《甲烷化装置工艺技术讲解课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《甲烷化装置工艺技术讲解课件（133页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、甲烷化装置干燥脱水装置甲烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置工艺技术讲解v一、背景：一、背景： 天然气是一种清洁、高效的能源产品。从2000年到2008年间,我国天然气消费量年均增长16%。我国经济快速增长拉动了天然气需求,另外随着国内可持续发展战略和加强环保等政策的实施,国内对天然气的需求将与日俱增。中国未来天然气消费的发展趋势:一是需求量大幅度增长;二是利用方向将发生变化,消费结构将进一步优化。预计2010年我国天然气的需求量将达到1000亿1100亿m3 ,同期天然气产能只能达到900亿950亿m3。甲烷化装置工艺技术讲解v预计2020年我国天然气的需求量将达到2000亿
2、m3 ,而同期天然气产能只能达到1400亿1600亿vm3 。v如此大的天然气缺口将对我国国民经济的发v展带来诸多不利影响。解决我国天然气供需矛盾v最有效的办法是多方位、多渠道扩大天气然供给。v我国每年从俄罗斯、中亚、土库曼斯坦等通过长v输管线购买约600亿700亿m3天然气。甲烷化装置工艺技术讲解v此外,我国与印度尼西亚、澳大利亚、马来西亚v等国签署了进口液化天然气的协议。但从国外进v口天然气易受国际能源竞争、地区安全形势以及v地缘政治等不确定因素影响。v我国的能源结构是“缺油、少气、富煤”,煤炭v资源相对丰富,煤化工发展迅速。利用该契机,积v极发展煤制天然气(SNG)用于替代天然气或城市v
3、煤气,可以降低进口天然气市场给我国带来潜在v的风险,满足日益增长的市场需求,而且对我国的v能源安全、节能减排等方面也具有战略意义。甲烷化装置工艺技术讲解v二、天然气（甲烷）的用途二、天然气（甲烷）的用途v1）民用燃料v天然气是理想的民用燃料，具有热值高、易输送、燃烧充分无污染、使用较水煤气等其他气体燃料安全等优良特性。v2）天然气汽车v压缩天然气汽车（CNGV）在世界范围内发展很快。其优点是燃烧完全，对环境污 染小，发动机积炭少，节省润滑油，燃烧价格低（与1吨汽油热值相当的天然气价格不到汽油价格的一半），安全系数高，噪音小；甲烷化装置工艺技术讲解v缺点是：第一，天然气热值低导致天然气汽车功率小
4、，不适合大功率汽车使用。其次，由于天然气压缩困难，生产、储运费用高，天然气站的建设也需要较高的投资。第三，目前尚无完善的天然气汽车供气网络，天然气汽车只适合在城市使用。第四，天然气钢瓶重达400Kg是汽车载荷的10%左右。综合以上优缺点，可以看出在石油资源相对短缺而天然气资源相对较多的今天，发展天然气汽车势在必行，但需要较大的投资、且需各地共同建设，才能建成完善的天然气汽车供气网络。目前一辆天然气汽车的改装费用在7000-11000元人民币，单是节约燃料一项，即可在一年内收回成本（对公交汽车而言）。综合对比其优缺点来看，在石油资源短缺的今天，发展车用天然气势在必行。甲烷化装置工艺技术讲解v3）
5、取代燃煤锅炉，发展环保产业v为了净化环境，还老百姓一片蓝天，国家多次规划取消燃煤锅炉，但由于我国天然气供应有限，且供应具有区域限制，目前尚不能完全满足民用燃气市场，无力顾及燃煤锅炉。v4）天然气发电v热电联合循环发电（GHP）既有经济效益，又不污染环境，国外已被大量使用。在国家大力提倡可持续发展、加强环保、建设社会主义和谐社会的大背景下，发展无污染天然气是碳一化工的基础原料之一，是重要的有机合成的基础原料。甲烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置工艺技术讲解v三、发展煤制天然气的意义发展煤制天然气的意义v由市场分析可知，我国天然气供应缺口较大，供v需矛盾突出，除加大我国陆海勘探力度，增加天v然气储量和
6、产量外，还需要进口部分管道天然气、vLPG及LNG。但进口的量只能作为补充，不能v作为主要来源，否则影响我国的能源安全。v（1）我国煤炭资源丰富。v我国煤炭资源总量约5.57万亿吨，探明剩余可采储量达1842亿吨。2007年我国煤炭产量为27亿吨左右，其生产量、消费量和供应量大体相当，煤炭自主自给率相当高。甲烷化装置工艺技术讲解v但随着国际社会对温室气体减排重要性认识不断v深化，许多国家在调整能源战略和制定能源策略v时，增加了应对气候变化内容，重点是限制化石v能源，鼓励能源节约和清洁能源使用，把核能、v水能、太阳能、生物能等低碳和无碳能源作为今v后发展重点。我国煤炭产量世界第一，利用率很v低，
7、节能减排压力非常大，提高煤的转化效率及v煤的洁净化成为当今必须解决的重要问题。甲烷化装置工艺技术讲解v（2）煤制天然气工艺技术成熟先进。v煤制天然气，工艺流程简单，技术可靠，消耗低，单位热值成本低，总热效率高。v煤制天然气能量总转化率6070%，比发电高约70%，比生产甲醇高25%，比合成油高3060%。v煤制天然气，甲烷合成时CO转化率接近100%，氢转化率99%，CO2转化率98%，选择性接近100%，废热利用率高9598%，废水不含有害物，易于利用。甲烷化装置工艺技术讲解v工艺技术成熟先进，设备和材料立足于国v内，由于天然气合成流程技术相对成熟，只需引v进天然气合成工艺技术的催化剂和工艺
8、包就可以。v而且煤制天然气可与其他合成气化工产品如v甲醇等实现联产，并副产一定数量的油品，视不v同煤质而言，油的产率约占煤质量的38%，还副产酚、硫磺、氨等，这些副产品收入相当可观，可大大降低天然气成本。甲烷化装置工艺技术讲解v（3）管道运输方便经济v煤制天然气可实现偏远山区和边疆煤丰富地v区的坑口煤转化，然后用管道输送到很远的消v费市场，大大降低了运输成本，缓解交通运输压v力。v（4）产品单位成本低，有市场竞争力。甲烷化装置工艺技术讲解四、国内甲烷化工艺技术概况v到目前为止，国内还没有煤制合成天然气技术。v但是，国内低浓度CO甲烷化技术和城市煤气技术v比较成熟。v氨合成工业中，由于CO和CO
