái)源也很廣泛,一般講,根據(jù)二氧化碳的來(lái)源不同和用戶對(duì)二氧化碳的要求不同,主要分離方法有五種:
1、吸收法:包括物理吸收和化學(xué)吸收,這種方法在氣源中二氧化碳濃度低于 20%時(shí)適用。
2、變壓吸收法:適用于二氧化碳濃度在 20%~60%之間的氣源,經(jīng)過(guò)吸附后的產(chǎn)品純度較高,但預(yù)處理過(guò)程復(fù)雜,成本太高不能長(zhǎng)期運(yùn)行。
3、膜分離法:適用于氣源比較干凈,且對(duì)二氧化碳產(chǎn)品濃度要求不超過(guò) 95%的場(chǎng)合,目前還沒(méi)有成功應(yīng)用的范例。
4、低溫精餾法:適用于氣源中二氧化碳濃度 95%以上,且產(chǎn)品濃度要求較高,又需要液化儲(chǔ)運(yùn)的場(chǎng)合。
5、催化燃燒法:適用于二氧化碳濃度 95%以上,且產(chǎn)品純度要求不高的場(chǎng)合,因建設(shè)投資大,生產(chǎn)成本高,已經(jīng)被全面淘汰。
氣體脫除 CO2 的方法也可分為濕法和干法兩大類。
濕法脫碳技術(shù)分為:物理吸收法、物理化學(xué)吸收法以及化學(xué)吸收法。物理法脫碳工藝是根據(jù)溶液在不同壓力下對(duì)二氧化碳的溶解度不同的原理(亨利定律),利用加壓吸收、減壓再生等過(guò)程實(shí)現(xiàn)二氧化碳的吸收及溶液的再生,其中以 NHD 脫碳工藝*代表性?;瘜W(xué)法脫碳是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的可逆平衡性原理,利用低熱加壓吸收、加熱減壓再生等過(guò)程實(shí)現(xiàn)二氧化碳的吸收及溶液的再生,該法代表性技術(shù)為熱鉀堿法脫碳工藝。在兩者結(jié)合的基礎(chǔ)上又產(chǎn)生出物理化學(xué)吸收法,如 MDEA 脫碳工藝。
干法脫碳技術(shù)主要為吸附,分為變壓吸附和變溫吸附。
變溫吸附是利用吸附劑的平衡吸附量隨溫度升高而降低的特性,采用常溫吸附、升溫脫附的操作方法??捎糜?/span> CO2 和 H2O 等雜質(zhì)的深度脫除,但其吸附劑的再生過(guò)程需要蒸汽加熱且再生時(shí)間長(zhǎng),不適用于 CO2 含量較高的環(huán)境。
變壓吸附技術(shù)是利用吸附劑對(duì)氣體混合物中各組分的吸附能力隨著壓力的變化而呈現(xiàn)差異的特性,對(duì)混合氣中的不同氣體組分進(jìn)行選擇性吸附,實(shí)現(xiàn)不同氣體分離的裝置。具有工藝簡(jiǎn)單,每套設(shè)備數(shù)量少,操作方便,裝置開(kāi)停車十分方便等優(yōu)點(diǎn),具體為:
變壓吸附脫碳工藝技術(shù)*,自動(dòng)化程度高,開(kāi)停車及正常操作方便, 只需調(diào)整吸附時(shí)間或原料氣流量就可調(diào)節(jié)凈化氣中 CO2 含量。
吸附劑使用壽命可達(dá) 15 年,運(yùn)行費(fèi)用低。
檢修工作量小,整套裝置僅對(duì)真空泵每年大修一次(真空解吸流程)。
與濕法脫碳相比,變壓吸附流程簡(jiǎn)單,無(wú)液位控制,操作安全性更大。
常用的沼氣脫碳方法比較見(jiàn)表 1-3。
表 1-3 CO2 的脫除方法
方法 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
濕法脫碳 | 濕法脫碳技術(shù)主要用于合成氨廠原料氣脫碳及天然氣脫碳,處理氣量規(guī)模較大,裝置 投資相對(duì)較低。 | 缺點(diǎn)是脫碳液對(duì)碳鋼設(shè)備均有一定的腐蝕性,運(yùn)行成本相對(duì)較 高,操作較為復(fù)雜。 |
