化工畢業(yè)設(shè)計(jì)--天然氣脫硫脫水工藝設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.緒論1</b></p><p><b>　　1.1概論1</b></p><p>　　1.2研究目的及意義1</p><p>　　1.3我國(guó)商品天然氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2</p><p

2、><b>　　1.4設(shè)計(jì)依據(jù)2</b></p><p>　　1.5設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想3</p><p><b>　　1.6設(shè)計(jì)內(nèi)容3</b></p><p>　　1.6.1脫硫部分3</p><p>　　1.6.2脫水部分3</p><p>　　1.7主要考慮因素

3、3</p><p>　　1.7.1外部工藝因素3</p><p>　　1.7.2脫硫和脫水方法的內(nèi)部因素3</p><p>　　1.7.3 經(jīng)濟(jì)因素4</p><p><b>　　2.化學(xué)工藝4</b></p><p>　　2.1天然氣脫硫脫水工藝研究現(xiàn)狀與進(jìn)展4</p>

4、<p>　　2.1.1脫硫現(xiàn)狀4</p><p>　　2.1.2脫水現(xiàn)狀6</p><p>　　2.2選用的工藝及其意義7</p><p>　　2.2.1脫硫工藝7</p><p>　　2.2.2脫水工藝8</p><p>　　2.3選定方案的主要研究?jī)?nèi)容8</p><p>

5、;<b>　　2.4生產(chǎn)制度8</b></p><p>　　2.5主要原料及其規(guī)格8</p><p><b>　　2.6產(chǎn)品規(guī)格9</b></p><p>　　2.7生產(chǎn)方法及工藝流程9</p><p>　　2.7.1脫硫工藝流程概述9</p><p>　　2.7.

6、2脫水工藝流程概述12</p><p>　　3.技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析13</p><p>　　3.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析說(shuō)明13</p><p>　　3.1.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)依據(jù)13</p><p>　　3.1.2生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案14</p><p>　　3.1.3實(shí)施進(jìn)度14</p><p>　　3.

7、1.4總投資估算14</p><p>　　3.1.4.1投資14</p><p>　　3.1.4.2流動(dòng)資金估算14</p><p>　　3.1.4.3職工人數(shù)及工資總額14</p><p>　　3.2財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)14</p><p>　　3.2.1生產(chǎn)成本估算14</p><p>　　

8、3.2.1.1原料成本14</p><p>　　3.2.1.2燒動(dòng)力費(fèi)14</p><p>　　3.2.1.3固定資產(chǎn)原值14</p><p>　　3.2.1.4銷(xiāo)售費(fèi)14</p><p>　　3.3贏利分析15</p><p><b>　　4.節(jié)能優(yōu)化16</b></p>

9、<p>　　4.1最優(yōu)化方法16</p><p>　　4.2優(yōu)化問(wèn)題求解方法16</p><p>　　5. 工藝計(jì)算17</p><p>　　5.1天然氣氣質(zhì)條件與要求17</p><p>　　5.2脫硫工藝計(jì)算17</p><p>　　5.2.1進(jìn)料量的計(jì)算17</p><

10、;p>　　5.2.2吸收塔物料衡算和熱量衡算19</p><p>　　5.2.2 1計(jì)算依據(jù)19</p><p>　　5.2.2.2物料衡算19</p><p>　　5.2.2.3熱量衡算24</p><p>　　5.2.3閃蒸計(jì)算26</p><p>　　5.2.3.1計(jì)算依據(jù)26</p>

11、;<p>　　5.2.3.2具體計(jì)算26</p><p>　　5.2.4換熱器的熱量衡算27</p><p>　　5.2.4.1計(jì)算依據(jù)27</p><p>　　5.2.4.2熱量衡算28</p><p>　　5.2.5解吸塔的物料衡算和熱量衡算28</p><p>　　5.2.5.1計(jì)算依據(jù)

12、28</p><p>　　5.2.5.2物料衡算28</p><p>　　5.2.5.3熱量衡算29</p><p>　　5.2.6胺冷卻器的熱量衡算30</p><p>　　5.2.6.1計(jì)算依據(jù)30</p><p>　　5.2.6.2熱量衡算30</p><p>　　5.2.7酸性

13、氣體冷卻的熱量衡算30</p><p>　　5.2.7.1計(jì)算依據(jù)30</p><p>　　5.2.7.2熱量衡算30</p><p>　　5.3脫水工藝計(jì)算31</p><p>　　5.3.1參數(shù)的確定31</p><p>　　5.3.2物料衡算32</p><p>　　5.3.2

