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21 78 化 工 进 展 C H E MI C A L I ND US T R Y AN D E N GI N E E R I NG P R O GR E S S 2 0 1 1 年第 3 0卷第 1 0期 海 上浮 式液化天然气脱酸气技术 唐建峰 ，张 春 2 ，郭 清 ，李玉星 ，林 日亿 ，喻西崇 中国石油大学 华东储建学院，山东 青岛 2 6 6 5 5 5 ； 中石化管道储运公司华东管道设计研究院， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 ； 中海油研究中心，北京 1 0 0 0 2 7 摘要借鉴国内外陆上及海上脱酸气技术经验，结合一海上示范气田气源及海况条件，综合比较了几种常用 脱酸气方法，确定选用 MDE A ／ DE A混合胺液脱酸气3 - 艺。对3 - 艺中的塔设备进行选型，初步确定设备关键工艺 参数。 采用化工模拟软件 H YS Y S完成脱酸气工艺模拟， 选取合适的评价指标， 分析关键参数对工艺运行的影响， 提 出各关键参数推荐范围。通过本文分析，形成浮式 L NG脱酸气技术研究方法，可为海上天然气脱酸气技术的 研 究提供一定 的借鉴 。 关键词 浮式液化 天然气脱 酸气；混合胺法；设备选型 ；工艺模 拟 中图分类号 T E 6 4 4 文献标 志码A 文章编号1 0 0 06 6 1 3 2 0 1 1 1 0 2 1 7 8 0 8 Of f s h o r e flo a t i ng LNG a c i d g a s r e mo v a l pr o c e s s t e c hn o l o g y T A NGJ i a n f e n g ，Z HA NG C h u n ，GU O Q i n g ，L I Y u x i n g ，L I NR i y i ，Y UXi c h o n g 。 1 C h i n a Un i v e r s i t y o f P e t r o l e u m，E a s t C h i n a ，Q i n g d a o 2 6 6 5 5 5 ，S h a n d o n g ，C h i n a E a s t C h i n a P i p e l i n e D e s i g n a n d Re s e a r c h I n s t i t u t e o f S i n o p e c P i p e l i n e S t o r a g e a n d Tr a n s p o r t a t i o n Co mp an y ， Xu z h o u 2 2 1 0 0 8 ， J i an g s u ， C h i n a ； C N OO C R e s e a r c h C e n t e r ，B e i j i n g 1 0 0 0 2 7 ，C h i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n t h e e x pe r i e nc e o f o ns ho r e a n d o ffs ho r e a c i d ga s r e m o v a l pr oc e s s t e c hn o l og y a t h o me a n d a b r o a d，t h e c o n v e n t i o n a l me t h o d s a r e s u mma r i z e d a n d c o mp are d a c c o r d i n g t o t h e g a s s o u r c e a nd t he s e a c o n di t i on s o f a n offs ho r e ga s fie l d ．