Aspen软件在天然气净化过程中的模拟与优化

【摘要】：随着天然气工业的快速发展和需求量的迅猛增加,以及我国节能减排,能源战略优化,天然气脱酸脱水研究越来越受到重视和关注,开展对天然气净化装置进行模拟优化研究具有十分重要的意义。本文通过采用Aspen Hysys软件对某海上平台处理量为220-104m3/d的天然气脱硫脱碳流程进行模拟和分析,并在相同条件下进行天然气脱硫脱碳实验与模拟计算进行比较；在常规流程模拟的基础上模拟计算和分析两种优化流程；论文采用Aspen Plus软件天然气三甘醇净化装置脱水工艺流程进行模拟优化。 结果表明：通过Aspen Hysys软件建立的天然气脱酸系统计算模型得出装置最优条件为吸收塔塔板数为8-10块,MDEA贫液循环量为70～120 m3/h,浓度为25～35%(w)。其中天然气中H2S含量从8743 mg/m3降低至1.71～27.9 mg/m3、C02含量从3.90%(v)降低至2.58%-2.94%(v),与天然气脱硫脱碳实验结果相比误差小于2%。MDEA吸收C02动力学实验结果验证了MDEA的动力学选择性,修正了反应的表观吸收速率化学常数kobs,为天然气脱酸系统模拟计算提供理论依据和参考数据。优化的半贫液分流与多点进料流程适用于酸性气体浓度较高的天然气,并能降低装置总能耗,提升脱硫选择性。半贫液分流流程装置能耗为8955 kw,多点进料流程流程装置能耗为8840 kw,分别比常规流程装置能耗9252 kw降低了296.7 kw和411.8 kw。采用Aspen Plus建立的天然气TEG脱水系统计算模型得出,随着TEG循环量上升天然气干气含水量下降明显；塔板数增加能有效的降低TEG循环使用量。在本装置天然气脱水过程中塔板数为9的条件下最佳TEG循环量为1 m3/hr,天然气干气含水量从687.71 mg/m3降低到35.1 mg/m3。 【关键词】：天然气 模拟优化 脱硫 三甘醇脱水 能耗
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TE644
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 前言11-26
• 1.1 天然气净化的重要性和必要性11-12
• 1.2 国内外脱酸性气体方法进展12-15
• 1.2.1 不同场合酸性气体的脱除12-13
• 1.2.2 天然气中酸性气体的脱除13-14
• 1.2.3 醇胺法的发展14
• 1.2.4 醇胺溶剂的类型14-15
• 1.2.5 醇胺溶剂的反应机理15
• 1.3 天然气脱酸性气体方法选择原则15-17
• 1.4 MDEA选择性脱硫过程研究17-21
• 1.4.1 MDEA脱酸性气体热力学的研究进展17-19
• 1.4.2 MDEA脱硫过程动力学的研究进展19-21
• 1.4.3 以MDEA为主的配方型溶剂的应用21
• 1.5 国内外天然气脱水概述21-23
• 1.5.1 甘醇质量在天然气脱水时的重要性22-23
• 1.6 模拟用软件介绍23-25
• 1.6.1 Aspen Hysys软件介绍23-24
• 1.6.2 Aspen Plus软件介绍24