14、.1脫水量32</p><p>　　5.3.2.2甘醇循環(huán)流量32</p><p>　　5.3.3熱量衡算33</p><p>　　5.3.3.1重沸器33</p><p>　　5.3.3.2貧/富甘醇換熱器33</p><p>　　5.3.3.3氣體/貧甘醇換熱器34</p><p&g

15、t;<b>　　6.設(shè)備選型34</b></p><p><b>　　6.1脫硫段34</b></p><p>　　6.1.1塔的工藝條件及有關(guān)物性的計(jì)算34</p><p>　　6.1.2吸收塔的塔體工藝尺寸計(jì)算37</p><p>　　6.1.2.1塔板主要工藝尺寸計(jì)算38</p

16、><p>　　6.1.2.2流體力學(xué)驗(yàn)算41</p><p>　　6.1.3解吸塔44</p><p>　　6.1.3.1 計(jì)算依據(jù)44</p><p>　　6.1.3.2塔板數(shù)的確定44</p><p>　　6.1.3.3解吸塔的工藝條件及有關(guān)物性的計(jì)算44</p><p>　　6.1.

17、3.4 解吸塔的塔體工藝尺寸計(jì)算46</p><p>　　6.1.4貧富換熱器47</p><p>　　6.1.4.1計(jì)算依據(jù)47</p><p>　　6.1.4.2傳熱面積的計(jì)算47</p><p>　　6.1.4.3換熱器選型47</p><p>　　6.1.5胺冷卻器48</p><

18、;p>　　6.1.5.1計(jì)算依據(jù)48</p><p>　　6.1.5.2傳熱面積計(jì)算48</p><p>　　6.1.6酸氣冷卻器48</p><p>　　6.1.6.1計(jì)算依據(jù)48</p><p>　　6.1.6.2傳熱面積計(jì)算48</p><p>　　6.1.7閃蒸罐48</p>&

19、lt;p>　　6.1.7.1計(jì)算依據(jù)48</p><p>　　6.1.7.2尺寸計(jì)算49</p><p><b>　　6.2脫水段49</b></p><p>　　6.2.1吸收塔49</p><p>　　6.2.1.1 直徑49</p><p>　　6.2.1.2泡罩塔板主要結(jié)構(gòu)

20、參數(shù)及選用50</p><p>　　6.1.2.3板面布置52</p><p>　　6.2.1.4吸收塔直徑54</p><p>　　6.2.2精餾柱54</p><p>　　6.2.3貧/富甘醇換熱器54</p><p>　　6.2.4閃蒸分離器（閃蒸罐）55</p><p>　　

21、6.2.5總結(jié)55</p><p><b>　　致謝57</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)58</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1概論</b></p><p>

22、　　天然氣(Natural Gas)是地表下孔隙性地層中天然生成的以低分子飽和烴為主的烴類(lèi)氣體和少量非烴類(lèi)氣體組成的可燃性氣體混合物，它常常和原油伴生在一起。天然氣組分大多數(shù)以甲烷為主，包含乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等烴類(lèi)，以及少量的氮?dú)?、二氧化碳、硫化氫、氦、氧、氫等氣體。</p><p>　　天然氣作為一種寶貴的資源在人民生活和工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。它作為一種高效、優(yōu)質(zhì)、清潔能源，不僅在工業(yè)與城市民用燃?xì)庵袕V泛應(yīng)

23、用，而且在發(fā)電業(yè)中也越來(lái)越發(fā)揮重要作用。天然氣還是很好的化工原料，廣泛應(yīng)用于合成氨、甲醇、氮肥工業(yè)、合成纖維工業(yè)等；天然氣合成油(GTL)技術(shù)，也是天然氣大規(guī)模利用的途徑之一；從天然氣中分離出來(lái)的硫磺還可作為硫酸工業(yè)原料。天然氣不僅在燃料、化工原料等方面有諸多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)天然氣進(jìn)行處理回收其中的硫磺，提高天然氣資源綜合利用程度，獲得天然氣資源的更大價(jià)值，還能保證在儲(chǔ)藏、運(yùn)輸過(guò)程中的安全性，減少大氣污染，對(duì)提高天然氣的整體經(jīng)濟(jì)效益，都具有重要