M DEA a n d DEA mi x e d s o l v e n t m e t ho d i s c h os e n f o r t h e f l o a t i n g a c i d g a s r e mo va l t e c h no l og y ． Th e mo de l o f c ol u mns a s t h e m a i n e qu i pme n t s are s e l e c t e d， a n d t h e ke y pr oc e s s para me t e r s ar e i n i t i a l l y d e t e r mi n e d．W i t h t h e c he m i c a l s i mu l a t i o n s of t ware HYSYS， t h e s i mu l a t i o n o f p r o c e s s i s c o m p l e t e d， a n d s u i t a b l e pr o c e s s i n d e x e s are c ho s e n． Ef f e c t s o n t he flow o f ke y pa r a me t e r s are a n a l y z e d．Th e r e c o mme n de d r a n g e s o f ke y pa r a me t e r s are gi v e n ．The r e s e a r c h me t h od o f a c i d g a s r e mo va l t e c h no l o g y o f flo a t i ng LNG i s bu i l t ， a nd i t c a n g i ve s o me r e f e r e n c e f or t h e r e s e arc h o f o ffs ho r e a c i d g a s r e mo va l t e c hn o l o gy ． Ke y wor d s f l o a t i ng a c i d g a s r e mo va l o f LNG； mi x e d a m i n e s ol v e n t m e t ho d； e q u i p m e nt s e l e c t i o n； p r o c e s s s i m u l a t i o n 浮式液化天然气生产储卸装置 L NG． F P S O 可灵活适应海上气田的生产状况，特别适用于海上 气 田的开发l l J 。 天然气预处理技术是浮式生产技术 的首要环节 ，对整个装置 的运行起决定性作用 。 脱酸气技术又作为整个预 处理 技术 的关键环节 ， 直接影响到后续工艺的进行 。 目前 ，陆上天然气 脱酸气技术已较成熟， 而浮式 L N G脱酸气技术因 受到海上特 殊作业环境的限制 ，其工艺设备 的优 化设计与陆上技术差别较大 。研究根据气源及海 收稿 日期2 0 1 1 - 0 6 1 4 ；修改稿 日期2 0 1 1 0 7 2 8 。 基金项目国家 科技 重 大专 项课 题 0 0 8 Z X 0 5 0 2 6 0 0 6 及中央高 校基本科研业务费专项资金项 目 1 0 C X0 4 0 1 2 A 。 第一作者及联系人唐建峰 1 9 7 3 一 ，男，硕士，副教授 ，主要从 事天 然气 水合 物 、天然 气输 配及 集输 系统 优 化等 工作 。E ma i l t a n g _ j f 1 2 6 ．