9、2会使氨合成催化剂v中毒，在合成气进合成反应器前需将微量的CO和vCO2转化掉，甲烷化技术是利用CO和CO2与H2反应v完全转化为CH4 ，使合成气中CO和CO2体积分数小v于1010-6。甲烷化装置工艺技术讲解v由于甲烷化催化剂使用温区较窄(300-400) ，v起活温度较高；为防止超温，进入甲烷化反应器v的CO+CO2体积分数要求小于0.8% 。v同时，为防止甲烷化镍基催化剂中毒，合成气中v硫含量要求小于0.110-6。另外，国内城市煤v气运用也比较广泛，目前主要有2种工艺:甲烷化装置工艺技术讲解v一是采用鲁奇气化生产城市煤气,粗煤气经过净化后直v接送城市煤气管网,其甲烷浓度15%,CO浓
10、度35%，典v型的运行工厂有河南义马煤气厂、哈尔滨煤气厂等。v另一种是固定层间歇气化生产半水煤气，经过净化后半v水煤气中CO体积分数为29%，对其实现甲烷化。v在20世纪80年代，在缺乏耐高温甲烷化催化剂的情况v下，中国五环工程有限公司率先开发和研究该甲烷化工v艺技术。这一工艺在湖北沙市、十堰第二汽车制造厂和v北京顺义等城市居民用气和工业炉用气的供应中实现了v工业化。甲烷化装置工艺技术讲解v五、国外甲烷化合成技术概况v20世纪70年代，世界上出现了自工业化革命以来v的第1次石油危机，引起了各国及相关公司的广v泛关注，并积极寻找开发替代能源。v当时德国鲁奇(Lugri)公司和南非煤、油、气公v司
11、率先在南非F-T煤制油工厂建设了1套半工业化v煤制合成天然气实验装置，鲁奇公司还和奥地利v艾尔帕索天然气公司，在奥地利维也纳石油化工v厂建设了另1套半工业化实验装置。v 2套实验装置，都进行了较长时期的运转，取v得了很好的试验成果。甲烷化装置工艺技术讲解v受能源危机影响，在试验获得成功的基础上，v1984年在美国建成世界上第1个也是惟一一个煤v制天然气工厂。该厂以高水分褐煤为原料，由v鲁奇公司负责工程设计，采用14台鲁奇炉(12开2v备)气化，耗煤量达18000t/d，产品气含甲烷v96%，热值35564kJ/m3以上，年产人工天然气v12.7亿m3。1978年丹麦托普索(Topse)公司v在
12、美国建成7200m3/d的合成天然气试验厂，v1981年由于油价降低，无法维持生产，被迫关v停。甲烷化装置工艺技术讲解v六、甲烷化工艺过程及原理六、甲烷化工艺过程及原理甲烷化装置工艺技术讲解v煤制天然气工艺路线较为简单，煤经气化炉制得v的粗煤气经变换以合适比例的H2/CO+CO2比，v经净化后,到甲烷化反应合成得到富含CH4的vSNG，其CH4浓度可达94%-97.84%、低热值v达到3726038100kJ/m3。v煤制天然气的关键技术在于甲烷化合成技术。v甲烷化反应原理如下:甲烷化装置工艺技术讲解vCO+3H2CH4+H2OH0298=-206kJ/molvCO2+4H2CH4+2H2OH
13、0298=-165kJ/molv甲烷化反应在催化剂作用下是强放热反应。其反v应热是甲醇合成反应热的2倍。在气体组分中,每v1%的CO甲烷化，可产生74的绝热温升;每1%v的CO2甲烷化，可产生60的绝热温升。甲烷化装置工艺技术讲解v七、甲烷化工艺技术选择及特点七、甲烷化工艺技术选择及特点v（一）目前甲烷化工艺技术主要有：（一）目前甲烷化工艺技术主要有：v1 1、英国戴维、英国戴维(DAVY)(DAVY)公司甲烷化技术公司甲烷化技术(CRG)(CRG)v2 2、丹麦托普索公司的甲烷化技术、丹麦托普索公司的甲烷化技术v3 3、德国鲁奇、德国鲁奇(Lugri)(Lugri)的甲烷化技术。的甲烷化技术
14、。甲烷化装置工艺技术讲解v（二）英国戴维技术特点 v Davy甲烷化工艺中,采用CRG高镍型催化剂。v其中镍含量约为50%。该催化剂的起活温度为v250,最佳活性温度在300600,失活温度大v于700。在使用前须用H2进行还原,若温度低于v200,催化剂会与原料气中的CO等生成羰基镍,v但是正常运行时系统温度在250以上.因此在开、v停车时,一般须用蒸汽将催化剂床层温度加热或v冷却到200以上,然后用氮气作为冷媒或热媒介v质置换，避免Ni(CO)4的产生。甲烷化装置工艺技术讲解v戴维甲烷化工艺中合适的n(H2)/n(CO)=3；CRGv催化剂具有CO变换的功能；一般要求净化总硫v体积分数小于
15、0.110-6就可以。但在戴维甲烷化v工艺中甲烷化反应器前设置了保护床,以进一步v脱硫,脱硫后总硫小于3010-9。由于反应温度的v差别,补充甲烷化反应器中的催化剂寿命约比大v量甲烷化反应器中催化剂寿命高23年。v从已运行的情况来看,催化剂失活主要有2种原因:甲烷化装置工艺技术讲解v催化剂中毒,主要毒物为S;催化剂高温烧结。v另外催化剂结碳后,也可能造成催化剂局部失活。vDavy工艺生产的SNG气体中,甲烷体积分数可达v94%96%,高位热值达3726038100kJ/m3,满v足国家天然气标准以及管道输送的要求。v在戴维甲烷化工艺流程中可以产出高压过热蒸汽v(8.6-12.0MPa,485)
16、,用于驱动大型压缩机;每生v产1000m3天然气副产约3t高压过热蒸汽,能量利v用效率高。甲烷化装置工艺技术讲解vCRG催化剂开始是从20世纪80年代中期起,用于v美国大平原装置,这也是到目前为止世界上惟一v的1个煤制SNG商业化装置。CRG催化剂在该v装置已成功地使用了很多年,充分证明了CRG催v化剂在商业化规模的煤制SNG装置上的适用性。v该装置在2008年将圆筒粒状催化剂改为苜蓿叶v状。通过改进带来的好处有：阻力降减小装置能v力提高了2%，取得较高的转化率，提高了装置v的产能。甲烷化装置工艺技术讲解v（三）托普索甲烷化合成技术特点（三）托普索甲烷化合成技术特点v丹麦托普索公司也从事甲烷合
17、成技术研究与开发。其开v发的MCR-2X催化剂在托普索中试装置和德国的中试装v置中,均进行了独立测试。在中试时,同一批催化剂在装v置上的最长运行时间达到10000h,说明MCR-2X是一种v具有长期使用且能稳定运行的催化剂。MCR-2X催化剂v累计运行记录超过45000h。 v其MCR-2X甲烷化催化剂在200700之间都具有很高v的活性。在TREMPTM工艺中,反应是在绝热条件下进行的。v反应产生的热量导致了很高的温升,通过循环来控制第v一甲烷化反应器的温度。甲烷化装置工艺技术讲解vMCR-2X催化剂无论在低温下(250)还是在高温v下(700)都能稳定运行。由于反应器在高绝热v温升下运行,