• 1.6.3 Aspen软件在化工过程中应用24
• 1.6.4 APsen软件在天然气和炼厂气净化过程中应用24-25
• 1.7 实验方案25-26
• 第2章 研究方法26-34
• 2.1 脱硫脱碳吸收实验26-30
• 2.1.1 原料气的配制和实验用试剂26
• 2.1.2 气相组分检测方法26-27
• 2.1.3 富液中H_2S与CO_2含量考察27-28
• 2.1.4 吸收实验流程28
• 2.1.5 吸收实验步骤28-30
• 2.2 流程模拟计算方法与模型建立30-34
• 2.2.1 天然气Aspen Plus模拟计算方法30-31
• 2.2.2 天然气脱硫脱碳装置模拟计算方法31-33
• 2.2.3 天然气脱硫脱碳装置流程模拟优化33-34
• 第3章 结果与讨论34-81
• 3.1 天然气脱硫系统模拟计算研究34-48
• 3.1.1 天然气脱硫系统流程可靠性验证34-36
• 3.1.2 气液比对脱硫脱碳效果和选择性的影响36-38
• 3.1.3 吸收塔塔板数对脱硫脱碳效果和选择性的影响38-39
• 3.1.4 MDEA贫液质量浓度对脱硫脱碳效果和选择性的影响39-41
• 3.1.5 吸收塔压力对脱硫脱碳效果和选择性的影响41-43
• 3.1.6 原料气温度对脱硫脱碳效果和选择性的影响43-44
• 3.1.7 再生塔贫液再生质量对天然气脱硫脱碳效果的影响44-45
• 3.1.8 再生塔塔板数对再生贫液酸性负荷影响45-46
• 3.1.9 再生塔塔板数对重沸器热影响46-47
• 3.1.10 再生塔回流比对再生贫液酸性负荷影响47-48
• 3.2 天然气脱硫脱硫脱碳实验48-60
• 3.2.1 MDEA溶液的吸收效果考察48-52
• 3.2.2 MEA溶液的吸收效果考察52-55
• 3.2.3 DEA溶液的吸收效果考察55-60
• 3.3 MDEA溶液对CO2的吸收动力学60-65
• 3.3.1 MDEA溶液质量浓度和接触时间对吸收动力学的影响61-62
• 3.3.2 接触温度对吸收动力学的影响62-63
• 3.2.3 MDEA吸收CO_2吸收速率和表观速率常数的测定63-65
• 3.4 增强选择性的工艺流程的优化65-71
• 3.4.1 天然气脱硫系统半贫液分流流程65-68
• 3.4.2 天然气脱硫系统多点进料流程68-71
• 3.5 天然气三甘醇脱水系统吸收塔模拟计算研究71-81
• 3.5.1 天然气TEG脱水系统模拟计算71-72
• 3.5.2 TEG循环量对天然气脱水效果的影响72
• 3.5.3 TEG贫液浓度对天然气脱水效果的影响72-74
• 3.5.4 吸收塔操作压力对脱水效果的影响74-75
• 3.5.5 原料气进料温度对脱水效果的影响75-76
• 3.5.6 TEG循环量对重沸器热负荷的影响76-77
• 3.5.7 TEG贫液质量浓度对重沸器热负荷的影响77-78
• 3.5.8 吸收塔操作压力对再生塔重沸器热负荷的影响78-79
• 3.5.9 原料气进料温度对再生塔重沸器热负荷的影响79-81
• 第4章 结论81-82
• 附录82-86
• 参考文献86-94
• 致谢94