c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 l 0期 唐建峰等海_ l卜 浮式液化天然气脱酸气技术 2 1 7 9 况条件 进行浮式 L NG 脱酸气工艺 的优化设计尤 为 重 要 。 本 文作者借鉴 国内外 陆上及海上脱酸气技术 及经验，针 对一海上示范气 田气源 及海况条件 ， 综合 比较 几种常用脱酸气工艺 ，确定 了其脱酸气 工艺方法 ；并采用化工模拟软件 HYS YS完成工 艺的模拟 计算 ，选取合适 的评价指标 ，分析关键 参数对 工艺 的影响 ，提 出了关键工艺参数 的推荐 范 围。 1 确定脱酸气工艺 1 ． 1 示范气 田基础参数 表 1列出了一海上示范气田原料气的相关物性 参数及净化要求。 原料气按低含硫天然气设计， H 2 S 摩尔分数取 0 ． 0 0 5 ％。 1 ． 2 脱酸气工艺的选择及主要设备参数的确定 1 ． 2 ． 1 脱酸气工艺的选择 1 工艺方法 的选择 天然气液化装置 中， 常用脱 酸气方法有醇胺法 、Be n fi e l d工艺和砜胺 法【 3 】 。由表 1 可知，原料气 中酸性组分主要是 CO 2 ， 并含有一定量的重烃 C 5 的摩尔分数约为 2 ． 6 1 ％ ， 砜胺法 的烃损失较大 ，故不宜采用 该法 。B e n fi e l d 流程较适用于含有大量 C O2 的原料气，在酸气分压 高 时使用 较经 济 。该气 田原料气 中 C O2含量 为 3 ． 0 3 ％，酸气分压为 6 0 ． 6 k P a ，气源分压低 ，故不宜 采用此法。 醇胺 法是 目前使用 最为广泛 的一种脱酸气 方 表 1 原料气物性参数及净化要求 组成 摩 C1 0 ．7 9 8 n C 4 00 0 5 1 n C 7 0 ．0 0 5 1 C 1 1 0 ． 0 0 3 3 尔分数 C 2 0 ．O 5 1 2 f C5 0 ． 0 0 2 6 n C8 0 ．0 0 4 2 N2 0 ． 0 0 3 5 C3 0 ． O1 9 4 n C5 0 ． 0 0 2 n C9 0 ． 0 0 3 5 CO2 0 ． 0 3 0 3 ／ - C4 0 ． 0 0 4 n C6 0 ． 0 0 2 8 n C1 0 0 ． 0 0 2 5 H2 O 0 ． 0 6 2 4 其它 原料气设计压力 原料气设计温度 年最大产气量 参数 2 ．0 1 0 6 p a 4 0℃ 3 ．6 2 9 1 01 4 m3 净化 CO 2 含量低于 5 1 0 要求 H2 S含量低于 4 X1 0 一 重组分 常压沸 摩尔 液相密度 临界温 临界压 临界摩尔体 偏心 c1 l 的性 点／ ℃ 质量 ／ k g -m 度／ ℃ 力／ P a 移I√ I n 3 mo l 一 因子 质 2 3 0 ．3 7 1 8 8 ． 9 O 8 2 1 ． 5 0 4l 8 ． 6 4 2 O 3 1 5 2 0 0 ． 0 0 0 6 9 4 0 ． 5 2 3 法 ，该技术 目前较为成熟 ，尤其适用于酸性组分分 压低或要求酸性组分含量低 的场合。由此可见，该 海上示范气 田脱酸气工艺采用醇胺法较合适。 2 吸收 剂 的选择 除几 种常用 醇胺溶剂 ME A、DE A、MDE A等外 ，近年来开发了以两 种醇胺组成的混合胺溶液，以满足气体脱酸气 的不 同需求f 4 ] 。MD E A ／ DE A 混合胺法脱酸气工艺采用 MDE A 与仲胺 DE A 组成的溶液作为吸收剂 。与其 它醇胺类溶液相 比，该混合胺液在保证 CO 2 、H2 S 净化效果 的同时，还具有 MDE A 的低腐蚀性及低 能耗特 性I 5 】 ，可减少装置尺 寸及装 置维修频率 ， 对于海上气 田脱酸气具有较大吸 引力 ，故推荐采 用该工艺 。 1 ． 2 ． 2 主要设备参数的确定 脱酸气工艺 中，最关键的设备是吸收塔和解吸 塔 。根据示范气 田基础资料，对吸收塔及解吸塔进 行选型 ，初步确定设备的关键工艺参数，为后续模 拟分析作准备。 