天然气净化工艺剖析
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❖ 原料气组成： CH4≥94% C2H6≤3% H2S：1.95%(实际值) CO2：0.5%(据化验分析数据约为0.15%左右) H2O：含饱和水
❖ 净化气组成： H2S＜10mg/m3 水露点：-5℃(脱硫单元净化气为饱和态湿气) 出厂压力：2000～3800KPa
原料气处理
原料气 分-1101
磨溪气田集气管网示意图
北干线
集 气 站
非含硫 气单井
射洪末站 商品气
商品气 天然气
成 都
集输总站
联合站
含硫气
净化厂
重
庆
集
含硫气 单井
气
站
南干线
天然气净化工艺
❖脱硫装置操作规程 ❖脱水装置操作规程 ❖80万硫磺回收装置操作规程
Hale Waihona Puke Baidu原料气处理
❖ 原料气进厂压力：3920KPa ❖ 原料气进厂温度：20℃ ❖ 原料气进厂流量：80×104m3/d
Company
LOGO
天然气净化工艺
天然气净化的意义
❖ 磨溪气田雷一1气藏是一个已开发13年，累积产气量达 60亿m3，带水高含硫干气气藏。H2S质量含量平均达 28g/sm3左右体积含量平均达2%。平均水气比 10m3/(106sm3)。由于H2S气体是一种带臭鸡蛋味的无色 强腐蚀性剧毒气体，对人畜具有致命危害，对集输管 线与设备具有强烈腐蚀性，一旦腐蚀穿孔或泄漏将造 成不可估量的严重后果(2003年12.23事故既是明证，这 次事故造成243人死亡)，因此对于含硫气井井口装置， 集气管网和处理设备必须采用成本比普通管材贵数倍 的特殊抗硫管材。这必将造成含硫气藏开发投资大幅 增加。
滤1101
塔 1101
含硫天然气压力3.92MPa，温度为10～ 20℃(H2S含量为28g/m3左右)经联合站，进入重 力沉降分离器(分-1101)分离出其中的游离水和固 体杂质后，进入滤管式原料气过滤分离器(滤1101)，进一步除去残存的游离水和微小杂质。较 干净的原料气进入吸收塔(塔-1101)底部，从下向 上流动，与从上向下的MDEA贫液(浓度40%重)接 触。
天然气净化的意义
❖硫磺是一种用途十分广泛的战略物质，除 来源于含硫天然气外，硫磺的另一来源主 要是矿物硫(既硫铁矿FeS)，硫磺不仅是生 产三大强酸之一的硫酸的主要原料，同时 也是生产炸药，合成磺类药品，工业漂染 和消毒的主要原料。因此，天然气的净化， 矿物硫的提炼是影响国民经济命脉的重要 工业领域。
脱硫装置的工艺流程简述
❖ 该富液从上而下流动与从下而上流动的蒸汽逆流接触， 解析出其中的H2S和CO2，再生所需要的热量通过重 沸器(换-1102)提供。脱除了H2S和CO2温度为112～ 115℃的贫液自再生塔(塔-1102)底部进入贫富液换热 器(换-1101A/B)，温度降至70℃左右，经胺空冷器 ( 冷 -1101) ， 冷 却 至 55℃ 以 下 ， 再 经 后 冷 器 冷 却 至 40℃左右，分出约占总量10%的溶液过滤(滤-1102 和滤-1103)，除去其中的固体杂质和降解产物，过滤 后的溶液与主流溶液汇合进入泵-1101A/B人口。
天然气净化的意义
❖ H2S燃烧以后将生成SO2，SO2一旦与大气接触将形成 酸雨，酸雨的形成还将造成严重大气污染和环境破坏， 这是一个文明社会所不允许的。此外，雷一1气藏还 产出少量的具有一定腐蚀性的高矿化度(含盐量达 25×104ppm)地层水(即“黑卤”)，微量的CO2，CO， 水蒸汽，厌氧微生物和固相杂质，这些物质必将对管 网的安全运行造成危害(如产生腐蚀，增大输差，减 小输气量，加大磨损，产生“冰堵”，影响计量精度， 加大维护费用，缩短运行寿命)，因此必须对原料气 进行脱硫脱水，气液分离和过滤等天然气净化处理工 序。
天然气净化的意义
❖ 为了实现雷一1气藏的合理，安全，高效开发，依据经过石 油天然气总公司批准的《雷一1气藏开发方案》在磨溪气田 北部(距遂宁市区约7km)建成了两套设计处理能力分别为 80×104m3/d和50×104m3/d的天然气净化装置(两套装置实际 处理能力共计为125×104m3/d)。通过一系列天然气净化工艺， 不仅满足了雷一1气藏带水含硫原料气向商品气转化的工程 要求，而且还可回收大量的经济价值较高的一种重要工业 原料——硫磺(单质S6，S8呈黄色针状晶体)。按照雷一1气藏 含硫量和净化厂处理能力，日回收硫磺约35吨，年回收硫 磺约12600吨，按目前硫磺市场价(约1000元/吨)，仅此一项 即可产生经济收入约1260×104元。