18、使得循环气体量大幅度减少,降低循v环机功耗,节省能源并降低设备费用。v丹麦托普索甲烷化工艺具有以下特点：v(1)单线生产能力大，根据煤气化工艺不同，单v线能力在10万m3h20万m3h天然气之间。v(2)MCR-2X催化剂活性好，转化率高，副产物v少，消耗量低。甲烷化装置工艺技术讲解v(3)MCR-2X催化剂使用温度范围很宽，在v250700范围内都具有很高且稳定的活性。v催化剂允许的温升越高，循环比就越低，设备尺v寸和压缩机能力就越小，能耗就越低。托普索vTREMPTM工艺循环气量是其他工艺的十分之一。v(4)原料气进口要求通过变换将水碳比调节至略v大于3。v(5)MCR-2X催化剂在高温工
19、况下工作,不仅可以v避免羰基的形成,而且可以保持活性高、寿命长。甲烷化装置工艺技术讲解v(6)热回收率高。采用耐高温MCR-2X催化剂,提高了反v应温度,增加了热回收效率。在TREMPTM甲烷化反应中,v反应热的84.4%以副产高压蒸汽得以回收;9.1%以副产v低压蒸汽得以回收;有约3%的反应热以预热锅炉补给水v的形式得以回收利用。可以产出(8.6MPa12.0MPa，v温度535)高压过热蒸汽，用于驱动大型压缩机，每v1000m3天然气副产约3t高压过热蒸汽，能量利用效率高。v(7)冷却水消耗量极低(每生产1m3产品气，冷却水消耗v低于1.8kg)。在反应器后设置了冷却系统且对反应气进v行脱
20、水处理,从而改变了甲烷化反应的化学反应平衡,使v出口气体中甲烷浓度更高。甲烷化装置工艺技术讲解v(8)托普索生产的合成气甲烷体积分数可达94%96%,高v位热值达3738038220kJ/m3,产品中杂质很少,完全可v以满足国家天然气标准以及管道输送的要求。v(9)甲烷化进料气的压力高达8.0 MPa，可以减少设备尺v寸。甲烷化装置工艺技术讲解v（四）（四）LurgiLurgi甲烷化技术特点甲烷化技术特点v20世纪70年代,世界出现了自工业化革命以来的v第1次石油危机,引起了各国及相关公司的广泛关v注,并积极寻找开发替代能源。当时德国鲁奇v(Lugri)公司和南非煤、油、气公司率先在南非vF-
21、T煤制油工厂建设了1套半工业化煤制合成天然v气实验装置;鲁奇公司还和奥地利艾尔帕索天然v气公司在奥地利维也纳石油化工厂建设了另1套v半工业化实验装置。2套实验装置都进行了较长v时期的运转,取得了很好的试验成果。甲烷化装置工艺技术讲解v受能源危机影响,在试验获得成功的基础上,1984v年美国大平原公司建成世界上第1个也是惟一一v个煤制天然气工厂。该厂以北达科达州高水分褐v煤为原料,由鲁奇公司负责工程设计,用14台鲁奇v炉(12开2备)气化,耗煤量达18000t/d,催化剂采用vJ&M公司生产的CRG催化剂。Lurgi甲烷化工艺v的1号、2号反应器采用普通的固定床反应器,3号v反应器则使用管壳式反
22、应器。产品气含甲烷96%,v热值35564kJ/m3以上,年产天然气12.7亿m3。甲烷化装置工艺技术讲解v1、戴维工艺流程描述：v原料脱硫原料脱硫：来自低温甲醇洗装置的净化合成气进v入1号进料换热器（181E101）壳程，与来自1号v辅助甲烷化反应器（181R103）的部分冷却产品v进行加热。预热后的181合成气原料进入进料v分离罐（181V101）之前，注入少量来自1号锅v炉给水加热器（181E107）和2号锅炉给水加热v器（181E111）出口的锅炉给水（约0.1molv），经喷嘴（MI-101）引入，经流量比率调节v器FFIC1001进行设置来脱除有机硫。甲烷化装置工艺技术讲解v该分离
23、罐作用是防止液体夹带进入净化催化v剂中。合成气加热后，被送到脱硫罐（181V102）v中，脱硫罐能够在上游系统硫泄漏时起到保护作v用，否则其将成为CRG催化剂的毒物。离开脱v硫罐的合成气在2号进料换热器（181E102）v中，由直接来自1号辅助甲烷化反应器的气体进v一步加热。甲烷化装置工艺技术讲解v主甲烷化主甲烷化：v净化合成气原料分别进入1号主甲烷化反应器v（181R101）和2号主甲烷化反应器（181R102）中。v进入1号主甲烷化反应器后，部分合成气原料（约40）v与来自181R102的循环气混合，混合后的流股在v320C下进入固定绝热床，发生放热甲烷化反应。温v度为650C的出口高温物
24、流，用于在1号锅炉v（181E103）和蒸汽过热器（181E104）中发生中压v蒸汽和进行过热。离开蒸汽过热器的工艺气与其余部分v新鲜的净化合成气再次混合，然后在3200C温度下送v入2号主甲烷化反应器，进一步发生甲烷化反应。甲烷化装置工艺技术讲解v离开2号主甲烷化反应器650气体中的热v量，用于在2号锅炉（181E105）中发生蒸汽，v然后对循环换热器（181E106）中的循环气进行v再次加热。离开循环换热器的热气体分成两股物v流。一股物流经循环压缩机（181C101）循环v后，依次由1号锅炉给水加热器（181E107）和1v号脱盐水加热器（181E108）冷却，然后进入1v号主甲烷化反应器
25、。1号脱盐水加热器中可能形v成工艺冷凝液，该冷凝液将在循环分离罐v（181V103）中除去。甲烷化装置工艺技术讲解v 辅助甲烷化v 离开循环换热器后的其余部分气体，280Cv温度送至1号辅助甲烷化反应器（181R103）中，v在此进行进一步甲烷化反应。离开此甲烷化步骤v的热气体，其温度约为450 C，用于在2号进料v换热器（181E102）中对进到装置中的新鲜物料v进行预热。在对1号进料换热器（181E101）中的v原料气进行加热前，该气体用于在辅助甲烷化换v热器（181E109）中预热来自辅助分离罐的冷却v气体。气体在2号脱盐水加热器(181E110)中进一v步冷却，以便在最终反应阶段前冷凝
26、掉一些水分。 甲烷化装置工艺技术讲解v所产生的冷凝液在气体预热至250前（如上所述，在v辅助甲烷化换热器中进行预热）在辅助甲烷化反应器分v离罐（181V104）中除去。v在2号辅助甲烷化反应器（181R104）中，进一步v发生甲烷化反应，使SNG产品气达到规格要求。2号辅v助甲烷化反应器的流出物，通过2号锅炉给水加热器v（181E111）、3号脱盐水热水器（181E112），最终v由SNG产品冷却器（181E113）中的冷却水进行冷却。v工艺冷凝液在SNG产品分离罐（181V105）中除去。出vSNG产品分离罐的顶部气体作为SNG产品从甲烷化装v置输出，视情况做进一步加工并进行分配。甲烷化装置