浮式 L NG 装置设计时应充分考虑船体运动对 工艺设备性能可能产生的不利影响l 6 ] 。填料塔与板 式塔的性能 比较见表 2 L 7 ] ，分析知海上气 田脱酸气 吸收塔和解吸塔选用填料塔效果更佳 。 填料有散装填料和规整填料两大类L 9 J ，比较可 表 2 填 料塔 与板 式塔 性能分析 比较 工艺性能 填料塔 板式塔 发泡性 对泡沫有限制和破碎作用 不利于控制发泡 腐蚀性 结构简单，易于采用耐腐蚀 采用耐腐蚀好的材料制作 性材料制作，造价相对较低 造价较高 堵塞性 脱酸气工艺前设过滤分离设 不易发生堵塞，原料气可 备，原料气干净，不易堵塞 含少量杂质 比表面积 具有较高的比表面积，有利 比表面积较小，反应速率 于增加气液接触面积和时间 低时，影响酸性气体吸收 传质效果 不易发生鼓泡，可在较大胺 在吸收塔操作温度下，混 液黏度 _F 保证传质 ，可减小塔 合胺液黏度较高，易造成鼓 径及整体高度 1 泡，传质效果较差 再生效果 再生塔下部喷淋密度较大 ， 板式塔会增加富液在再生 采用填料塔效果较理想，且可 塔内停留时间，胺液在高温 降低胺液在高温下降解率 下的降解率增大 海况影响 液体分布受船体运动影响较 抗风浪能力较差，在恶劣 小，传质效率降较小，抗风浪 海况下易产生上液面高度不 能力较强 均匀、壁流等 问题 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 1 8 0 化 工 进 展 2 0 1 1 年第 3 0卷 知规整填料在整个塔截面上形状规则均匀 ，可有 效改善沟流、壁流等现象 ，操作弹性大，传质效率 高，各项指标均较好_ 1 】 。因此 ，脱酸气吸收塔及 解吸塔均选用规整填料塔。 规整填料分为格栅填料、脉冲填料 、波纹填料 等，目前使用最多的是波纹填料l 1 。波纹填料主要 有网波纹填料和板波纹填料两大类 ，两类填料的对 比 见 表 3 。 表 3 不 同类型波纹填料的对 比 金属板波纹填料 Me l l a p a k 除具有分离效率 高、压降小等优点外，在价格及刚度上均优于 网波 纹填料，特别适用于大直径塔及气液负荷较大的场 合 。该气田气液负荷量较大，故填料类型选择金属 板波纹填料较合适。 金属孔板波纹填料有 1 2 5 、2 5 0 、3 5 0 、5 0 0等 规格 。⋯ 般来说 ，同种类 型的填料 ，比表面积越 大 ，传质效 率越 高 ，但阻力 降增加 ，通量减 少 ， 费用 增加 。一般推 荐使 用 中等 比表面 积 的填 料 ，工业上 以 Me l l a p a k 2 5 0 Y 型规整填料性能最 好 ，应用最广，故此处选用 Me l l a p a k 2 5 0 Y 型规 整填料 。 在浮式 L N G 预处理装置设计中，应尽量控制 塔顶部挠度值 ，以保证传质效率及工艺稳定性_ l 。 因此，减少塔径及塔高对于降低 F P S O弯 曲挠度及 船体晃动的影响是非常必要的。经计算，采用单塔 操作时吸收塔及解吸塔塔径分别为 4 ． 2 m及 4 ． 6 m， 塔径较大，对于控制塔顶挠度、保证气液传质效率 及脱酸气工艺稳定性不利 。若采用单塔操作 ，吸收 塔 、解吸塔塔径分别降为 3 I n及 3 ． 2 m，可有效改 善塔顶弯曲挠度过大对操作稳定性的影响。故推荐 采用两座吸收塔并联操作，即 采用两列装置并联 ， 每列中吸收塔及解吸塔的设计参数见表 4 。下文均 是针对一列装置分析的。 表 4 吸收塔及解吸塔设计参数表 参数 吸收塔 解吸塔 温度／ c 压力／ P a 醇胺的质量流量， I唱‘h 混合胺液配比 质量分数之比 蒸汽用昔／ k g h ～ 回流 比 塔器 类型 填料类型 塔径／ m 填料层高度， m 填料层压降／ P a 4 5 5 0 0 0 0 0 0 贫胺液 7 7 7 5 8 1 ． 