天然氣液化過(guò)程中脫酸氣的探討

張曉霞

(寧夏哈納斯LNG有限公司， 寧夏 銀川 750021)

生產(chǎn)與應(yīng)用

天然氣液化過(guò)程中脫酸氣的探討

張曉霞

(寧夏哈納斯LNG有限公司， 寧夏 銀川 750021)

首先簡(jiǎn)單介紹了哈納斯LNG工廠(chǎng)的生產(chǎn)工藝，根據(jù)天然氣液化工藝突出介紹寧夏哈納斯LNG項(xiàng)目液化工藝過(guò)程中脫酸氣工藝的選擇。詳細(xì)分析天然氣凈化脫酸氣方面的技術(shù)，探討天然氣液化工藝中脫碳過(guò)程的機(jī)理和方法。寧夏哈納斯LNG工廠(chǎng)在項(xiàng)目投資建設(shè)時(shí)期是國(guó)內(nèi)陸地上最大的、生產(chǎn)工藝最為先進(jìn)的液化天然氣工廠(chǎng)，在天然氣液化工藝方面的成功運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)介紹，對(duì)國(guó)內(nèi)LNG新建項(xiàng)目具有一定的借鑒作用。

天然氣；液化；脫酸

1 寧夏哈納斯LNG工廠(chǎng)工藝簡(jiǎn)介

寧夏哈納斯液化天然氣工廠(chǎng)設(shè)計(jì)年產(chǎn)80萬(wàn)噸液化天然氣，廠(chǎng)區(qū)由相同規(guī)格的兩條工藝生產(chǎn)列和裝置正常生產(chǎn)操作所需的公用工程站組成。原料氣自調(diào)氣站進(jìn)入哈納斯LNG工廠(chǎng)后，經(jīng)由原料氣壓縮機(jī)壓縮增壓后經(jīng)過(guò)脫酸氣、脫水、脫重?zé)N和脫汞后，進(jìn)入主深冷換熱器進(jìn)行液化。經(jīng)過(guò)液化處理后產(chǎn)生的LNG存儲(chǔ)在50000Nm3的地上式全包容混凝土頂?shù)蜏貎?chǔ)罐中，通過(guò)潛液泵泵入裝車(chē)平臺(tái)進(jìn)行裝車(chē)運(yùn)輸銷(xiāo)售。

2 酸氣的吸收原理

寧夏哈納斯液化天然氣工廠(chǎng)酸氣脫除單元的工藝設(shè)計(jì)采用活化型MDEA工藝。是利用甲基乙二醇胺(MDEA)水溶液和活化劑(HEP)通過(guò)化學(xué)吸收實(shí)現(xiàn)了原料氣的脫酸脫硫。見(jiàn)下圖1。

為了便于疏理工藝，CO2與三元胺的反應(yīng)機(jī)理如下：其中自由基R代表-C2H4OH，因此把MDEA寫(xiě)成R3N。

H2S與胺反應(yīng)生成氫硫化胺：

(1)

CO2不能直接與胺反應(yīng)，而是間接通過(guò)以下中間反應(yīng)：

(2)

(3)

(1)的反應(yīng)速率很快而(2)和(3)慢。為了增強(qiáng)CO2反應(yīng)速率，在醇胺類(lèi)分子中尋找一種活化劑。一元或二元胺類(lèi)(R2NH)活化劑，都與H2S和CO2反應(yīng)。與CO2反應(yīng)遵循動(dòng)力學(xué)定律生成氨基甲酸胺：

d[CO2] = k[CO2].[Energizer]dt

好的活化劑顯然必須顯示出極高的反應(yīng)速率，即高動(dòng)力常數(shù)(k)。活化劑和CO2之間很快的反應(yīng)是必要，但是氨基甲酸酯的水解反應(yīng)速率也必須能完全釋放出自由活化劑。相應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理如下：

3 胺液的再生工藝

采用簡(jiǎn)單、連續(xù)的蒸餾工藝，從胺中除去吸收的CO2和溶解的烴，以此來(lái)再生富胺(重濃縮)。該工藝包括過(guò)濾、除去其他污染物、劣化產(chǎn)物、沉淀、污物、雜質(zhì)等，以便恢復(fù)胺溶液濃度重新經(jīng)系統(tǒng)循環(huán)。

在提供熱量和汽提蒸汽的情況下，再生塔內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)把碳酸胺還原成胺和酸性氣體。汽提蒸汽產(chǎn)自再沸器內(nèi)胺溶液中的水。它從塔盤(pán)下面進(jìn)入再生塔， 當(dāng)蒸汽在再生塔內(nèi)朝上流過(guò)時(shí)，它迫使塔盤(pán)上的浮閥打開(kāi)，蒸汽在流經(jīng)塔盤(pán)的富胺溶液中產(chǎn)生鼓泡胺再生塔再沸器和胺再生塔內(nèi)的再生反應(yīng)，是在較低的恒壓下進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

寧夏哈納斯LNG公司所采用的活化型MDEA工藝，對(duì)CO2和H2S的吸收能力較強(qiáng)，尤其是在原料氣中CO2含量比H2S較高時(shí)應(yīng)用效果比較好，吸附和再生過(guò)程中胺溶液攜帶損失小且被凈化的氣體中酸氣殘留特別低；同時(shí)可以脫除部分有機(jī)硫而且耗能小、再生效果好。

2017-09-30

張曉霞(1984—)女，甘肅臨洮人，助理工程師，主要從事天然氣液化工藝的優(yōu)化與研究工作。

TE64

A

1008-021X(2017)22-0075-02

(本文文獻(xiàn)格式：張曉霞.天然氣液化過(guò)程中脫酸氣的探討[J].山東化工，2017，46(22)：75-76.)