27、工艺技术讲解v工艺冷凝液汽提工艺冷凝液汽提v来自进料分离罐（181V101）、循环分离罐v（181V103）、辅助甲烷化反应器分离罐v（181V104）和SNG产品分离罐（181V105）的v冷凝液送入工艺冷凝液汽提塔中，以便除去溶解v的气体。进到汽提塔中的冷凝液在工艺冷凝液换v热器（181E115）中，用汽提的工艺冷凝液物流v（底部物流）进行加热，然后送至界区。甲烷化装置工艺技术讲解v工艺冷凝液中溶解的气体在汽提塔中用来自界区的蒸汽v除去。汽提塔塔顶物在工艺冷凝液汽提塔冷凝器v（181E114）中冷凝，馏分从此处回流至汽提塔，汽提v气送至连续火炬中。v 除氧器和蒸汽系统除氧器和蒸汽系统v 脱
28、盐水以50 C从界区外引入，分别进入1号、2v号、3号脱盐水加热器以及工艺冷凝液汽提塔冷凝器v（分别进入181E108、181E110、181E112和181E114）。v再次混合前，脱盐水在这些换热器中被加热至约130。v约60的混合物流被送至界区。 甲烷化装置工艺技术讲解v剩余40%通过除氧器（181V108），用作装置中v的锅炉给水。在除氧器中，用低压蒸汽对溶解气v体进行汽提，然后放空至大气。还使用锅炉给水v加药装置（181M101）添加锅炉给水处理化学品。v锅炉给水由锅炉给水泵（181P101A/B）泵送，v经过1号和2号锅炉给水加热器（分别经过v181E107和181E111），从除
29、氧器送至汽包v（181V106）。甲烷化装置工艺技术讲解v从1号和2号主甲烷化反应器热气体中回收的v热量，用于在1号锅炉（181E103）和2号废热锅v炉（181E105）产生中压蒸汽。这些废热锅炉是v自然循环式火管锅炉，通过一系列的升液管和降v液管与汽包相连。来自该汽包的蒸汽由离开v181E103的工艺气在181E104中过热至460，v以5.1MPa(g)的压力输出，蒸汽和水的质量通过v往锅炉给水加药装置中添加化学品和汽包排污来v维持。连续排污在排污罐（181V107）中闪蒸，v低压蒸汽经回收在除氧器中使用。甲烷化装置工艺技术讲解v剩余物在排污冷却器（181E116）中冷却，并v送至界区。
30、间歇性排污直接从汽包送至界区。v.MyDocuments戴维甲烷化工艺流程PFD图.dwg甲烷化装置工艺技术讲解v2、托普索甲烷化工艺流程描述：v从低温甲醇洗来的合成气压力3.3MPa、温度37、v体积流量为464565Nm3/h，其中CH4:15.2、vCO:19.18、CO2:1.32、H2:63.7。首先进入第一硫v吸收器（催化剂为HTZ-5、4mm、50m3）发生反v应为： H2S+CO2=COS+H2O v ZnO+H2S=ZnS+H2O，甲烷化装置工艺技术讲解v出硫保护床的气体温度为37经第一进出料换热器温度v136进入第二硫吸收器（催化剂为ST101、v4.32.5mm、22.1
31、m3）加蒸汽发生水解反应：v COS+ H2O= H2S+ CO2 v O2+ H2= H2O v C2H4+ H2=C2H6；v氧气被氢气的催化反应除去，乙烯加氢反应生成乙烷。v出第二硫吸收器的气体温度为160经第二进出料换热v器温度上升为220分两股分别进入R6002-1/2甲烷化反v应器。甲烷化装置工艺技术讲解v进入R6002-1（气体调节催化剂为GCC-2、64mm、v34m3；甲烷化催化剂为MCR、115mm、26.5m3）v的气体发生反应为：vCO+3H2=CH4+H2O CO2+4H2=CH4+2H2O。 CO+H2O=CO2+H4 C2H6+H4=CH4v出口气体温度为675经
32、E6003第一高压废锅产生高压蒸v汽后温度下降为320分两股，一股经E6007进出料换热v器温度下降为242进入E6008低压废锅产生低压蒸汽后v温度为190，经过D6001气液分离器后进C6001循环气v压缩机温度提升至199经E6007进出料换热器后温度升v高到277， 甲烷化装置工艺技术讲解v此处加入高压蒸汽后温度为285和220的原料气汇合v使得原料气被稀释，减弱放热反应。混合后的气体温度v255进入进入R6002-1；R6002-1的另一股出口气和vE6006第一锅炉进料水预热器换热后温度为296和v220的原料气汇合后温度为262进入R6002-2（气体v调节催化剂为GCC-2、6
33、4mm、27.1m3；甲烷化催化剂v为MCR、115mm、17m3）主要反应为：v CO+3H2=CH4+H2O CO+H2O=CO2+H4v CO2+4H2=CH4+2H2O C2H6+H2=2CH4，v出口气体温度为675进入E6004第二高压废锅产 甲烷化装置工艺技术讲解v生高压蒸汽后温度为330进入R6003甲烷化反应器。 vR6003（催化剂为MCR、115mm、17m3）发生甲烷化反应： v CO+3H2=CH4+ H2O CO+H2O=CO2+H4 CO2+4H2=CH4+2H2O， C2H6+H2=2CH4，v反应后出口温度为537经E6005高压蒸汽预热器温度下v降至365，
34、再经E6002第二进出料换热器后温度为v300进R6004甲烷化反应器。 R6004（催化剂为PK-7R、v15.2m3）发生反应后出口温度为389经E6009高压蒸汽v预热器后温度为310， 甲烷化装置工艺技术讲解v再经E6011第二锅炉进料水预热器后温度为175进入vE6010低压废锅后温度为170,后进入E6001第一进出料v换热器温度为154经E6013第一空气冷却器后温度为v70进入D6002第一空气冷却器分离器后温度70进入vC6002压缩机经进出料换热器温度为230进入R6005。vR6005（催化剂为PK-7R、34.2m3），出口气体温度v301经E6019进出料换热器温度降
35、低至139进入E6015v第二空气冷却器温度为70经E6016水冷却器温度为v40进入D6003气液分离器后天然气压力为2.32MPa、温v度40、体积流量为172406Nm3/h，其中CH4:97.84、vCO:14ppm、CO2:0.18、H2:1.44 ；后送燃气管网。 甲烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置工艺技术讲解v.MyDocuments托普索甲烷化工艺流程PFD图.dwg甲烷化装置工艺技术讲解v甲烷合成工艺技术对比表甲烷化装置工艺技术讲解v八、甲烷化装置主要设备的选择说明v1. 甲烷化反应器v甲烷化反应器是替代天然气生产的关键设备，需要从操v作、结构、材料及维修等方面考虑。由于甲烷化