1 MDE A DE A H2 0 之比为 3 21 3 5 5 填料塔 Me l l a p a c 2 5 0 Y 3 ． 0 2 6 7 8 0 0 2 脱酸气工艺的模拟以及参数优化 在脱酸气工艺选择及关键设备设计的基础上， 采用化工模拟软件 HY S YS对示范气 田混合胺液脱 酸气工艺进行模拟，如图 1 所示。 分析可 知 净化 气 中 C O 体积含 量 降到 了 4 8 1 0 ～， 满足 L NG装置对原料气的净化要求，T 艺尚存在很大优化空间。 在工艺模拟 的基础上 ，选取酸气净化效果、流 程总耗能、总制冷负荷、能量有效利用率、再生蒸 汽耗量及填料层高度等参数作为工艺评价指标，分 析关键工艺参数 的变化对工艺运行的影响。 整个系统的能量输入输出关系见图 2 。结合 图 2定义能量有效利用率 为净化气带 的能量与 输入系统的总能量之比，在一定程度上可反映设备 及系统能量有效利用的程度 ，其定义如式 1 。 ” 竺 1 0 0 ％-- o | 1 叩 丽 吸 收和解 吸过程是脱酸气工艺 中的两个重要 环节，分析 中涉及到的关键工艺参数有①涉及吸 收过程 的参数，如酸气负荷、胺液配比、吸收压力 及吸收温度 ；②涉及解吸过程 的参数，如塔顶回流 Ⅺ 嗒 一 ～ 一 一 一 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 0期 唐建 峰等 海 上浮 式液化天然气脱酸气技术 2 l 8 l 天 然 入的 补 充 入 的 Q2 贫液 酸性 体 j I 岛 Q 3 童 啪 塑 l l吉 国 吸 收 塔 一～ 蔓望 r - - 一 。假 南 液 v I v 兰三 亡 南 液 下 哥澈l l 熏罐 贫／ 富液换热器 贫液l J l u 总耗能E 图 1 南海荔湾气 田混合胺法脱酸气工艺模拟流程 图 净化气带出 的能草 l 酸气带⋯ 的能量 2 闪蒸气带出 的能量 3 损耗量 总制冷负荷Q 图 2 脱酸气系 统能量输 入输 出关系图 比及残余酸气负荷。 2 ． 1 吸收过程参数 的影响分析 2 ． 1 ． 1 酸气负荷 保证净化效果的前提下，改变酸气负荷 ，分析 酸气负荷对工艺的影响，见图 3 ～图 6 。 随酸气负荷增加，胺液用量及再生蒸汽耗量逐 渐减少，吸收塔及解吸塔塔径逐渐减少；流程耗能 及制冷负荷逐渐 降低，能量有效利用率逐渐升高； 但填料层 高度逐渐增加 。 酸气负荷较小 0 ． 1 5 mo l ／ mo 1 时，虽填料层高 度有所降低 ，但塔径较大 解吸塔塔径达 3 ． 8 m ； 当酸气负荷较大 0 ． 3 mo l ／ mo 1 时，虽塔径可相应 减少，但填料层高度较大 ，吸收塔填料层高度设计 值达 3 1 m。为控制塔顶挠度、保证海上浮式脱酸气 装置的气液传质效率及装置稳定性 ，应取合适的塔 径及塔高。综合分析知，酸气负荷取 0 ． 2 mo l ／ mo l 左右较为合适。 一 b D 鞋 ； 士 H 崆 酸气负荷／ too l too l 图 3 酸气负荷与再生蒸汽量、胺液量的关系 ； 旺 蜒 警 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 1 8 2 化 工 进 展 2 0 1 1 年第 3 O卷 酸气负荷／ mo l mo l l 图4 酸气负荷与耗能、制冷负荷及能量 有效利用率 的关系 3 6 3 _ 4 3 ．2 3 ．0 2 馏 2 ．6 2 0 l 9 8 墼 5 l 4 l 3 酸气负荷／ too l - too l i 图 5 酸气负荷与塔径 的关系 酸气负荷／ too l too l 图 6 酸气负荷与填料层高度的关系 2 ． 1 ． 2 胺液配 比 1 MD E A含量保持 DE A含量不变 质量 分数为 1 3 ％ ，分析 MDE A含量对工艺评价指标的 影响，变化规律见图 7 、图 8 。 