海上天然氣液化裝置中酸性氣體的脫除技術(一)
責任編輯:cnlng    瀏覽:9788次    時間: 2010-07-31 17:51:22       | 作者:范慶虎 等

摘要: 海上油田伴生氣是一種寶貴的能源資源,但由于其日產量小,不適合管道運輸[1-2]。為此,基于海上自升式移動平臺,哈爾濱工業大學低溫與超導技術研究所為中海石油氣電集團有限責任公司研制了一套處理量為11.6×104 m3/d的小型海上橇裝天然氣液化裝置。該裝置集天然..

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海上油田伴生氣是一種寶貴的能源資源,但由于其日產量小,不適合管道運輸[1-2]。為此,基于海上自升式移動平臺,哈爾濱工業大學低溫與超導技術研究所為中海石油氣電集團有限責任公司研制了一套處理量為11.6×104 m3d的小型海上橇裝天然氣液化裝置。該裝置集天然氣液化、LNG儲存與卸載于一身,簡化了偏遠海上小型油氣田的開發過程。

 

 

海上油田伴生氣中通常含有大量CO2 酸性氣體,并且隨著采油量的減少而不斷增大。為了防止CO2在低溫冷箱中凍結換熱器,進行天然氣液化裝置設計時,必須綜合分析油田伴生氣的凈化方案,首先要確定脫酸性氣體凈化工藝(因為脫酸性氣體的凈化工藝方法受原料天然氣中組成的影響較大) ,其次確定脫水工藝,有時還要考慮脫汞工藝等[3-4 ]。凈化后的油田伴生氣應達到的凈化指標[5 CO250mgm3 ,H2O1 mgm3 ,Hg0.01μgm3 。為此,對油田伴生氣中的酸性氣體脫除技術進行了一系列基礎研究,為海上油田伴生氣的開采、液化回收利用提供技術支持。

 

 

1 酸性氣體脫除方法的選擇

 

 

由于海上油田伴生氣中通常含有大量的重烴成分,因此,不宜采用膜分離及分子篩脫酸氣技術,而宜采用醇胺溶液化學吸收法。該方法廣泛應用于基本負荷型LNG裝置,具有凈化度高、操作穩定、適應性強等優點[6 ]。

 

醇胺溶液通常有MEA 、DEA及選擇性的MDEA等。當天然氣中H2SCO2含量不高,CO2 H2S含量之比不大于6,并且同時需要脫除H2SCO2時,應考慮采用MEA法或混合胺法;當天然氣中CO2H2S含量之比不小于6,且需選擇性脫除H2S時,應采用MDEA法或其配方溶液法[7 ]。

 

MDEAR2CH3N)屬于叔胺,具有很強的選擇性,其溶液與CO2反應屬于慢反應。為加快CO2吸收速率,在MDEA溶液中加入5%10%的活化劑MEARNH2 ,其化學反應按下式進行[8]

 

 

 1.jpg

 

由式(1)~(2)可知,活化劑MEA 吸收了CO2 ,向液相傳遞CO2 ,大大加快了MDEA 的反應速度,而MEA 又被再生。MDEA 分子含有一個叔胺基團,吸收CO2 后生成碳酸氫鹽,加熱再生時遠比伯仲胺生成的氨基甲酸鹽所需的熱量低。     

 

本文研究的海上橇裝天然氣液化裝置是針對渤海遼東灣海域某一油田伴生氣氣源而設計的,其氣源條件如表1 所示。

 

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由表1 可知,甲烷體積分數僅為69.13% ,而二氧化碳體積分數為5.54% ,C2 重烴的體積分數約為25% ,因此,海上橇裝天然氣液化裝置采用MDEA MEA 混合醇胺溶液脫除氣源中CO2酸性氣體,凈化后天然氣中CO2 體積含量小于58.5mgm3 。

 

 

2 MDEA 混合胺液吸收CO2 工藝流程

 

 3.jpg

 

 

海上橇裝天然氣液化裝置采用具有高效低能耗的復合MDEA 溶液化學吸收法脫CO2 ,其工藝流程如圖1 所示,主要設備有吸收塔、再生塔、換熱器、分離設備及液體泵等。原料氣經分離器除去游離的液體及夾帶的固體雜質后進入吸收塔T1 的底部,與由塔頂自上而下流動的MDEA 醇胺溶液逆流接觸,脫除其中的酸氣成分。吸收了CO2 的富液在胺液閃蒸罐D1 分離出氣體后,液體經貧富液換熱器E1 加熱后進入再生塔T2 內解析出CO2 ,再生后的MDEA 貧液經換熱器E1 、E3 冷卻后由胺液泵P1 加壓進入吸收塔,從而實現胺液的循環使用。

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