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1、天然气净化及加工实习调研报告姓名： 学号： 指导教师：学校： 目录摘要3天然气脱硫3一、方法及特点3二、主要设备作用4硫磺回收51.3.1直流法（部分燃烧法）51.3.2分流法5天然气脱水5一、方法及特点5二、主要工艺设备6轻烃回收9一、方法及特点9天然气制甲醇11一、方法及特点11参考文献13附加14天然气净化工程中的安全隐患及防治措施14天然气净化过程中的废弃物14摘要天然气净化的目的是脱除含硫天然气中的H2S、CO2、水份及其它杂质（如有机硫等），使净化后的天然气气质符合GB17820-1999天然气国家标准，并回收酸气中的硫，且使排放的尾气达到GB16297-1996大气污染物综合排放
2、标准的要求。天然气净化工艺一般包括脱硫、脱水以及硫磺回收和尾气处理等几个环节。关键词：天然气脱硫脱水硫磺回收轻烃回收天然气脱硫一、方法及特点1化学方法类1.1醇胺法：净化度高，即可完全脱除H2S和CO2，也可以选择性脱除H2S；烃溶解少，有机硫脱除效率不高；工业经验丰富。1.2热钾碱法：净化度不如醇胺法，但能耗比醇胺法低。1.3氧化还原法：H2S净化度高，将脱硫和硫回收合为一体，一般不脱除CO2；溶液循环量大，再生能耗低，有废液处理问题。2物理方法类2.1物理吸收法：达到高净化度较难，溶液符合与酸气负荷成正比，能耗低，有烃损失问题，溶剂较贵。2.2 分子筛法：有很高的净化度，对有机硫特别是硫醇
3、的脱除能力哈，可同时脱水，但再生气硫含量不均匀较难处理。2.3 膜分离法：难以达到高的净化度，流程十分简单，能耗低，有烃损失问题。2.4 低温分馏法：能耗高，但能将NGL回收和酸气分离融为一体，从而产生多种产品。3物理化学吸收法：净化度高，有机硫脱除效率高，高H2S分压下能耗显著低于醇胺法，酸气中烃含量高于醇胺法，溶液价格较贵。4生化法：与氧化还原相比没有有机物的化学降解问题，不脱除CO2，需供给细菌营养料以上介绍的各种脱酸气方法都有各自的特点、适用条件。在选择脱酸方法时一般应考虑以下因素：（1）在天然气中，酸气的类型和各种酸性组分的含量；（2）天然气处理量，压力，温度；（3）是否需要选择性地
4、脱除某种酸气组分，从酸气中回收硫磺的可行性；（4）重烃和芳香烃在气体中的数量；（5）管输要求、下游加工工艺要求，以及销售合同、环保等强制性要求等。砜胺法脱硫二、主要设备作用A、原料气分离器作用：分离原料气夹带的固体或液烃。如砂子、井下作业用的化学药剂等。类型：卧式或立式分离器，内装金属网除沫器。B、吸收塔作用：气液传质场所，酸性组分转入醇胺液中。类型：填料塔或板式塔，目前多采用浮阀塔。C、闪蒸罐作用：尽可能地解吸出富液所溶解的烃类。类型：多采用卧式罐以保证足够的闪蒸面积。D、过滤器作用：去除胺液中固体和降解产物。类型：固体过滤器、活性炭过滤器。E、贫/富溶液换热器作用：冷却贫液，回收的热量，同
5、时提高富液的T。类型：多采用管壳式，富液走管程。F、解吸塔(再生塔) 作用：对富醇胺液进行再生，恢复溶液的净化能力。类型：用与吸收塔相同的塔型。硫磺回收硫磺回收普遍采用克劳斯法。改良克劳修斯反应的基本原理：H2S + 3/2 O2 = S02 + H2O .2H2S + S02 = 3/X Sx +2H2O .CS2 + H2O = COS + H2S .COS + H20 = H2S + C02 .1.3.1直流法（部分燃烧法） 全部原料气都进入反应炉，而空气的供给量仅够供原料气中13体积的H2S燃烧生成S02，从而保证过程气中H2S ：S02为2 ：l的化学计量分子比要求。反应炉内虽不存在