36、反应器v放热剧烈，反应器温度高，故1号、2号主甲烷化反应器v均采用内衬耐火材料的固定床反应器，壳体采用v15CrMoR。3号、4号补充甲烷化反应器，亦为固定床反v应器，反应温度较低，无内衬，壳体材料采用CrMo钢。v首次装填的主反应器和补充反应器的催化剂由DAVY公司v供货。甲烷化装置工艺技术讲解v2. 废热锅炉、汽包v废热锅炉是甲烷化装置的重要设备，用于 1 号、2 v号主甲烷化反应器反应后工艺介质的快速冷却，同时v产生 5.2MPaG 中压蒸汽。废热锅炉均为火管式，进v口管箱衬耐火材料，热端管板和换热管进口有保护措v施。汽包为 1 号、2 号废热锅炉共用汽包，采用自v然循环。汽包随 1 号
37、、2 号废热锅炉建议成套国外v采购，壳体材料为 SA516 Gr70。甲烷化装置工艺技术讲解v3.循环气压缩机v循环气压缩机将主反应器出口的反应气加压后送v回主反应系统。根据工艺介质要求，循环气压缩v机采用单级、悬臂不锈钢三元叶轮，防爆电动机v驱动。由于吸入温度高达159或更高，拟采用v高可靠性的引进机组。v气量调节采用液力变速系统（配置完整的润滑系v统）。由供货商配置整套控制系统，原则上控制v站设置在相应的现场机柜室。采用经验证可靠的v轴密封类型或串联式干气密封系统。甲烷化装置工艺技术讲解v4.天然气压缩机v天然气压缩机需要将替代天然气从2.38MPaAv压缩至13.2MPaA，因此采用多级
38、压缩、合金钢v三元叶轮，采用凝汽式汽轮机驱动，水冷式表冷v器，宜采用高可靠性的引进机组。由供货商配置v整套控制系统，原则上控制站设置在相应的现场v机柜室。采用串联式干气密封系统并带有中间迷v宫密封。甲烷化装置工艺技术讲解九、甲烷化装置主要操作（一）甲烷化过程主要有哪些化学反应？其反应温升如何？v1、在甲烷化过程中，气体中的H2、CO、CO2在催化剂存v在的条件下主要发生下列强放热反应：v CO+3H2=CH4+H2O v 0298= 206.2kJ.mol-1v CO2+4H2=CH4+2H2O v 0298= 165.0kJ.mol-1 v2、在甲烷化操作条件下，每1% CO转化的绝热温升为
39、v72，每1% CO2转化的绝热温升60，反应炉的总温升v可由下式计算：T=72 CO入+60 CO2v式中 T-分别为进口气中CO、CO2的含量，%（体积分数）甲烷化装置工艺技术讲解v（二）甲烷化系统的主要设备有哪些？v 甲烷化系统的主要设备有硫吸收器、甲烷化v反应器、高压废锅、低压废锅、甲烷化换热器、v高压蒸汽过热器、开车加热器、循环压缩机、水v冷器、水分离器等设备。v 甲烷化装置工艺技术讲解v（三）甲烷化催化剂的组成及主要组分的作用是什么？v甲烷化催化剂是以镍为活性组分在载体上，为获v得催化剂的活性和热稳定性又添加了一些促进剂。v其主要组分有Ni、 Al2O3、MgO、 Re2O3等。v
40、Al2O3是一种普遍使用的载体。 Al2O3具有多种结v构形态，用于甲烷化的是具有大孔的Al2O3 。vMgO是一种良好的结构稳定剂。vRe2O3为稀土氧化物，具有良好的活性与稳定性。 甲烷化装置工艺技术讲解v（四）为什么要对甲烷化催化剂进行还原？还原过程主要有哪些化学反应？v 1、甲烷化催化剂使用前，是以镍的氧化物v形式存在，所以使用时，必须还原活化。在还v原剂（H2、CO）被氧化的同时，多组分催化剂v中的NiO被还原为具有活性的金属镍（Ni），并v在还原过程中形成了催化剂的孔道。而 Al2O3不v会被还原，起着间接支持催化物结构的助构作v用，使镍处于均匀分散的微晶状态，使催化剂v具有较大的
41、比表面、较高的活性和稳定性。 甲烷化装置工艺技术讲解v2、甲烷化催化剂还原时发生如下反应：v NiO+ H2= Ni+ H2O 0298= 2.55kJ.mol-1v NiO+ CO= Ni+ CO2 v0298= -30.25kJ.mol-1v 这些反应都不是强放热反应，还原过程本身不会引起催化剂床层大的温升。 甲烷化装置工艺技术讲解v（五）温度、压力、空速、气体成分对甲烷化催化剂的还原有何影响？v 1、温度 温度是影响还原过程的主要因素。温度过低，还原速度很慢，还原过程拖得时间太长。温度过高，由于热老化以及还原过程中生成的水不能及时从催化剂孔隙中排出，而引起镍的反复氧化还原会导致镍晶长大，
42、同样也不能获得最大的镍表面而影响催化剂的活性。根据实验 ，在还原温度350400范围内，可获得镍表面积的最大值。在400下还原，催化剂还原完全，活性也明显提高。甲烷化装置工艺技术讲解v2、压力 压力对还原反应影响不大。但还原v阶段，若用工艺气作还原介质时，适当提前至正v常操作压力，将有利于甲烷化反应的进行，可提v早供应合格的合成气，缩短非生产时间。v3、空速 加大空速有利于还原过程的水及时v排出，使催化剂有较大的接触表面积，而且也可v缩小催化剂床层轴向温差使催化剂充分还原，因v此采用较高空速是有益的。但考虑到加热器设备v的能力及还原气体的来源，还原空速一般采用正v常操作空速的25%50%。 甲
43、烷化装置工艺技术讲解v4、气体成分 合格的工艺气、N2-H2混合气以及纯氢，均可选为还原剂。工作人员希望气体中氢浓度比较高，水蒸汽浓度尽可能低。若气体中水蒸汽浓度高于3%，将使催化剂丧失部分活性，即使以后用干气操作活性也不能恢复。甲烷化装置工艺技术讲解v（六）甲烷化催化剂升温还原操作应注意哪些问题？v1、升温还原操作，应根据催化剂生产厂家及甲烷化塔内件生产厂家提供的该型号催化剂升温还原方案和本企业具体情况，制订切实可行的升温还原方案。v2、升温还原介质可采用纯N2、工艺气、 N2-H2气，升温阶段可根据加热设备的能力，适当提高升温速度。v3、还原介质可采用纯H2、N2-H2气、工艺气。采用工艺
44、气还原时，应严格控制气体中CO和CO2的总量小于0.7%。 甲烷化装置工艺技术讲解v4、采用气体打循环的方法进行升温还原，当床v层升温到300左右时，催化剂中残留的碱式碳v酸钠会分解，放出CO2 ，此时应适当加大循环气v的放空量，使入塔气中CO2含量应保持在1%以下。v5、在加热设备的能力及还原气体来源允许时，v应尽可能选用高空速。通常，还原空速为操作空v速的25%50%，约15002500小时-1左右。v6、还原期间要确保水冷器出口气体温度小于v35，并要及时排出放水分离器中的水，降低气v体中水汽浓度。 甲烷化装置工艺技术讲解v7、采用工艺气还原，当床层温度达到350并维v持一段时间后，出口
