海上天然气液化装置中酸性气体的脱除技术(一)
责任编辑:cnlng    浏览:36061次    时间: 2010-07-31 17:51:22       | 作者:范庆虎 等

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摘要: 海上油田伴生气是一种宝贵的能源资源,但由于其日产量小,不适合管道运输[1-2]。为此,基于海上自升式移动平台,哈尔滨工业大学低温与超导技术研究所为中海石油气电集团有限责任公司研制了一套处理量为11.6×104 m3/d的小型海上橇装天然气液化装置。该装置集天然..

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海上油田伴生气是一种宝贵的能源资源,但由于其日产量小,不适合管道运输[1-2]。为此,基于海上自升式移动平台,哈尔滨工业大学低温与超导技术研究所为中海石油气电集团有限责任公司研制了一套处理量为11.6×104 m3d的小型海上橇装天然气液化装置。该装置集天然气液化、LNG储存与卸载于一身,简化了偏远海上小型油气田的开发过程。

 

 

海上油田伴生气中通常含有大量CO2 酸性气体,并且随着采油量的减少而不断增大。为了防止CO2在低温冷箱中冻结换热器,进行天然气液化装置设计时,必须综合分析油田伴生气的净化方案,首先要确定脱酸性气体净化工艺(因为脱酸性气体的净化工艺方法受原料天然气中组成的影响较大) ,其次确定脱水工艺,有时还要考虑脱汞工艺等[3-4 ]。净化后的油田伴生气应达到的净化指标[5 CO250mgm3 H2O1 mgm3 Hg0.01μgm3 。为此,对油田伴生气中的酸性气体脱除技术进行了一系列基础研究,为海上油田伴生气的开采、液化回收利用提供技术支持。

 

 

1 酸性气体脱除方法的选择

 

 

由于海上油田伴生气中通常含有大量的重烃成分,因此,不宜采用膜分离及分子筛脱酸气技术,而宜采用醇胺溶液化学吸收法。该方法广泛应用于基本负荷型LNG装置,具有净化度高、操作稳定、适应性强等优点[6 ]

 

醇胺溶液通常有MEA DEA及选择性的MDEA等。当天然气中H2SCO2含量不高,CO2 H2S含量之比不大于6,并且同时需要脱除H2SCO2时,应考虑采用MEA法或混合胺法;当天然气中CO2H2S含量之比不小于6,且需选择性脱除H2S时,应采用MDEA法或其配方溶液法[7 ]

 

MDEAR2CH3N)属于叔胺,具有很强的选择性,其溶液与CO2反应属于慢反应。为加快CO2吸收速率,在MDEA溶液中加入5%10%的活化剂MEARNH2 ,其化学反应按下式进行[8]

 

 

 1.jpg

 

由式(1)~(2)可知,活化剂MEA 吸收了CO2 ,向液相传递CO2 ,大大加快了MDEA 的反应速度,而MEA 又被再生。MDEA 分子含有一个叔胺基团,吸收CO2 后生成碳酸氢盐,加热再生时远比伯仲胺生成的氨基甲酸盐所需的热量低。     

 

本文研究的海上橇装天然气液化装置是针对渤海辽东湾海域某一油田伴生气气源而设计的,其气源条件如表1 所示。

 

 2.jpg

 

       

由表1 可知,甲烷体积分数仅为69.13% ,而二氧化碳体积分数为5.54% C2 重烃的体积分数约为25% ,因此,海上橇装天然气液化装置采用MDEA MEA 混合醇胺溶液脱除气源中CO2酸性气体,净化后天然气中CO2 体积含量小于58.5mgm3

 

 

2 MDEA 混合胺液吸收CO2 工艺流程

 

 3.jpg

 

 

海上橇装天然气液化装置采用具有高效低能耗的复合MDEA 溶液化学吸收法脱CO2 ,其工艺流程如图1 所示,主要设备有吸收塔、再生塔、换热器、分离设备及液体泵等。原料气经分离器除去游离的液体及夹带的固体杂质后进入吸收塔T1 的底部,与由塔顶自上而下流动的MDEA 醇胺溶液逆流接触,脱除其中的酸气成分。吸收了CO2 的富液在胺液闪蒸罐D1 分离出气体后,液体经贫富液换热器E1 加热后进入再生塔T2 内解析出CO2 ,再生后的MDEA 贫液经换热器E1 E3 冷却后由胺液泵P1 加压进入吸收塔,从而实现胺液的循环使用。

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