天然气脱硫工艺原理
❖ 本装置利用有机溶剂甲基二乙醇胺(MDEA)选择性脱除H2S性 能，采用浓度为40%的MDEA水溶液通过气液逆流接触进行脱 硫。
MDEA溶液在脱硫过程中的化学反应如下： 主反应：H2S+R2R’N←→R2R’NH++HS-(瞬时反应)
CO2+R2R’N(不反应) 副反应：CO2+H2O←→H++HCO3-(极慢反应)
R2R’N+H+ ←→ R2R’NH+(瞬时反应) R2R’N+H2O ←→ R2R’NH++HO-(慢反应) (R代表-C2H4OH基团或-CH3(OH)-CH-CH2- 基团及CH3-)
MDEA化学溶剂
❖MDEA浓度：40%(重) 水：60%(重)
❖MDEA的理化性质： 沸点247.2℃，分子量119.17 凝固点-21℃,相对密度1.0418 比热2.24
脱硫装置的工艺流程
滤 1102
滤 1103
塔 1101
冷1101 换1101
原料气 分1101 滤1101 容1302
塔1103
分1101 滤1101 泵1101
塔 1102
冷1103 冷1104
换1102
冷1102 分1103
分 泵1104 1105
分1102
脱硫装置的工艺流程简述
❖ 如上图，胺液由泵-1101A/B升压后分一小股到塔-1103洗 涤柱，主流进入吸收塔第14层塔盘，根据需要可开启进18 层乃至20层塔盘的支流，由上向下流动。胺液吸收了H2S 和少量的CO2后变成富液，经液位调节阀LIC-1101离开吸 收塔，减压至590KPa进入闪蒸罐，在闪蒸罐内闪蒸出溶解 在富液中的烃类气体，闪蒸气由下而上与由上而下的 MDEA贫液逆流接触，脱出闪蒸气中的H2S气体进入燃料 气分配罐(容-1107)作为工厂燃料。从闪蒸罐出来的富液经 富液过滤器(滤-1104A/B)过滤溶液中的杂质和降解物后， 进入贫富液换热器(换-1101)预热升温至(85～95℃),经液 位调节阀LIC-1103进入再生塔上部。
❖ 净化气组成： H2S＜10mg/m3 水露点：-5℃(脱硫单元净化气为饱和态湿气) 出厂压力：2000～3800KPa
原料气处理
原料气 分-1101
磨溪气田集气管网示意图
北干线
集 气 站
非含硫 气单井
射洪末站 商品气
商品气 天然气
成 都
集输总站
联合站
含硫气
净化厂
重
庆
集
含硫气 单井
气
站
南干线
天然气净化工艺
❖脱硫装置操作规程 ❖脱水装置操作规程 ❖80万硫磺回收装置操作规程
Hale Waihona Puke Baidu原料气处理
❖ 原料气进厂压力：3920KPa ❖ 原料气进厂温度：20℃ ❖ 原料气进厂流量：80×104m3/d
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LOGO
天然气净化工艺
天然气净化的意义
❖ 磨溪气田雷一1气藏是一个已开发13年，累积产气量达 60亿m3，带水高含硫干气气藏。H2S质量含量平均达 28g/sm3左右体积含量平均达2%。平均水气比 10m3/(106sm3)。由于H2S气体是一种带臭鸡蛋味的无色 强腐蚀性剧毒气体，对人畜具有致命危害，对集输管 线与设备具有强烈腐蚀性，一旦腐蚀穿孔或泄漏将造 成不可估量的严重后果(2003年12.23事故既是明证，这 次事故造成243人死亡)，因此对于含硫气井井口装置， 集气管网和处理设备必须采用成本比普通管材贵数倍 的特殊抗硫管材。这必将造成含硫气藏开发投资大幅 增加。
滤1101
塔 1101
含硫天然气压力3.92MPa，温度为10～ 20℃(H2S含量为28g/m3左右)经联合站，进入重 力沉降分离器(分-1101)分离出其中的游离水和固 体杂质后，进入滤管式原料气过滤分离器(滤1101)，进一步除去残存的游离水和微小杂质。较 干净的原料气进入吸收塔(塔-1101)底部，从下向 上流动，与从上向下的MDEA贫液(浓度40%重)接 触。
天然气净化的意义