24、的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　1.2研究目的及意義</p><p>　　天然氣作為一種新興能源，在我們的生活中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。據(jù)眾多國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)和專(zhuān)家預(yù)言：天然氣將逐漸取代石油在能源消耗結(jié)構(gòu)中的地位，到21世紀(jì)中期將進(jìn)入“天然氣世紀(jì)”。世界上天然氣的儲(chǔ)量十分豐富，現(xiàn)常規(guī)天然氣的最終可采儲(chǔ)量約為327.4×103m3,而非常規(guī)天然氣資源估計(jì)有1397×1012

25、—4430×1012m3,這為天然氣成為一種優(yōu)質(zhì)清潔能源和重要的化工原料提供了資源保障。[1]自地下儲(chǔ)集層沖采出的天然氣中都含有一定的水分和H2S，有機(jī)硫等酸性組分，這些組分的存在往往會(huì)造成嚴(yán)重的后果：</p><p>　　1.水分與天然氣在一定條件下形成氣體水合物而阻塞管路，影響平穩(wěn)供氣；而H2S和有機(jī)硫等酸性組分在水的存在下還會(huì)腐蝕管路和設(shè)備，同時(shí)也造成了不必要的動(dòng)力消耗。</p>&

26、lt;p>　　2. 硫組分中大部分有劇毒，而且還有可能使催化劑催化劑中毒；含硫天然氣燃燒后直接排入大氣，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的SO2環(huán)境污染，產(chǎn)生酸雨等災(zāi)害，損害大面積農(nóng)作物。</p><p>　　因此，無(wú)論是從金屬防腐、環(huán)境保護(hù)、人員安全角度考慮，都必須從天然氣中脫除水分和酸氣組分。</p><p>　　另外，從充分回收利用硫資源的角度考慮，天然氣中脫除下來(lái)的酸性組分可通過(guò)克勞斯硫磺回收工藝

27、生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硫磺。</p><p>　　硫磺是一種重要的基礎(chǔ)化工原料，在國(guó)防、農(nóng)業(yè)、化工、輕工、冶金、建材、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域起著至關(guān)重要的作用，回收天然氣中的硫資源起到了變廢為寶的作用。隨著石油、天然氣勘探開(kāi)發(fā)逐步向復(fù)雜、高風(fēng)險(xiǎn)油氣藏等領(lǐng)域發(fā)展，一批含硫、高含硫氣田相繼投入開(kāi)發(fā)(如羅家寨、渡口河、普光等氣田)，一批新的天然氣凈化處理廠(chǎng)將應(yīng)運(yùn)而生。目前對(duì)天然氣脫硫裝置設(shè)計(jì)一般采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，該方法在給定工藝指標(biāo)的前提下

28、，由個(gè)人經(jīng)驗(yàn)與手工查圖相結(jié)合的辦法，手算出脫硫裝置中各設(shè)備的參數(shù)。[2]該方法不僅設(shè)計(jì)技術(shù)手段落后;對(duì)設(shè)計(jì)者本身的素質(zhì)要求較高;沒(méi)有考慮到技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，不符合成本最低的要求，不能完全貫徹“安全、效益并重”的現(xiàn)代企業(yè)管理思想;而且采用該方法設(shè)計(jì)出的天然氣脫硫裝置往往存在系統(tǒng)運(yùn)行不協(xié)調(diào)、不經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題。因此天然氣脫硫裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)是當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外研究大都停留在對(duì)單個(gè)設(shè)備的模擬和優(yōu)化上，而對(duì)整個(gè)脫硫裝置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究相對(duì)較

29、少。因此，本文將模擬與優(yōu)化技術(shù)引入到天然氣脫硫裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)提高脫硫裝置整體運(yùn)行效果、降低天然氣處理系統(tǒng)的運(yùn)行成本具有一定的指導(dǎo)作用。同時(shí)本文的研究對(duì)降低管道、設(shè)備、儀表的腐蝕</p><p>　　1.3我國(guó)商品天然氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　表1.1 商品天然氣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （GB 17820-1999）</p><p><b>　　1.4設(shè)計(jì)依

30、據(jù)</b></p><p>　　該工藝是依據(jù)西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，按照化學(xué)工業(yè)部1988年6月發(fā)布的“化工工廠(chǎng)初步設(shè)計(jì)內(nèi)容深度的規(guī)定”進(jìn)行設(shè)計(jì)的。</p><p><b>　　1.5設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想</b></p><p>　　1.適應(yīng)化工生產(chǎn)的特點(diǎn)，搞好配套專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，特別是要加強(qiáng)節(jié)能、環(huán)保、安全、消防及工業(yè)衛(wèi)生和勞動(dòng)

