LNG装置中天然气深度净化处理技术研究

【摘要】：液化天然气装置一般包括净化单元、液化单元及储存单元。天然气在进入液化单元前,必须经过净化单元深度脱除天然气中的二氧化碳、水分、硫化氢、重烃和汞等杂质,以免这些杂质腐蚀设备或在低温状态下冻结而堵塞管道和阀门,从而保证低温液化装置的稳定运行。本文基于内蒙某日处理量为10万方的天然气液化项目,对其深度脱酸性气体技术、深度脱水干燥技术进行一系列的基础研究,为LNG装置中的天然气深度净化单元的设计提供理论基础及技术支持。 本文分析了天然气脱酸和脱水的国内外研究现状,分别阐述了各种预处理工艺的优缺点,确定了LNG装置中天然气深度净化的工艺流程,并对脱酸和脱水的工艺流程进行分析介绍。 本文对天然气深度净化分离过程中涉及到的气液平衡理论进行深入的分析,并介绍了醇胺法脱酸性气体中几种常用胺液的物理化学性质,对分离过程的变量进行分析并对吸收塔内气液接触的吸收过程建立数学模型,为深度脱酸性气体工艺流程的数值模拟和优化分析奠定基础。 对MEA、DEA和MDEA等三种醇胺溶液的脱酸性能进行优化分析,确定MDEA溶液的再生功耗仅为MEA的1/3,从而确定了LNG装置采用MDEA水溶液深度脱酸性气体。针对MDEA溶液,对工艺流程进行更深入的数值模拟,研究吸收塔和再生塔的操作性能,在满足吸收和再生指标的情况下,确定LNG装置中MDEA醇胺溶液循环量为7000kg/h,再生塔的热负荷为422.2kW,再生塔的操作温度在380K。 本文对分子筛吸附脱水过程进行了理论分析研究,确定了水分子的扩散机理以及吸附过程中的传质速率和传质系数。针对固定床吸附过程建立数学模型,用matlab编程研究分子筛脱水过程中主要参数对吸附性能的影响,推荐最优的床层间隙率为0.3,天然气的空塔流速为0.12m/s,进而研究固定床吸附脱水的吸附负荷曲线和穿透曲线,确定LNG装置中分子筛深度脱水干燥的吸附周期为7.3h。 【关键词】：天然气净化 深度脱酸气技术 深度脱水干燥技术 吸附特性
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TE644
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 课题来源9
• 1.2 研究的目的及意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-15
• 1.3.1 天然气脱酸气工艺研究现状及进展10-13
• 1.3.2 天然气脱水工艺研究现状及进展13-15
• 1.4 天然气深度净化工艺流程的选取15-20
• 1.4.1 天然气液化装置中脱酸工艺的分析15-16
• 1.4.2 天然气液化装置中脱水工艺的分析16-20
• 1.5 论文研究的主要内容20-21
• 第2章 醇胺法脱酸性气体的理论分析及吸收塔数学模型建立21-40
• 2.1 气液相平衡的热力学计算21-30
• 2.1.1 气液相平衡（VLE）关系21-22
• 2.1.2 气液相平衡的预测22-27
• 2.1.3 泡点计算和露点计算27-30
• 2.2 醇胺法脱酸中胺液的物理化学性质30-33
• 2.3 醇胺法脱酸中吸收塔数学模型的建立33-38
• 2.3.1 分离过程的变量分析33-35
• 2.3.2 吸收塔数学模型的建立35-38
• 2.4 本章小结38-40
• 第3章 醇胺法脱酸性气体中工艺流程的数值模拟与优化分析40-53
• 3.1 醇胺溶液脱酸性能的研究40-47
• 3.1.1 MEA脱酸性能的优化分析41-43
• 3.1.2 DEA脱酸性能的优化分析43-45
• 3.1.3 MDEA脱酸性能的优化分析45-47
• 3.2 MDEA循环量对吸收塔操作性能的影响47-50
• 3.3 再生塔操作性能研究50-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第4章 固定床吸附脱水的数值模拟53-67
• 4.1 传质机理与传质速率53-56
• 4.1.1 气体分子在吸附剂颗粒内的物质扩散53-54
• 4.1.2 传质速率与传质系数54-56
• 4.2 天然气深度脱水吸附塔数学模型的建立56-59
• 4.2.1 物料衡算方程56-58
• 4.2.2 初始条件和边界条件58-59
• 4.3 吸附的数值模拟59-65
• 4.3.1 床层间隙率对吸附性能的影响59-60
• 4.3.2 天然气流速对吸附性能的影响60-61
• 4.3.3 吸附负荷曲线和穿透曲线的研究61-65
• 4.4 本章小结65-67
• 结论67-69
• 参考文献69-74
• 致谢74

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