干 法 脫 碳 (PSA) | 變壓吸附脫碳技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn): 變壓吸附脫碳工藝技術(shù)*,自動(dòng)化程度高,開(kāi)停車及正常操作方便,只需調(diào)整吸附時(shí)間或原料氣流量就可調(diào)節(jié)凈化氣中 CO2 含量。吸附劑使用壽命可達(dá) 15 年,運(yùn)行費(fèi)用低。檢修工作量小,整套裝置僅對(duì)真空泵每年大修一次(真空解吸流程)。 與濕法脫碳相比,變壓吸附流程簡(jiǎn)單,無(wú)液位控制, 操作安全性更大。 | 缺點(diǎn)是對(duì)于處理大規(guī)模原料氣的脫碳裝置,與濕法相比其裝置投資較大。 |
濕法脫碳技術(shù)主要用于合成氨廠原料氣脫碳及天然氣脫碳,處理氣量規(guī)模較大,裝置投資相對(duì)較低。但脫碳液對(duì)碳鋼設(shè)備均有一定的腐蝕性,運(yùn)行成本相對(duì)較高,操作較為復(fù)雜。對(duì)于沼氣脫碳,由于其操作流量通常較小,選用變壓吸附技術(shù), 具有流程設(shè)備簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、能耗較低等優(yōu)點(diǎn)。因此,沼氣脫碳推薦采用變壓吸附法。
PSA 脫碳系統(tǒng)
變壓吸附脫碳擬采用 6-2-2/V 流程。即 6 臺(tái)吸附器,2 塔同時(shí)進(jìn)料,2 次均壓, 抽真空解吸工藝。整個(gè)操作過(guò)程都是在環(huán)境溫度下進(jìn)行,各吸附器交替循環(huán)操作, 每個(gè)吸附器在一次循環(huán)中都必須經(jīng)過(guò):吸附(A)、一均降(E1D)、二均降(E2D)、逆放(D)、抽真空(V)、二均升(E2R)、一均升(E1R)、終充(FR)等步驟。在脫碳吸附器出口端獲得除去雜質(zhì)的凈化氣,即本裝置產(chǎn)品天然氣。逆放及抽真空步驟排出的解吸氣,其主要成分為 CO2,可經(jīng)收集后用于制取液體 CO2,或高空排放。
一、 各系統(tǒng)說(shuō)明
1、原料氣脫酸氣單元
壓力約4MPa.G的原料氣進(jìn)入脫酸氣單元,本單元采用MDEA溶液的方法脫除原料氣中的CO2和H2S等酸性氣體。
天然氣從吸收塔下部進(jìn)入,自下而上通過(guò)吸收塔;*再生后的MDEA溶液(貧液)從吸收塔上部進(jìn)入,自上而下通過(guò)吸收塔,逆向流動(dòng)的MDEA溶液和天然氣在吸收塔內(nèi)充分接觸,氣體中的CO2被吸收而進(jìn)入液相,未被吸收的組份從吸收塔頂部引出,進(jìn)入脫碳?xì)饫鋮s器和分離器。出脫碳?xì)夥蛛x器的氣體進(jìn)入原料氣干燥單元。
處理后的天然中CO2含量小于50ppmV。
吸收了CO2的MDEA溶液稱富液,至閃蒸塔,降壓閃蒸出的天然氣送往燃料系統(tǒng)。閃蒸后的富液與再生塔底部流出的溶液(貧液)換熱后,升溫到~98℃去再生塔上部,在再生塔進(jìn)行汽提再生,直至貧液的貧液度達(dá)到指標(biāo)。
出再生塔的貧液經(jīng)過(guò)貧富液換熱器、貧液冷卻器,貧液被冷卻到~40℃,被貧液泵加壓后,從吸收塔上部進(jìn)入。
再生塔頂部出口氣體經(jīng)酸氣冷卻器,進(jìn)入酸氣分離器,出酸氣分離器的氣體送往酸氣排放系統(tǒng),冷凝液經(jīng)過(guò)回收泵加壓后送至閃蒸分離器。
再生塔再沸器的熱源由來(lái)自導(dǎo)熱油系統(tǒng)的導(dǎo)熱油提供。
本單元主要工藝設(shè)備為吸收塔和再生塔。
2、原料氣干燥單元
本裝置采用變溫吸附技術(shù)進(jìn)行氣體分離提純,變溫吸附技術(shù)是以吸附劑(多孔固體物質(zhì))內(nèi)部表面對(duì)氣體分子的物理吸附為基礎(chǔ),利用吸附劑對(duì)氣體的吸附容量隨吸附溫度和壓力不同而變化的特性,吸附劑對(duì)不同氣體組份有選擇性吸附的條件下,低溫高壓時(shí)吸附混合氣中的某些組份,未被吸附組份通過(guò)吸附器層流出,高溫低壓時(shí)脫附這些被吸附的組份,以進(jìn)行下一次低溫高壓吸附,可采用多個(gè)吸附塔而達(dá)到氣體的連續(xù)分離的目的。
原料氣干燥單元設(shè)三臺(tái)脫水吸附器切換操作,其中一臺(tái)吸附、一臺(tái)加熱冷吹、一臺(tái)預(yù)吸附。