45、CO及CO2含量小于10mg/kgv时，即可一边继续还原一边向甲烷化合成塔送v气，从而缩短非生产时间。v8、还原终点的判定。当采用工艺气还原时，还v原过程中伴随有甲烷化反应，在设计空速下，当v出口CO和CO2总含量符合净化指标时，可认为还v原完毕，降温投入正常操作。部分中小型厂根据v经验在400下维持48小时，即认为还原完全也v是可行的。甲烷化装置工艺技术讲解v（七）温度对甲烷化反应的影响v甲烷化催化剂在远离平衡状态下操作，平衡制约v作用可以忽略；从动力学考虑，提高温度可加快v反应的进行。根据温度对催化剂的活性影响，实v验结果表明：200低温下即具有良好活性，在v225350温度范围内催化剂活
46、性随反应温度的v提高而提高。根据温度对催化剂活性影响，实验v结果表明：250350温度范围内，CO2的转化v率随反应温度的升高而明显增大，350450之v间，温度对催化剂活性影响不大，甲烷化装置工艺技术讲解v在450550范围内，随温度的增加，CO2的转v化率反而下降，热力学平衡制约作用已十分明显。v通常，使用初期催化剂性能较好，塔入口温度可v调节在操作温度的低限，以后，随着使用时间的v延长，可适当提高操作温度，保证塔出口微量vCO和CO2的总含量符合指标。具体操作温度指v标应根据催化剂生产厂提供的催化剂性能指标确v定。甲烷化装置工艺技术讲解v（八）压力对甲烷化反应的影响v甲烷化反应为体积收缩
47、反应，提高压力有利于反v应的进行；提高压力也相应增大反应物分压而加v快反应的进行。因而，随反应压力的提高，有利v于提高催化剂活性，使用空速也可加大反应压力。甲烷化装置工艺技术讲解v（九）空速对甲烷化反应的影响v操作空速应大于设计空速会引起塔出口微量超指v标以及催化剂活性衰退的加快，并不可取。降低v空速一般是在前面工序出现事故引起甲烷化催化v剂波动时采取的措施。当出口气超过指标而又不v便更换催化剂时，也可用降低空速的办法来维持v生产。空速的选择还和催化剂性能有关，故应按v催化剂生产厂提供的催化剂性能参数，合理确定v操作空速。甲烷化装置工艺技术讲解v（十）气体组分对甲烷化反应的影响v入塔气中CO、
48、CO2含量增加，加重了催化剂的v负荷，加快了催化剂活性衰退，提高了氢耗与惰v性气甲烷含量，特别是CO2甲烷化比较困难，当v入口气中CO2浓度增大，有可能导致出塔CO2含v量增加，应适当提高进口温度，保证出口CO2含v量符合指标，当入口气中CO和CO2浓度较低v时，虽然甲烷化负荷轻了，但甲烷化反应速度由v于反应物浓度的降低也减慢，为保证甲烷化塔出v口微量能稳定地符合指标，应适当提高入口气温v度。甲烷化装置工艺技术讲解v（十一）甲烷化工段的操作要点:v1、催化剂床层热点温度的控制可根据甲烷化塔进口气v体成分及生产负荷的变化，及时进行相应调节，稳定催v化剂热点温度在适宜范围内。当发现催化剂床层温度猛
49、v烈上升或猛烈下降时，应立即判明原因，采取相应措v施，进行调整；v2、确保出塔气指标合格，随时掌握甲烷化反应器进口v气体中CO、CO2、H2S的含量和出塔微量情况。如含v量超过指标，应及时与有关工段联系。同时适当调整空v速和催化剂床层温度，确保反应器出口指标合格；v3、确保去甲烷化合成反应器的工艺气体不含水，水蒸v汽浓度不超标。甲烷化装置工艺技术讲解v（十二）甲烷化催化剂活性衰退的主要表现v1、出口微量CO和CO2的总量增高；催化剂使用v初期通常活性良好，出口微量甚至检测不出。随v着使用时间的延长，出口微量逐步上涨，即催化v剂活性逐步衰退。v2、床层热点温度向下部移动；使用初期，热点v位置一般
50、在床层的1/41/3处（上部），随着催v化剂活性衰退，热点位置由床层上部逐渐向下部v推移。甲烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置工艺技术讲解v 干燥脱水装置干燥脱水装置v前前 言言v 从甲烷化装置来的天然气里含有一定水分的水蒸气。天然气被压缩或冷却时，水蒸汽会转变成液态或固态。液态水会加速设备的腐蚀，降低输气效率；而固态的冰则会堵塞阀门、管件甚至输气管线。为避免出现这些问题，在天然气进入输气管网之前，必须除掉其中的部份水蒸气。v 天然气脱水工程就是采用一定的方法使天然气中饱和的水蒸气脱除出来的工艺。甲烷化装置工艺
51、技术讲解v1水蒸汽的危害vA天然气中有水汽存在时，会减少输气管道对天然气的输送能力，降低天然气的热值。B当管输压力和环境温度变化时，可能引起水汽从天然气中析出形成液态水，在一定条件下还会与烷烃分子等形成固态水合物，这些物质的存在会增加输压，减少管线的输气能力；严重时还会堵塞阀门、管线等，影响平稳输气。vC在输送含有酸性组分的天然气时，液态水的存在还会加速酸性组分（H2S，CO2等）对管壁、阀件的腐蚀，减少管线的使用寿命；严重时还会引起管道破裂等突发事件，造成天然气的大量泄漏和安全事故。 甲烷化装置工艺技术讲解v水合物生成条件：vA.液态水的存在；B.低温；C.高压；D.其它条件。v预防方法：v
52、A.提高天然气的温度；B.加注防冻剂；C.干燥气体。v解堵措施：vA.注防冻剂；B.加热法；C.降压解堵法。甲烷化装置工艺技术讲解v3含水量的影响因素v A.压力不变的情况下，温度越高，水汽含量越多；v B.温度不变的情况下，压力升高，水汽含量减少；v C.气体分子量越高，则单位体积内的水汽含量越少；v D.天然气含氮气时，水汽含量减少；v E.当含CO2和H2S时，水汽含量增多。甲烷化装置工艺技术讲解v4脱水指标v 常用于表示天然气含水量：v A.相对湿度:1立方米天然气中水蒸气含量与在相同压力和温度下的l立方米天然气中最大水蒸气含量的比值。 v B.绝对湿度:1立方米或1千克天然气中所含水
53、蒸气的质量(克)。 v C.露点:在一定压力下，天然气中的水蒸气开始凝结出水的温度。v 甲烷化装置工艺技术讲解v脱水指标:v A绝对含水量：在一定温度压力条件下，单位体积天然气中含有水汽的重量，毫克/标方；v B露点温度: 露点即是在一定压力下，水蒸气开始冷凝变为液体时的温度。v C露点降：在一定操作压力下，原料气温度与脱水后干气露点温度之差。 甲烷化装置工艺技术讲解v5常用天然气干燥工艺技术选择：v 低温分离v 固体吸附法v 溶剂吸收法v 新工艺方法：v 膜法脱水甲烷化装置工艺技术讲解v6脱水剂的要求v （1）对天然气有较高的脱水深度v （2）选择吸收v （3）热作用和化学反应稳定v （4）