随MD E A含量增加，净化气中C O 2 含量增加， 胺液吸收酸气 的能力变差， 再生蒸汽耗量逐渐减少， 总耗能明显降低，总制冷负荷先减后增，能量有效 利用率逐渐升高。因此， 在保证净化效果的前提下， 可适 当提高胺液中 MD E A的含量 。 MDE A 质量分数／ ％ 图 7 MD E A含量与净化气 中 C O 2 含量、 再生蒸汽耗量的关系 MD E A质鼍分数／ ％ 图 8 MD E A含量 与耗 能、制冷 负荷及 能量 有效利用率的关系 7 6 ．5 7 6 0 更 7 5 ．5旺 7 5 ． 0． 删 7 4 ． 5 7 4 0 2 DE A含量保持 MDE A含量不变 质量 分数为 3 2 ％ ，分析 DE A含量对评价指标的影响， 见图 9 、图 1 0 。 随 DE A含量增加 ， 净化气中 C O2 含量迅速 降 低 D E A质量分数在 1 3 ％左右时，C O2 含量可 降 低 到体积分数 5 0 1 0 以下 ，胺液吸收酸气 的 DE A质量分数 图9 DE A含量与净化气中C O 2 含量、 再生蒸汽耗量的关系 0 一 _軎扣 0 0七 b 2 O 9 8 7 6 5 I _ 。 一 ＼ 蟮 磊， 攥 Ⅲ， 球 靼 L u ／ 琳 惶随宴臀 0 _【 _軎姐 u廿 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 0期 唐建峰等海上浮式液化天然气脱酸气技术 2 l 8 3 T 宝 、 ＼ 枢 灸 4 皿 图 1 0 DE A含量 与耗 能、制冷负荷及能量 有效利用率 的关系 能力 明显提高 ，总耗 能明显增 加 ，总制冷负荷增 加 ，能量有 效利用率 降低 。此外 ，随 DE A含量 的 增加 ，胺液 降解趋势加 大，腐 蚀性增强 。因此 ， 在保 证 净化 效 果 的前 提下 ，应 适 当 降低 胺液 中 DE A的含量 。 3 胺液配 比优选设定 MDE A 及 DE A 含 量，对比分析不 同 MDE A、D E A 含量组合下工艺 评价指标知MDE A 质量分数为 3 2 ％、D E A 质量 分数为 1 4 ％时，各项评价指标均较好 ，故胺液配 比 优选方案为 1 4 3 2 5 4 DE A、MD E A、H2 O的质 量分数之 比 。 2 ． 1 _ 3 吸收温度 保持其它工艺参数不变 ，分析吸收温度 的变化 对工艺评价指标的影响，变化规律见图 1 1 、图 1 2 。 随吸收温度升高，净化气中 C O 2 含量迅速减少，胺 液净化能力明显提高 吸收温度在 4 3 C左右时， C O2 含量可降到体积分数 5 0 1 0 以下 ；但水含量迅 速增加 ， 温度从 4 O ℃升高到 5 5℃时， 水含量增加 一 倍， 这势必会增加分子筛脱水装置的负荷及能耗 。 此外，随吸收温度升高，再生蒸汽耗量减少，流程 图 l l 吸收温度与净化气中C O2 含量、H2 O含量 及再生蒸汽耗量 的关系 下 { 皿 删 糕 肚 ；9 鱼8 娄s 垒 攫 一 图 1 2 吸收温度与耗能、制冷负荷及能量 有效利用率的关系 j }} L 旺 * 较 总耗能降低，总制冷负荷降低，能量有效利用率略 有降低 。综合考虑各项指标 ，吸收温度控制在 4 5 ～ 5 0 ℃较为合适。 2 ． 1 ． 4 吸收压力 保持其它工艺参数不变，分析吸收压力的变化 对工艺评价指标的影响，变化规律见图 1 3 、图 1 4 。 下 一 堰 愈 4皿 图 l 3 吸收压力与净化气中C O 2 含量、H2 0含量 及再生蒸汽耗量 的关系 图 1 4吸收压力与耗能、制冷负荷及能量 有效利用率的关系 T b D 耀 睦 碍 口 狡 - 删 5 O 5 0 5 O 5 O 。 一 2 1 O 9 8 7 6 5 。 