6、催化剂，但H2S仍能有效地转化为硫蒸汽，其转化率随反应炉的温度和压力不同而异，一般在炉内H2S的转化率可达到6075，其余的硫化合物将继续在催化转化反应器进行如反应(2)、(3)、(4)所示的催化反应。催化转化反应器的操作温度大致控制在比过程气中气态硫的露点温度高2030，二级以后催化转化反应器的H2S转化率约为2030， 因此部分燃烧法其H2S转化率可以达到9098水平。1.3.2分流法 原料气中H2S含量在2540（V）范围内推荐使用分流法。该法先将原料气中13体积的H2S送入高温反应炉，配以适量的空气燃烧而全部生成SO2，其过程如反应(1)所示，生成的S02气体与其余23的H2S混合后在
7、催化转化反应器内进行低温催化反应。分流法一般都采用两级催化转化，其总硫转化率大致为88 92 ，适宜规模较小的硫磺回收装置。天然气脱水一、方法及特点方法名称分离原理示例特点应用情况低温工艺（冷冻分离）高压天然气节流膨胀降温能同时控制水露点、烃露点适用于高压天然气溶剂吸收法 天然气与水分在脱水溶剂中溶解度的差异氯化钙水溶液 便宜，露点降较低（1025）适用于边远、寒冷气井氯化钼水溶液对水有很高的容量，露点降为2236由于价高，一般不使用甘醇-胺溶液同时脱水、，携带损失大、再生温度要求高、露点降低于三甘醇脱水仅限于酸性天然气脱水二甘醇水溶液（DEG）对水有较高的容量、溶液再生容易、再生度不超过95
8、%。露点降低于三甘醇脱水，携带损失大。新装置多不采用三甘醇水溶液（TEG）对水有高的湿容量、再生容易、浓度可达98.7%，蒸汽压低、携带损失小、露点降高（2858）应用最普遍固体吸附法利用多孔介质表面对不同组分的吸附作用活性铝土矿便宜、湿容量低、露点降低活性氧化铝湿容量较活性铝土矿高、干气露点可达-73，但能耗高不宜处理含硫天然气硅胶湿容量高，易破碎一般不单独使用分子筛高湿容量、高选择性、露点降大于120应用于深度脱水化学反应法利用与的化学反应可使气体完全脱水，但再生困难用于水分测定二、主要工艺设备（1）原料气分离器进入吸收塔的原料气一般都含有固体和液体杂质。实践证明，即使吸收塔与原料气分离器
9、位置非常近，也应该在二者之间安装入口分离器。此分离器可以防止新鲜水或盐水、液烃、化学剂或水合物抑制剂以及其他杂质等大量和偶然进入吸收塔中。即使这些杂质数量很少，也会给吸收和再生系统带来很多问题：、溶于甘醇溶液中的液烃可降低溶液的脱水能力，并使吸收塔中甘醇溶液起泡。不溶于甘醇溶液的液烃也会堵塞塔板，并使重沸器表面结焦；游离水增加了甘醇液循环流率、重沸器热负荷和燃料用量；携带的盐水（随天然气一起来自地层水）中所含盐类，可使设备和管线产生腐蚀，沉积在重沸器火管表面上还可使火管表面局部过热产生热斑甚至烧穿；化学剂（例如缓冲剂、酸化压裂液）可使甘醇溶液起泡，并具有腐蚀性。如果沉积在重沸器火管表面上，也可
10、使其局部过热；固体杂质（例如泥沙、铁砂）可使溶液起泡，使阀门、泵受到侵蚀，并可堵塞塔板或填料。（2）吸收塔湿天然气气流中含有较高的CO2，不能使用碳钢。推荐使用碳钢内衬316L，不锈钢，依据工艺提供的计算模型依据，确定内衬的最高位置，一般到1/2位置，接触塔顶不需要内衬，那里的干气腐蚀性较弱。（3）天然气/甘醇换热器该换热器一面是贫甘醇，另一侧是脱水气，两种流体的腐蚀性都很弱。因此，碳钢加3mm腐蚀性就满足要求。（4）回流冷凝器和塔顶管线回流冷凝器和塔顶管线有水或甘醇水溶液冷凝，因此腐蚀严重。除水蒸气外，塔顶的气流中还含有CO2，以及被蒸出的甘醇轻度降解产物。这些物质溶解于冷凝水中，形成腐蚀性