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

超音速分离在天然气脱水中的应用    涂辉;蒋洪;刘晓强;

膜分离在天然气脱水中的应用研究    陈韬;杨海涛;胡建伟;

国内外膜分离法天然气脱水研究现状    魏星;黄维菊;陈文梅;

石油气净化脱硫技术的开发与应用    王世娟,王军民

通过HYSYS模拟系统优化裂解装置脱丙烷塔操作    翟晓东

天然气脱水方法    杨思明

天然气的低温处理方法    刘培林

三甘醇脱水工艺探讨    郝蕴

干气胺洗工艺过程模拟 Ⅱ.胺解吸塔和胺洗全流程模拟    杜江;兰其盈;孙卫国;张芳;路全能;段小卫;

HYSYS软件及其自动化接口研究    沈翠霞;张贝克;吴重光;张卫华;

胺法脱硫的胺损失研究    汪小龙

天然气化工的应用研究进展    朱德春;

DCS常减压仿真培训系统动态模型研究    李芹玉

液化天然气项目的清洁生产分析    张晓瑜;兰涛;武征;孙愿;

超声波旋流脱水装置及其内部流动的理论解    刘恒伟;刘中良;张建;冯永训;颜廷敏;

入口参数对双组分混合物自发凝结流动的影响    蒋文明;刘中良;邓展飞;刘晓丽;李志彪;鲍玲玲;

用修正Ω的R-K方程关联含二氧化碳的超临界汽-液平衡    张燕若

丙酮-正丙醇体系的汽液平衡测定    胡爱宝,刘昆元,金彰礼

立方型状态方程参数新算法    刘昆元,金彰礼

汽液相平衡数据库    张婵军,金彰礼,刘昆元

非常规天然气超音速脱水工艺与设备发展研究    艾志久;魏学华;马海峰;胡文礼;

炭基环境催化剂的功能    李媛;华坚;尹华强;黄丽华;汪南方;

天然气处理和加工过程中的危险源辨识与管理    陈云峰;周思柱;黄天成;袁新梅;陈义厚;

Claus工艺复杂化学反应平衡组成的计算    闫军玲;李涛;房鼎业;应卫勇;

气浮设备在海洋石油污水处理中的应用    高秀敏;余智;马利锋;

不同类型天然气对LNG、CNG生产的影响    郑欣;王遇冬;

增设脱硫装置,提高轻烃产品质量    杨长潜;刘宁;

提高轻烃回收装置干燥系统的运行效率    高霞;余袁园;李美兰;杨美华;

双滤料过滤装置在污水处理工艺中的应用及改进    郑玉玲;刘华;王长虹;

稳定法回收轻质油在塔河油田的应用分析    赵守明;

新型溶剂高效吸收净化高酸性石油天然气技术开发研究    章建华

餐厨垃圾制沼及膜法沼气提纯一体化系统设计及理论研究    尼姝丽

北一区三元复合驱采出液的乳化与破乳研究    李杰训

海拉尔油田集输油管道安全运行技术研究    李玉春

液化天然气冷能利用过程中强化换热技术及水平管内气液两相流体激振机理的研究    司洪宇

吸附法浓缩煤层气甲烷研究    刘聪敏

炭质多孔材料的结构控制及对H2S、CO2脱除行为研究    陈庆军

基于地球化学—地球物理的松辽盆地上白垩统油页岩识别与资源评价    贾建亮

聚合物膜中水蒸气渗透行为及脱湿过程研究    刘丽

尿素生产系统热力学研究及流程模拟开发    张香平

石化多相流管道系统冲蚀预测及应用软件开发    洪惠芬

UDS溶剂吸收脱除焦化干气和天然气中有机硫效果研究    许慎艳

UDS溶剂脱除天然气中CO_2和H_2S及抗发泡性能研究    刘露

乙酰丙酮生产中醋酸异丙烯酯分离新工艺的研究    骆俊华

红岗油田老区综合调整改造项目可行性研究    赵倩

低温甲醇洗流程仿真及热力学优化研究    程利辉

超音速分离器内流动及其应用基础研究    张明益

锥芯式超音速分离器的研发及凝结流动研究    吴琼

油页岩热解制油制气的新工艺研究    邢高建

氯甲烷尾气深度回收方法的比较与优化    康志鹏

工业系统流程模拟利器——ASPENPLUS    赵琛琛

2种原油预脱水工艺方案分析与比较    戴文智,吴玉国,陈保东,申龙涉,郝敏,陈树军

水蒸气在高分子膜中吸附和传递行为的研究进展    李国民;李俊凤;刘静芝;吴庸烈;

天然气超声速处理技术    Dr.Fred Okimoto ,梁书苓,范建敏

膜法气体脱湿的工艺及应用研究进展    赵素英,王良恩,郑辉东

ASPEN PLUS化工模拟系统在精馏过程中的应用    谢扬,沈庆扬

膜分离技术研究现状与发展    卜欣立;闫永辉;王进平;