從原料天然氣脫酸性氣體單元來(lái)的原料氣進(jìn)入吸附器底部,通過(guò)分子篩吸附脫除水分后,從吸附器頂部出來(lái),干燥后天然氣中進(jìn)入原料氣體脫汞單元。
原料氣干燥單元用凈化后的少量的原料氣作為冷吹和再生介質(zhì),再生氣出吸附塔后通過(guò)冷卻、分離后進(jìn)入塔前循環(huán)。
再生氣通過(guò)再生加熱器(采用導(dǎo)熱油換熱方式)加熱至再生溫度260~280℃,然后從吸附器上部進(jìn)入,將吸附劑吸附的水解吸。再生氣從干燥器下部出來(lái),經(jīng)再生冷卻器冷卻后進(jìn)入再生氣分離器,分離其中的液體后循環(huán)至吸附器前。
經(jīng)過(guò)該單元后,干燥天然氣中的水≤1ppm。
主要設(shè)備為吸附塔、再生加熱器、再生冷卻器和再生分離器。
3、原料氣脫汞與過(guò)濾單元
從原料氣干燥單元來(lái)的天然氣進(jìn)入浸硫活性炭吸附器,汞與浸硫活性炭上的硫產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成硫化汞,吸附在活性炭上,從而達(dá)到脫除汞之目的。從脫汞器出來(lái)的天然氣的汞含量小于0.01μg/Nm3。
脫汞器設(shè)置兩臺(tái),浸硫活性炭按照檢測(cè)情況更換。
過(guò)濾單元設(shè)一臺(tái)過(guò)濾器,根據(jù)阻力數(shù)據(jù)切換使用,達(dá)到過(guò)濾分子篩與活性炭粉塵之目的。
經(jīng)脫粉塵后,原料氣中的粉塵顆粒小于1μm。
主要設(shè)備為脫汞器和粉塵過(guò)濾器。
1、井口氣天然氣凈化脫碳設(shè)備價(jià)格脫CO2工藝選擇
天然氣中含有的CO2統(tǒng)稱為酸性氣體,它們的存在會(huì)造成金屬腐蝕并污染環(huán)境。此外,CO2含量過(guò)高,會(huì)降低天然氣的熱值。因此,必須嚴(yán)格控制天然氣中酸性組分的含量,以達(dá)到工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的要求。
用于天然氣脫除酸氣的方法有溶劑吸收法、物理吸收法、氧化還原法和分子篩吸附法。目前普遍*和廣泛應(yīng)用的溶劑吸收法。它是以可逆的化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ),以堿性溶劑為吸收劑的脫硫方法,溶劑與原料氣中的酸組分(主要是CO2)反應(yīng)而生成化合物;吸收了酸氣的富液在升高溫度、降低壓力的條件下又能分解而放出酸氣,從而實(shí)現(xiàn)溶劑的再生利用。
溶劑吸收法所用溶劑一般為烷醇胺類,主要有一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二異丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(MDEA)等。本方案從適用性和經(jīng)濟(jì)性的角度考慮,選擇甲基二乙醇胺(MDEA)作為脫除酸性氣體的溶劑。
MDEA(N-Methyldiethanolamine)即N-甲基二乙醇胺,分子式為CH3-N(CH2CH2OH)2,分子量119.2,沸點(diǎn)246~248℃,閃點(diǎn)260℃,凝固點(diǎn)-21℃,汽化潛熱519.16kJ/kg,能與水和醇混溶,微溶于醚。在一定條件下,對(duì)二氧化碳等酸性氣體有很強(qiáng)的吸收能力,而且反應(yīng)熱小,解吸溫度低,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,無(wú)毒而不降解。
純MDEA溶液與CO2不發(fā)生反應(yīng),但其水溶液與CO2可按下式反應(yīng):
CO2 + H2O == H+ + HCO3- (1)
H+ + R2NCH3 == R2NCH3H+ (2)
式(1)受液膜控制,反應(yīng)速率極慢,式(2)則為瞬間可逆反應(yīng),因此式(1)為MDEA吸收CO2的控制步驟,為加快吸收速率,在MDEA溶液中加入活化劑(R2/NH)后,反應(yīng)按下式進(jìn)行:
R2/NH + CO2 == R2/NCOOH (3)