❖硫磺是一种用途十分广泛的战略物质，除 来源于含硫天然气外，硫磺的另一来源主 要是矿物硫(既硫铁矿FeS)，硫磺不仅是生 产三大强酸之一的硫酸的主要原料，同时 也是生产炸药，合成磺类药品，工业漂染 和消毒的主要原料。因此，天然气的净化， 矿物硫的提炼是影响国民经济命脉的重要 工业领域。
脱硫装置的工艺流程简述
❖ 该富液从上而下流动与从下而上流动的蒸汽逆流接触， 解析出其中的H2S和CO2，再生所需要的热量通过重 沸器(换-1102)提供。脱除了H2S和CO2温度为112～ 115℃的贫液自再生塔(塔-1102)底部进入贫富液换热 器(换-1101A/B)，温度降至70℃左右，经胺空冷器 ( 冷 -1101) ， 冷 却 至 55℃ 以 下 ， 再 经 后 冷 器 冷 却 至 40℃左右，分出约占总量10%的溶液过滤(滤-1102 和滤-1103)，除去其中的固体杂质和降解产物，过滤 后的溶液与主流溶液汇合进入泵-1101A/B人口。
天然气净化的意义
❖ H2S燃烧以后将生成SO2，SO2一旦与大气接触将形成 酸雨，酸雨的形成还将造成严重大气污染和环境破坏， 这是一个文明社会所不允许的。此外，雷一1气藏还 产出少量的具有一定腐蚀性的高矿化度(含盐量达 25×104ppm)地层水(即“黑卤”)，微量的CO2，CO， 水蒸汽，厌氧微生物和固相杂质，这些物质必将对管 网的安全运行造成危害(如产生腐蚀，增大输差，减 小输气量，加大磨损，产生“冰堵”，影响计量精度， 加大维护费用，缩短运行寿命)，因此必须对原料气 进行脱硫脱水，气液分离和过滤等天然气净化处理工 序。
天然气净化的意义
❖ 为了实现雷一1气藏的合理，安全，高效开发，依据经过石 油天然气总公司批准的《雷一1气藏开发方案》在磨溪气田 北部(距遂宁市区约7km)建成了两套设计处理能力分别为 80×104m3/d和50×104m3/d的天然气净化装置(两套装置实际 处理能力共计为125×104m3/d)。通过一系列天然气净化工艺， 不仅满足了雷一1气藏带水含硫原料气向商品气转化的工程 要求，而且还可回收大量的经济价值较高的一种重要工业 原料——硫磺(单质S6，S8呈黄色针状晶体)。按照雷一1气藏 含硫量和净化厂处理能力，日回收硫磺约35吨，年回收硫 磺约12600吨，按目前硫磺市场价(约1000元/吨)，仅此一项 即可产生经济收入约1260×104元。
天然气脱硫工艺原理
❖ 本装置利用有机溶剂甲基二乙醇胺(MDEA)选择性脱除H2S性 能，采用浓度为40%的MDEA水溶液通过气液逆流接触进行脱 硫。
MDEA溶液在脱硫过程中的化学反应如下： 主反应：H2S+R2R’N←→R2R’NH++HS-(瞬时反应)
CO2+R2R’N(不反应) 副反应：CO2+H2O←→H++HCO3-(极慢反应)
R2R’N+H+ ←→ R2R’NH+(瞬时反应) R2R’N+H2O ←→ R2R’NH++HO-(慢反应) (R代表-C2H4OH基团或-CH3(OH)-CH-CH2- 基团及CH3-)
MDEA化学溶剂
❖MDEA浓度：40%(重) 水：60%(重)
❖MDEA的理化性质： 沸点247.2℃，分子量119.17 凝固点-21℃,相对密度1.0418 比热2.24
脱硫装置的工艺流程
滤 1102
滤 1103
塔 1101
冷1101 换1101
原料气 分1101 滤1101 容1302
塔1103
分1101 滤1101 泵1101
塔 1102
冷1103 冷1104
换1102
冷1102 分1103
分 泵1104 1105
分1102
脱硫装置的工艺流程简述
❖ 如上图，胺液由泵-1101A/B升压后分一小股到塔-1103洗 涤柱，主流进入吸收塔第14层塔盘，根据需要可开启进18 层乃至20层塔盘的支流，由上向下流动。胺液吸收了H2S 和少量的CO2后变成富液，经液位调节阀LIC-1101离开吸 收塔，减压至590KPa进入闪蒸罐，在闪蒸罐内闪蒸出溶解 在富液中的烃类气体，闪蒸气由下而上与由上而下的 MDEA贫液逆流接触，脱出闪蒸气中的H2S气体进入燃料 气分配罐(容-1107)作为工厂燃料。从闪蒸罐出来的富液经 富液过滤器(滤-1104A/B)过滤溶液中的杂质和降解物后， 进入贫富液换热器(换-1101)预热升温至(85～95℃),经液 位调节阀LIC-1103进入再生塔上部。