醇胺法选择性脱除H_2S侧线实验研究    叶启亮,惠文明,陶军,周文勇,田恒水

催化裂化汽油溶剂萃取脱硫工艺的研究    王军民,房少华,廖启玲,史权

炼厂气CT配方型脱硫溶剂的开发与应用    陈赓良

聚合物膜中水蒸气渗透行为及脱湿过程研究    刘丽

日本三菱化工机焦炉煤气精制技术介绍    熊仁恺;

H_(301)调节阀的改造    董道美;

干燥、吸收塔捕沫装置的改造    赵彦清

胺类的选择性吸收    J ERRY A.BULLIN;JOHN C.POLASEK;朱利凯;

我厂脱碳工序改造回顾    

吸收塔的现场应力测试    吴曾谅;祁伏京;

碳酸丙烯脂脱碳工艺的改进    王丽娟;张义昌;

氯乙烯水洗工艺改进构想    武克敏;

天然气净化加工利用信息    王开岳;

脱硫技术现状与开发动向    杨长祺

吸收塔循环喷淋系统安全性分析方法    刘艳荣;秦福初;

烟尘浓度对湿法脱硫吸收塔的影响研究    祁君田;

立体传质塔板(CTST)水力学性能与吸收塔的应用    吕建华;张文林;刘继东;李春利;李柏春;

吸收塔加工技术    蒋厚平;

过程模拟软件ASPEN PLUS在醋酸-水体系共沸精馏过程中的应用    管国锋;万辉;姚虎卿;

Aspen Plus流程模拟软件在C8芳烃分离工艺开发设计中的应用    陈强;孟爱民;

浅谈脱硫系统参数的自动控制与脱硫效果    郭福明;

脱硫吸收塔pH的控制措施    邵炜;

烧结烟气LS氨法脱硫及副产物回收工艺探讨    时朝昆;廖洪强;卢慎敏;冷廷双;王金花;宣晓梅;

重油催化装置吸收塔应力腐蚀裂纹的检验、修复及处理    刘胜利;陈旭;

Aspen World2002将在美国举行    陈松

AspenTech的炼厂智能工厂解决方案    

AspenTech的炼厂智能工厂解决方案    

AspenTech的炼厂智能工厂解决方案    毕明

AspenTech的炼厂智能工厂解决方案    

AspenTech的炼厂智能工厂解决方案    

AspenTech乙烯工业解决方案    刘有鸿/文

Aspen打破石油工业瓶颈    陈松

AspenTech乙烯工业解决方案    刘有鸿

AspenTech乙烯工业解决方案    刘有鸿

聚苯乙烯工业装置的建模与优化    王文清

基于WFGD系统的硫、氮、汞污染物协同脱除的理论与实验研究    钟毅

常压湿法治理化学工业中氮氧化物废气的研究    任晓莉

钠碱法烟气脱硫吸收过程气液传质及反应特性研究    王伟之

海水脱硫中吸收塔脱硫效率的研究    周志华

填料塔多种高效脱硫工艺的性能对比研究    何杰

沼气制备车用燃料的实验研究    黄黎

氨基湿法烟气脱硫的机理及工业试验研究    丁红蕾

石灰石—石膏湿法脱硫过程的吸收、氧化及结晶机理研究    霍旺

电厂湿法烟气脱硫系统对环境质量改善及经济性分析    张彩庆

Aspen软件在天然气净化过程中的模拟与优化    谢书圣

湿法烟气脱硫系统吸收塔的优化设计研究    王月平

电厂湿法烟气脱硫吸收塔流场分析及工程应用    杨西蓉

内循环冷却吸收塔的CFD模拟    徐利宁

基于Aspen Plus的氯乙烯精馏过程模拟    周文军

达拉特电厂烟气脱硫工程可行性分析    黄金喜

VDF生产工艺流程的Aspen模拟及优化    梁聪强

基于Aspen的苯乙烯聚合过程建模与优化    梁建平

基于Aspen Plus的电站燃煤锅炉（火用）分布特性研究    崔亚明

甲醇三塔精馏控制方案和Aspen仿真    曹海林