11、溶液。需要耐腐蚀性金属来控制腐蚀，推荐使用奥氏体不锈钢316L。而304L和304L有过失败的事例，不推荐采用304L材质。虽然马氏体材质同样具有良好的抗CO2腐蚀的性能，但由于马氏体材质的焊接性能较弱，不推荐采用马氏体不锈钢。（5）TEG精馏柱考虑到精馏柱中的温度高于100 C，此时有少量的水蒸气和溶解的气体，有一定的腐蚀性，推荐不使用不锈钢316L。（6）TEG再生塔重沸器内通常只有轻微的腐蚀性，因为大部分水和溶解的气体在闪蒸罐中北蒸发。但是，如果有固体沉积，在重沸器底部和火管上会产生腐蚀，可采用增加过滤设备的方法解决。推荐使用碳钢材质3mm腐蚀裕量。（7）闪蒸罐预热后的富甘醇将被闪蒸以去
12、除溶解于TEG溶液中烃类气体、CO2和水。由于闪蒸气中含有游离的水和CO2腐蚀就会发生，因此，推荐使用碳钢内衬316L不锈钢。（8）过滤器固体过滤器和活性炭过滤器中的温度比较高、CO2的摩尔分数较大及高含水量，腐蚀较严重。推荐使用碳钢加不锈钢316L衬里或者全部316L。（9）贫/富甘醇换热器在设计寿命年限较长时，为降低维护频率，推荐使用不锈钢316L，如果建造施工允许的情况下，贫液端可以采用碳钢材质。（10）缓冲罐在该容器中不含有任何湿的腐蚀性介质，甘醇缓冲罐内为贫甘醇，因此可以认为是无腐蚀性的。因此，推荐使用碳钢材质加3mm腐蚀裕量。但考虑到建造调试阶段存在着大气腐蚀，因此在投产前应采取有
13、效的措施来保证内壁不受腐蚀，如添加干燥剂或刷涂防锈油等。（11）输送管线输送富甘醇的管线，由于其降解产物如有机酸，会降低甘醇PH值，产生较强腐蚀环境，但对于从吸收塔到富液精馏柱换热盘管的富甘醇管线，其温度相对较低，还没达到降解温度，所以其PH值在安全的范围-这与实际检测结果相吻合，腐蚀性不强，推荐使用碳钢材质加3mm腐蚀裕量；输送干气和贫甘醇的管线使用碳钢加1.5腐蚀裕量即可。分子筛吸附脱水法脱水法轻烃回收一、方法及特点轻烃回收按其工作原理，可以分为以下四大类方法压缩法：早期压缩法仅能回收少量重烃(C5+以上)；吸附法：吸附间歇操作，能耗高，应用不广；吸收法：传统方法以油吸收为主，分常温和低温
14、两类；冷冻法：分外冷和内冷法。原理上则有依靠气体压能膨胀制冷、外加制冷及混合制冷等类型，膨胀致冷又有节流、膨胀机及热分离机等形式。1 轻烃回收方法天然气液烃的分离回收可在油气田单井进行，也可在回注厂或天然气加工厂进行，但主要是在天然气加工厂中集中进行，回收方法则随着石油化学工业自身的发展而发展。我们主要是讨论凝析气田开发中的地面分离工艺。1）吸附法固定床吸附法是一种从湿天然气中回收较重烃类的方法。吸附装置一般只限于加工（360）/d的小量天然气。吸附塔中填料以粒状或片状的活性氧化铝或活性炭作为吸附剂，吸附过程一直进行到吸附剂被重烃所饱和为止，然后吸附塔不再进入原料气，而通入少量的260热气流，将烃类脱附并冷凝，最后分离成所需的产品。该法由于不能连续性操作且由于其产品范围的局限性，因而应用不广泛。2）冷油吸收法该法是在较高压力下，用通过外部冷冻装置冷却的吸收油与原料天然气直接接触，将天然气中轻烃洗涤吸收下来，然后在较低压力下将轻烃解吸出来，解吸后的贫油循环使用。采用这种方法，丙烷收率为8590%，乙烷收率2060%，欲进一步提高丙烷收率，需要用低分子量吸收油，这将使解吸过程中吸收油损失增加。该法
