高含二氧化碳天然气醇胺法处理工艺及能耗研究

【摘要】：高含CO2天然气作为一种非常规天然气，对其合理地开发利用能够有效地减少环境污染、提高经济效益。由于高含CO2天然气的净化不同于以往的含硫天然气的处理过程，在我国其开发和利用还处于起步阶段。本文针对高含CO2天然气的气质特点，确定采用MDEA脱碳工艺对其进行脱碳处理，并对该脱碳工艺应用进行了深入的研究。 本论文通过实验对MEA、DEA、PZ这三种MDEA溶液活化剂的性能进行了研究。在相同的胺液浓度下，对不同活化胺溶液的CO2吸收性能进行了分析。实验结果表明在吸收负荷以及吸收速率方面，PZ的表现均优于另外两种活化剂，故可选定PZ作为MDEA溶液的活化剂。 以国内首个整体开发的陆上高含二氧化碳气田为研究对象，本文重点对MDEA法脱碳工艺的应用进行了研究与评价，对天然气处理量以及胺液循环量进行了核算；并对气体样品、MDEA溶液样品进行了分析，结果表明经该工艺净化处理后的天然气中CO2含量能够达到国家标准，二氧化碳脱除率最高为92.16%，最低为87.79%，平均脱除率可达到90.36%，脱碳效果良好。对MDEA溶液的分析结果表明装置运行平稳无腐蚀。对装置进行了满负荷运行检验，运行指标均在合格范围内；并对装置中的主要设备进行效率分析，存在部分机泵运行效率偏低的情况。 同时本文对MDEA法脱碳工艺的能耗进行了研究，确定了原料气处理量、原料气中CO2含量、吸收塔压力、再生塔温度等操作条件对能耗的影响关系。并对应用MDEA法的脱碳装置能耗进行了分析，结果表明，该装置的总耗电量及耗蒸汽量分别占总能耗10.03%、89.97%，说明该脱碳装置的能源消耗绝大部分集中在富液再生所消耗的蒸汽上。 【关键词】：高含CO2天然气 脱碳 MDEA 能耗
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE644
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-7
• 目录7-9
• 前言9-10
• 第一章 概述10-21
• 1.1 高含 CO_2天然气10-11
• 1.2 高含 CO_2天然气的利用11-14
• 1.2.1 化学利用11-12
• 1.2.2 物理利用12
• 1.2.3 CO_2用于强化采油12-13
• 1.2.4 国内外高含 CO_2天然气利用现状13-14
• 1.3 天然气脱碳工艺的研究进展14-20
• 1.3.1 天然气脱碳主要工艺14-18
• 1.3.2 天然气脱碳工艺的选择18-20
• 1.4 选题的目的、意义和研究内容20-21
• 1.4.1 选题的目的和意义20
• 1.4.2 研究内容20-21
• 第二章 MDEA 溶液活化剂性能研究21-28
• 2.1 MDEA 溶液吸收 CO_2的机理21-22
• 2.2 实验部分22-23
• 2.2.1 试剂22
• 2.2.2 仪器22
• 2.2.3 实验方法22-23
• 2.3 结果与讨论23-27
• 2.3.1 不同活化剂对吸收负荷的影响23-25
• 2.3.2 不同活化剂对吸收速率的影响25-27
• 2.4 小结27-28
• 第三章 PZ 活化 MDEA 法脱碳工艺的研究28-32
• 3.1 PZ 活化 MDEA 溶液吸收 CO_2的机理28-29
• 3.2 PZ 活化 MDEA 溶液中 CO_2的溶解度29-30
• 3.2.1 体系平衡关系29-30
• 3.2.2 溶解度计算模型30
• 3.3 溶液中酸气负荷的平衡程度30-31
• 3.4 小结31-32
• 第四章 高含 CO_2天然气 MDEA 法脱碳工艺应用研究32-52
• 4.1 概述32-36
• 4.1.1 天然气净化厂工艺流程32
• 4.1.2 MDEA 法脱碳单元工艺流程简述32-36
• 4.2 物料平衡计算36-39
• 4.2.1 富含 CO_2的天然气压缩因子的校正36-38
• 4.2.2 天然气处理量38-39
• 4.2.3 MDEA 循环量39
• 4.3 工艺效果分析39-50
• 4.3.1 气体样品分析39-41
• 4.3.2 MDEA 溶液浓度分析41
• 4.3.3 溶液中铁离子的分析41-43
• 4.3.4 工艺运行效果分析43-50
• 4.4 小结50-52
• 第五章 MDEA 法脱碳工艺能耗研究52-62
• 5.1 能耗影响因素分析52-56
• 5.1.1 原料气处理量对能耗的影响53-54
• 5.1.2 原料气中 CO_2含量对能耗的影响54
• 5.1.3 吸收塔压力对能耗的影响54-55
• 5.1.4 再生塔温度对能耗的影响55-56
• 5.2 脱碳装置生产能耗分析56-59
• 5.3 重点耗能点分析59
• 5.4 节能措施及效果分析59-60
• 5.5 小结60-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 发表文章目录67-68
• 致谢68-69
• 详细摘要69-75

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