R2/NCOOH + R2NCH3 + H2O ==R2/NH + R2CH3NH+HCO3- (4)
(3)+(4):
R2NCH3+ CO2 + H2O == R2CH3NH+HCO3- (5)
由式(3)~(5)可知,活化劑吸收了CO2,向液相傳遞CO2,大大加快了反應(yīng)速度。MDEA分子含有一個(gè)叔胺基團(tuán),吸收CO2后生成碳酸氫鹽,加熱再生時(shí)遠(yuǎn)比伯仲胺生成的氨基甲酸鹽所需的熱量低得多。
從能耗、處理規(guī)模和投資運(yùn)行成本等角度,MDEA胺液法是最合適的工藝,因此本方案選擇MDEA胺液法脫酸氣。
2、井口氣天然氣凈化脫碳設(shè)備價(jià)格脫水工藝選擇
天然氣中水分的存在往往會(huì)造成嚴(yán)重的后果:水分與天然氣在一定條件下形成水合物阻塞管路,影響冷卻液化過(guò)程;另外由于水分的存在也會(huì)造成不必要的動(dòng)力消耗;由于天然氣液化溫度低,水的存在還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備凍堵,故必須脫水。
天然氣脫水工藝方法一般包括:低溫脫水、固體干燥劑吸附和溶劑吸收三大類。冷凍分離主要用于避免天然氣在溫度低時(shí)出現(xiàn)水合物,然而它所允許達(dá)到的低溫是有限的,不能滿足天然氣液化的要求;溶劑吸收通常包括濃酸(一般是濃磷酸等有機(jī)酸)、甘醇(常用的是三甘醇)等,但這些方法脫水深度較低,不能用于深冷裝置;固體干燥劑脫水法常見(jiàn)的是硅膠法、分子篩法或這兩種方法的混合使用。
天然氣液化脫水必須采取固體吸附法,由于分子篩具有吸附選擇能力強(qiáng)、低水汽分壓下的高吸附特性,以及同時(shí)可以進(jìn)一步脫除殘余酸性氣體等優(yōu)點(diǎn),因此本方案采用4A分子篩作為脫水吸附劑。
3、井口氣天然氣凈化脫碳設(shè)備價(jià)格脫汞工藝選擇
目前,脫汞工藝主要有兩種:即美國(guó)UOP公司的HgSIV分子篩吸附法和采用浸硫活性炭使汞與硫產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成硫化汞并吸附在活性炭上。前者成本高,適用于汞含量高的場(chǎng)合;后者運(yùn)行成本低,適用于汞含量低的場(chǎng)合。
一方面,HgSIV分子篩運(yùn)行成本很高;另一方面,本裝置的原料氣中汞含量比較低。因此,采用浸硫活性炭脫汞,此種工藝本公司已有有成功的使用經(jīng)驗(yàn)。
一、 各系統(tǒng)說(shuō)明
1、原料氣脫酸氣單元
壓力約4MPa.G的原料氣進(jìn)入脫酸氣單元,本單元采用MDEA溶液的方法脫除原料氣中的CO2和H2S等酸性氣體。
天然氣從吸收塔下部進(jìn)入,自下而上通過(guò)吸收塔;*再生后的MDEA溶液(貧液)從吸收塔上部進(jìn)入,自上而下通過(guò)吸收塔,逆向流動(dòng)的MDEA溶液和天然氣在吸收塔內(nèi)充分接觸,氣體中的CO2被吸收而進(jìn)入液相,未被吸收的組份從吸收塔頂部引出,進(jìn)入脫碳?xì)饫鋮s器和分離器。出脫碳?xì)夥蛛x器的氣體進(jìn)入原料氣干燥單元。
處理后的天然中CO2含量小于50ppmV。
吸收了CO2的MDEA溶液稱富液,至閃蒸塔,降壓閃蒸出的天然氣送往燃料系統(tǒng)。閃蒸后的富液與再生塔底部流出的溶液(貧液)換熱后,升溫到~98℃去再生塔上部,在再生塔進(jìn)行汽提再生,直至貧液的貧液度達(dá)到指標(biāo)。
出再生塔的貧液經(jīng)過(guò)貧富液換熱器、貧液冷卻器,貧液被冷卻到~40℃,被貧液泵加壓后,從吸收塔上部進(jìn)入。
再生塔頂部出口氣體經(jīng)酸氣冷卻器,進(jìn)入酸氣分離器,出酸氣分離器的氣體送往酸氣排放系統(tǒng),冷凝液經(jīng)過(guò)回收泵加壓后送至閃蒸分離器。
再生塔再沸器的熱源由來(lái)自導(dǎo)熱油系統(tǒng)的導(dǎo)熱油提供。
本單元主要工藝設(shè)備為吸收塔和再生塔。
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