一／ 07 H 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 化 工 进 展 2 0 1 1 年第 3 O卷 随吸收压力的增加，净化气中 C O2 含量逐渐减 少，胺液吸收酸气 的能力提高，净化气中水含量逐 渐减少，压力从 3 ． 5 MP a升高到 6 ． 1 MP a ，净化气 中水含量降低 了约 3 2 ％。 但随吸收压力 的升高， 压缩机及泵的耗功均增大，流程总耗 能逐渐升高， 总制冷负荷逐渐增加 ，能量有效利用率略有降低 ， 再生蒸汽耗量略有增加。综合考虑各项指标，吸收 压力控制在 4 ． 8 ～5 ． 4 MP a 较为合适。 2 ． 2 解吸过程参数的影响分析 2 ． 2 ． 1 残余酸气负荷 贫液残 余酸气负荷指离开解吸塔贫液 中残 余 酸性组分的含量 。改变残余酸气负荷 ，分析其对工 艺评价指标 的影响，变化规律见图 1 5 ～图 1 7 。 随残余酸气负荷增加 ，净化气 C O 2 含量逐渐升 高，胺液净化能力变差；流程总耗能减少，流程总 制冷负荷减少，能量利用率逐渐升高；再生蒸汽耗 量 降低 ， 解吸塔塔径逐渐减少。 一般而言 ， 以 MDE A 为基料复配 的吸收溶剂的残余酸气负荷为 0 ． 0 0 5 ， 此 处考虑到 L NG 装置对酸气净化度要求较高 ，残余 酸气负荷取 0 ． 0 0 4 5 mo l ／ mo l 较为合适。 昌 一 蛙 0 U 0 ．0 0 3 0 0 ．0 0 3 5 0 0 0 4 0 0 ．0 0 4 5 0 ． 0 0 5 0 0 ． 0 0 5 5 0 ． 0 0 6 0 残余酸气负荷／ to o l r n o l I 图 1 5 残余酸气负荷与净化气 中 C O2 含量 、 H2 0含量的关系 0 ． 0 0 3 0 0 ． 0 0 3 5 0 ．0 0 4 0 0 ．0 0 4 5 0．0 0 5 0 0 0 0 5 5 0．0 0 6 0 残余酸气负荷／ mo l too l 1 图 1 6 残余酸气负荷与耗能、制冷负荷及 能量有效利用率的关系 下 bD Ⅱ 删 鞯 ； 睦 0 ． 0 0 3 0 0 ．0 0 3 5 0 ． 0 0 4 0 0 0 0 45 0 ． 0 0 5 0 0 0 0 5 5 0 ． 0 0 6 0 残余酸气负荷／ to o l too l I 图 l 7 残 余酸气 负荷与 再生蒸汽耗量 、塔径 的关系 E 蜮 黠 2 ． 2 ． 2 回流 比 回流比为塔顶水摩尔数与酸气摩尔数之比，对 于 MDE A及其复配溶液而言 ， 再生所需回流比‘ 般 为 0 ． 5 ～1 ． 0 。改变 回流比，分析其对工 艺评价指标 的影响，变化规律见图 1 8 、图 1 9 。 随回流 比增加 ，流程总耗能逐渐升高，总制冷 负荷逐渐增加，能量有效利用率略有升高，再生蒸 汽耗量逐渐增加 ，回流 比对酸气净化效果基本无 影响。综合考虑各项指标，回流 比在 0 ． 8 5左右较 为合适 。 下 一 号 ∞ 矬 睦 马 一 0 导 一 史 图 1 8 回流比与净化气中 C O 2 含量、再生蒸汽耗量的关系 T 呈 童 佥 d 【『 1 l 流 比 图 l 9 回流比与耗能、制冷负荷及能量有效利用率的关系 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 l O期 唐建峰等 海上浮式 液化 天然气脱酸气技术 2 ． 3 工艺参数推荐范围 由上述关键工艺参数的影响规律分析 ，将各关 键参数的推荐范围列于表 5 。 对各关键参数的影响大小进行排序，可得 酸 气负荷 胺液配 比吸收温度 吸收压力残余酸 气负荷 回流比。 表 5 各关键工艺参数 的推荐 范围 吸收过程工艺参数 解吸过程工艺参数 吸收温度 4 5 5 0℃ 残余酸气负荷 O ． 0 0 4 5 mo Y mo l 吸收压力 4 ． 8 ～5 ．4 4 1 0 P a 回流 比O ． 8 5 混合胺液配比 D E A、MDE A、 H2 0的质量分数之比1 4 3 2 5 4 酸气负荷 0 ． 