54、蒸汽压低v （5）粘度小v （6）对设备无腐蚀v （7）密度小v （8）容易再生v （9）价格低廉、易于获得甲烷化装置工艺技术讲解v 7三甘醇性质vA.主要物理性质v颜色：无色或稍带淡黄色的粘稠液体；v分子量：150.2，沸点：285.5v比重：1.1254（一物理大气压，20）v理论热分解温度：206.7v冰点：-7.2；v蒸气压（25）：1.33Pav可燃极限：0.9-9.2%v粘度（60）：9.610-3PaS甲烷化装置工艺技术讲解vTEG（三甘醇）别名：三乙二醇 v 分子式： C6H14O4v甘醇有两个羟基（-OH），v与水分子形成氢键，对水有较强的亲和力。vCH2OCH2CH2OHv
55、CH2OCH2CH2OH甲烷化装置工艺技术讲解v 甲烷化装置工艺技术讲解v天然气流程：v 湿气通过入口分离器，除去液态烃和固态杂质后，进入吸收塔底部。 在吸收塔内向上通过充满甘醇的填料段或一系列泡帽或阀盘和甘醇充分接触，被甘醇脱去水后，再经过吸收塔内顶部的捕露网将夹带的液体留下。最后脱水后的干气离开吸收塔，经过贫甘醇冷却器( 甘醇干气热交换器)后进入销售输气管网。甲烷化装置工艺技术讲解v v天然气脱水系统工艺过程：v v原料气过滤分离器（除去液固杂质）吸收塔v（与甘醇逆流接触脱水）干气/贫甘醇换热器v v计量调压输气管线v 甲烷化装置工艺技术讲解v 甲烷化装置工艺技术讲解v甘醇流程：v 贫甘醇
56、沿沿不断地被泵入吸收塔顶部，在塔内经溢流管向下依次流过每一个塔盘，将在塔内向上流动的天然气中的水蒸汽吸收。吸满了水的甘醇(富甘醇)从塔底排出，经过贫甘醇缓冲器中的大的预热盘管后，通过闪蒸罐过滤器后进入重沸器上的精馏柱顶部。甲烷化装置工艺技术讲解v 重沸器中产生的蒸气，将通过精馏柱中的填料层向下流动的富甘醇中的水蒸汽提走。上升蒸气夹带的甘醇在柱顶回流段冷凝后重新流回重沸器，而未冷凝的蒸气则从精馏柱顶部出来，被送入灼烧炉。再生出的甘醇溢过重沸器中的挡板流入甘醇缓冲罐，然后通过甘醇泵将甘醇压力提高到吸收塔的压力，经过甘醇冷却器后进入吸收塔顶部开始新一轮循环。甲烷化装置工艺技术讲解v TEG循环系统（
57、引进100万装置）v贫甘醇吸收塔（变成富液）液位调节缓冲罐（一次换热）闪蒸罐（闪蒸）活性炭过滤器机械过滤器精馏柱（二次换热）缓冲罐（三次换热）甘醇再生器（精馏柱、重沸器）缓冲罐贫/富液换热水浴冷却器甘醇泵（升压）贫甘醇/干气换热器吸收塔（脱水）甲烷化装置工艺技术讲解v 甲烷化装置工艺技术讲解v三甘醇干燥脱水系统单体设备介绍三甘醇干燥脱水系统单体设备介绍v1吸收塔：v 作用：气液传质的场所，也就是使气相中的水蒸气被甘醇吸收的场所。v 种类：吸收塔分为板式塔（逐级接触式）和填料塔（微分接触式）。塔板结构有浮阀、泡罩和筛孔。v结构：板式塔由一个园柱形的壳体及其中按一定间距水平设置的若干块塔板组成。主
58、要有泡罩塔板和浮阀塔板。 甲烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置工艺技术讲解吸收塔吸收塔 图所示为一典图所示为一典型的板式吸收塔。型的板式吸收塔。脱水吸收塔通常脱水吸收塔通常有有612个塔盘。个塔盘。 甲烷化装置工艺技术讲解v维护要点：vA.密切注意产品气分析记录，根据产品气的含水量，原料气进气量、含水量，随时调整TEG的循环量，保证产品气质。v B.经常观察吸收塔的液位，防止TEG液位过低和分离段液位过高。v C.经常观察吸收塔压差，防止三甘醇溶液严重出现被 产品气带走的现象。 甲烷化装置工艺技术讲解v2闪蒸罐：v 除去进入富液中的轻烃组分，减少再生塔负荷。闪蒸 罐 压 力 为0.4-0.55MP
59、a。甲烷化装置工艺技术讲解v3、过滤分离器v作用：v过滤分离器是过滤溶液，除去腐蚀过滤溶液，除去腐蚀产物及其它杂质，减少溶液发泡的产物及其它杂质，减少溶液发泡的可能性。可能性。 用于气体的深度净化处理，以除去天然气中微小液、固体杂质。常用于脱水、脱硫、压缩机组等装置前的气体净化。v结构： 过滤分离器主要由筒体、储液罐、滤芯、除雾器、快开盲板等几部分组成。其上设有天然气入口、天然气出口、 排污口。甲烷化装置工艺技术讲解v4 4、机械过滤器、活性碳过滤器、机械过滤器、活性碳过滤器v 机械过滤器用于除去被入口分离器不能除尽的原料气携带的固相杂质、设备腐蚀产物。v 活性碳过滤器用于除去被入口分离器不能
60、除尽的原料气携带的固相和液相杂质、烃类物质、三甘醇变质产物、设备腐蚀产物等。活性碳能滤去甘醇中的烃、气井处理化学剂、压缩机油和其它杂质，从而有效地消除大部份起泡问题。甲烷化装置工艺技术讲解v5甘醇再生器：v 再再 生塔生塔 提浓富液的场所（精馏原理）；提浓富液的场所（精馏原理）； v重沸器：提供热量，通过简单的分离（利用水与甘醇沸点差）使甘醇与水分离的设备。v精馏柱：通常是一个填料塔，装在重沸器的顶部，利用甘醇沸点通过分馏将甘醇和水分离。v缓冲罐：缓缓冲冲、贮贮存存、补补充充液液体体；提浓TEG，给TEG贫液，富液提供热交换的场所。v汽提柱：通常也是一个填料塔，装在重沸器与缓冲罐之间，是利用汽
61、提气对甘醇进行提浓的场所。甲烷化装置工艺技术讲解v 精馏柱通常是一个填料塔，装在重沸器顶部，通过分馏将甘醇和水分离。填料通常是鞍形瓷片，为防止破裂也可用304不锈钢环。甲烷化装置工艺技术讲解v 缓冲罐主要由富液/贫液换热盘管、燃料气/贫液换热盘管组成。该设备通常都装有一个甘醇热交换盘管，让从重沸器流下来的贫甘醇冷却和给到精馏柱去的富甘醇预热。通过罐体表面的热辐射，贫甘醇也能降一些温。因此，缓冲罐一般不采取保温措施。也可采用水冷却的办法来帮助控制贫甘醇的温度。甲烷化装置工艺技术讲解v重沸器v 重沸器是提供热量、通过简单的分馏使甘醇和水分离的设备。现场的脱水装置使用的重沸器一般都采用直燃式火管，用
62、部份干气作为燃料。加热部件通常是一个U形管。甲烷化装置工艺技术讲解v 三甘醇在重沸器中的温度应为200-204。不使用气提汽，用一般的重沸器再生出的贫甘醇浓度最大约为98.8。柱顶温度为107。v 提高甘醇贫液的方法：v减压再生v汽提气v共沸再生甲烷化装置工艺技术讲解v三甘醇电动循环泵v 是将从缓冲罐来的低压贫甘醇升压至吸收塔的工作压力后，再输送入吸收塔内，以此来实现脱水装置中三甘醇的循环。一套脱水装置一般安装有两台循环泵，互为备用，以保证脱水装置三甘醇的正常循环。甲烷化装置工艺技术讲解v7. 灼烧炉：v 含硫天然气脱水后产生的再生气中含有一定量的硫化氢气体和烃类气体，硫化氢气体不能直接排放，