2 mo l ／ mo l 3 结 论 借鉴 国内外 陆上及海上天然气脱酸气 工艺技 术经验，针对一海上示范气 田气源及海况条件，对 海上浮式 L N G 脱酸气技术进行 了研究。形成浮式 L NG脱酸气技术研究方法， 可为海上天然气脱酸气 技术的研究提供一定的借鉴 。本文的主要结论如下 所 述 。 1 综合对 比几种常用脱酸气工艺，结合示 范气 田气源及海况条件 ，确定选用 MDE A ／ D E A 混 合胺液深度脱酸气工艺 。 2 初步确定 了吸收塔和解吸塔 的类型及关 键工艺参数 。综合分析各方面因素，对于示范气田 脱酸气工艺 ，吸收塔及解吸塔均选用规整填料塔 ， 填料类型为 Me l l a p a c 2 5 0 Y。 经分析可知，吸收及解 吸过程采用单塔操 作时，塔径较 大 ，对保证气 液 传质效果及工艺平稳运行 不利 ，故推荐采 用两列 装置并联操作 ，并 由此确 定了吸收塔及解 吸塔 的 关键参数 。 3 采用 H YS YS软件中的胺物性包完成混合 胺法脱酸气工艺的模拟计算，选取酸气净化效果、 流程总耗能、总制冷负荷、能量有效利用率 、再生 蒸汽耗量及填料层高度等参数作为工艺评价指标 ， 分析关键参数的变化对工艺的影响，最终提 出了各 关键参数的推荐范围。 参考文献 [ 1 ] Le wi s I a n．S i g n s o f l i f e i n fl o a t in g L NG[ J ] ．P e t r o l e u m Ec o n o mi s t s ， 2 0 0 9， 1 1 1 ． 3 ． [ 2 ] Va n W W ， Me e k H J，S c h i e r M ．Th e g e n e tic LNG F PS O- A q u i c k c o s t e ff e c t i v e wa y t o mo n e tiz e s t r a n d e d g a s fi e l d [ C] ／／ S P E As i a P a c i f i c Oi l a n d Ga s C o n f e r e n c e an d E x h i b i t i o n 2 0 0 8 “ Ga s No w De l i v e r i n g o n E x p e c t a ti o n s ” S o c ie t y o f P e tr o l e u m En g i n e e r s ， 2 0 0 8 6 5 5 6 6 6 ． 【 3 ] 张春，唐建峰，李玉星，等．海 上浮式 L NG预处理工艺系统适应 性分析【 J J ．煤气与热力，2 0 1 1 ，3 1 2 B 0 5 一 B1 0 ． [ 4 ] 陈赓良，常宏岗．配方型溶剂的应用与气体净化工艺的发展动 向 [ M] ．北京石油工业出版社，2 0 0 5 4 4 6 0 ． [ 5 ] 曾树兵，陈文峰，郭洲，等 ．MD E A混合胺法脱碳在珠海天然气 液化项 目中的应用 ． 石油与天然气化工， 2 0 0 7 ， 3 6 6 4 8 5 4 8 7 ． [ 6 ] S h e ffie l d J A，Ma y e r M．T h e c h a l l e n g e o f flo a t i n g L NG f a c i l i t i e s [ C] ／ ／ Eu r o p e a n GP A S p r i n g M e e t i n g ， UK ，2 0 0 1 ． [ 7 ] 陈文峰，曾树兵，郭洲．天然气混合胺法深度脱碳工艺中吸收塔 型的选取[ J 1 ．石油工程建设，2 0 0 8 ，3 4 6 7 - 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