63、应通过灼烧炉转换成二氧化硫后再进行排放。 甲烷化装置工艺技术讲解脱水装置运行主要参数分析脱水装置运行主要参数分析v1温度v 脱水装置的脱水效率对来气的温度特别敏感。在常压下，来气温度升高，气中的水含量亦升高。入口温度升高，甘醇的蒸发损失也增大。v 10被认为是甘醇脱水的最低操作温度。 贫甘醇进入吸收塔的温度至少应高于天然气入口温度10F(5)，以防烃类在吸收塔内冷凝而引起发泡。贫甘醇温度太高常造成甘醇损失增大和脱水不深。甲烷化装置工艺技术讲解脱水装置运行主要参数分析脱水装置运行主要参数分析v重沸器的温度和压力决定着贫甘醇的浓度，在204 以下，重沸器的温度提高有利于再生出高浓度的贫甘醇。v 精
64、馏柱顶部的温度也很重要，它关系到水的蒸发和甘醇的回流，不应太高和太低，建议柱顶温度为107度，低于105度水蒸气就会开始冷凝而流回精馏柱，高于120度，甘醇的损失就会增大。 甲烷化装置工艺技术讲解脱水装置运行主要参数分析脱水装置运行主要参数分析v2压力v 在常温下，压力降低，入口天然气中水的含量增加。然而在正常操作范围内，甘醇脱水装置的压力并不十分重要。v 平时应注意闪蒸罐的压力和吸收塔的压差。甲烷化装置工艺技术讲解脱水装置运行主要参数分析脱水装置运行主要参数分析v3循环量v 吸收塔的塔盘数和甘醇的浓度一定，饱和天然气的露点降就成为甘醇循环量的函数。脱去1kg水需要25-60L三甘醇。v 提高
65、甘醇的浓度比增加甘醇的循环量更容易获得大的露点降。如果循环量太大，特别是超过装置的设计能力，会使重沸器过载而降低甘醇的再生的浓度，同时也造成塔内气液两相接触又不充分和增加泵的维护工作量。循环量过大同样会造成甘醇的损失量升高。甲烷化装置工艺技术讲解脱水装置运行主要参数分析脱水装置运行主要参数分析v4浓度v 提高甘醇的浓度比增加甘醇的循环量更容易获得大的露点降。甘醇脱水的脱水深度主要取决于被重沸器蒸发掉的水量。进入吸收塔内的甘醇浓度越高，它的脱水效果就越好。甲烷化装置工艺技术讲解v影响三甘醇脱水关键因素是什么？v三甘醇贫液浓度v提高三甘醇贫液浓度的方法是什么？v(1) 减压再生 v可将三甘醇提浓至
66、98.5%（质）以上。但减压系统比较复杂，限制了该法的应用。v(2) 气体汽提 v典型流程见图7-7。气体汽提是将甘醇溶液同热的汽提气接触，以降低溶液表面的水蒸气分压，使甘醇溶液得以提浓到98.5%(质)以上。此法是现行三甘醇脱水装置中应用较多的再生方法。甲烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置工艺技术讲解v(3) 共沸再生 v 共沸再生流程见图7-8。v共沸剂与三甘醇溶液中的残留水形成低沸点共沸物汽化，从再生塔顶流出，经冷凝冷却后，进入共沸物分离器，分去水后，共沸剂用泵再打回重沸器。v共沸剂最常用的是异辛烷。可将甘醇溶液提浓至99.99%(质)，干气露点可低达-73。甲烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置
67、工艺技术讲解三甘醇法脱水的工艺参数选取原则v影响脱水效果的因素包括：贫三甘醇的浓度、三甘醇循v环速率、处理量、操作压力和温度以及影响平衡过程的v其它因素。v1入口气体温度v（1）在恒定压力条件下，当入口气体温度升高时，入v口气体的含水量增加。也就是说，在较高的温度下，甘v醇不得不清除更多的水量才能符合要求。v（2）气体温度的升高，会导致所需的吸收塔塔径的增v加。这是由于温度升高实际上增大了气流的速度所致。 甲烷化装置工艺技术讲解v（3）最低的气体入口温度应高于水合物形成的v温度并应总是高于10C。若低于10C，甘醇会变v稠。低于1521C，甘醇会同气体中的液体烃类v形成稳定的乳化液，并在塔内导
68、致发泡。v入口气温度超过48C将导致三甘醇的损失增大。v通常所设计的三甘醇装置的入口气体温度都在v2643C之间。 甲烷化装置工艺技术讲解v2塔内压力v认为3.458.27MPa的脱水压力是最经济的。v3贫甘醇的温度v多数设计要求贫甘醇温度较吸收塔的出口气体温度高10C。甲烷化装置工艺技术讲解v4吸收塔的塔板数v在甘醇循环率和贫甘醇浓度恒定情况下，塔板数v越多，露点降越大。v由于再沸器的热负荷与甘醇循环率有直接的关v系，故所用的塔板数愈多，节约燃料也愈多。通v常多数塔板都定为68块。v 5甘醇的浓度v在给定了甘醇循环率和塔板数的情况下，贫甘醇v的浓度越高，露点降就越大。甲烷化装置工艺技术讲解甲
69、烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置工艺技术讲解甲烷化装置工艺技术讲解v.MyDocuments脱水工艺流程图1（PFD）02003-2.dwg甲烷化装置工艺技术讲解v生产过程中危险有害因素的分析生产过程中危险有害因素的分析v1危险有害物料危害特性的分析v（1）一氧化碳：乙类易燃气体，爆炸极限12.5-74.2%，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。v一氧化碳属级危害毒物。一氧化碳在血中与血红蛋白结合而造成组织缺氧。长期反复吸入一定量的一氧化碳可致神经和心血管系统损害。车间空气中一氧化碳的时间加权容许浓度为20mg/m3。甲烷化装置工艺技术讲解v（2）氢气：甲类易燃气体，爆炸极
70、限4.1-74.1%，与空气混合形成爆炸性混合物，气体比空气轻，在室内使用和储存时，漏气上升滞流屋顶不易排出，遇火星会引起爆炸。氢气与氟、氯、溴等卤素会剧烈反应。v（3）甲烷：甲类易燃气体，爆炸极限5.3-15.1%，与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氟氯等能发生剧烈化学反应。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。甲烷化装置工艺技术讲解v2危险有害因素的分析v天然气生产过程中可能产生的危险有害因素主要有火灾爆炸、中毒、粉尘、噪声、机械伤害、酸碱灼伤等。具体情况如下：v粉尘：生产过程中有煤尘的散发，会对操作工造成危害。v噪声：空压机、合成气压缩机、氨压缩机、锅炉鼓风机、引风机等设备在运转过程中产生较大噪声，会对操作工造成危害。v灼伤：烧碱、硫酸、甲醇等在生产过程中发生喷溅，会造成操作工灼伤事故。甲烷化装置工艺技术讲解v机械伤害：带式输送机、破碎机及转动设备会对人体造成机械伤害。v触电：电气设备老化、酸碱的腐蚀均能造成漏电而发生触电事故。v高温烫伤：高温的设备和管道若无适当的防烫保温措施，生产过程中会发生高温烫伤事故。v高处坠落：生产过程中有位于高处的操作平台，在操作及检修过程中会造成高处坠落事故。甲烷化装置工艺技术讲解