31、保護(hù)方面的配套設(shè)計(jì)。</p><p>　　2.遵照市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的規(guī)律，參考有關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，精心設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，精打細(xì)算，在保證質(zhì)量的前提下，力爭(zhēng)用最少的資金，研究出最合理的優(yōu)秀設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　1.6設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　1.6.1脫硫部分 </p><p>　　1.天然氣脫硫工藝方案的

32、選擇</p><p>　　2.天然氣脫硫工藝工藝參數(shù)的確定</p><p>　　3.天然氣脫硫工藝物料、能量衡算</p><p>　　4.主要工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.天然氣脫硫工藝流程圖的繪圖</p><p><b>　　1.6.2脫水部分</b></p>&

33、lt;p>　　1.天然氣脫水工藝方案的選擇</p><p>　　2.天然氣脫水工藝工藝參數(shù)的確定</p><p>　　3.天然氣脫水工藝物料、能量衡算</p><p>　　4.主要工藝設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)</p><p>　　5.天然氣脫水工藝流程圖的繪圖</p><p><b>　　1.7主要考慮因素&

34、lt;/b></p><p>　　1.7.1外部工藝因素</p><p>　　如原料氣的組成、壓力、溫度、凈化氣要求的凈化度、壓力、溫度；以及由此而要求的技術(shù)條件（如再生蒸汽壓力、貧液入塔溫度等等）。這些因素基本上不取決于脫硫和脫水方法本身。</p><p>　　1.7.2脫硫和脫水方法的內(nèi)部因素</p><p>　　如消耗指標(biāo)、三廢產(chǎn)

35、生情況、要求的設(shè)備型式等等，以及他們與上述外部工藝因素的關(guān)系。這些方法的內(nèi)部對(duì)工藝流程和設(shè)備有直接影響。</p><p>　　1.7.3 經(jīng)濟(jì)因素</p><p>　　主要是投資和操作成本，也包括原材料供應(yīng)情況：</p><p>　　盡管脫硫方法甚多，但對(duì)較大型的裝置醇胺法經(jīng)常是優(yōu)先考慮的。這類(lèi)方法技術(shù)成熟，溶劑來(lái)源方使，對(duì)上述三個(gè)方面的影響因素有很大的適應(yīng)性．是天

36、然氣工業(yè)上最重要的—類(lèi)方法：據(jù)有關(guān)資料介紹，今世界2000多套氣體脫硫裝置中，醇胺法裝置占55％以上。</p><p>　　而在脫水過(guò)程中，三甘醇（TEG）脫水的工藝性質(zhì)為連續(xù)性吸收再生，露點(diǎn)降為40到60℃，能耗中等，投資也中等，且沒(méi)有環(huán)境問(wèn)題，所以三甘醇是種很好的脫水方法。</p><p><b>　　2 化學(xué)工藝</b></p><p>

37、　　2.1天然氣脫硫脫水工藝研究現(xiàn)狀與進(jìn)展</p><p><b>　　2.1.1脫硫現(xiàn)狀</b></p><p>　　氣體脫硫是一種古老的工藝，19世紀(jì)末英國(guó)已開(kāi)始用干式氧化法從氣流中脫除H2S。目前國(guó)內(nèi)外己經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多天然氣脫硫處理工藝方法，這些方法主要分為可再生溶劑法、固定床吸附法、膜分離方法、等三大類(lèi)工藝流程方法。[3]</p><p>

38、;　　1.可再生溶劑脫硫工藝</p><p>　　可再生溶劑吸收脫除H2S是目前最常用的方法。該方法通過(guò)將含有H2S的天然氣與溶劑逆流接觸而達(dá)到在吸收塔中將其脫除的目的。同時(shí)，吸收了H2S的富液通過(guò)熱再生將其去除，然后將溶液冷卻，再重新使用，從而完成整個(gè)循環(huán)過(guò)程。再生出來(lái)的酸氣一般通過(guò)Cluas硫磺回收工藝將H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，而將其回收利用。常用的可再生溶劑主要有化學(xué)溶劑(胺類(lèi)溶劑和熱碳酸鉀)、物理溶劑、混合溶

39、劑等三大類(lèi)。[4]</p><p>　　其中化學(xué)溶劑(主要是醇胺類(lèi))法是目前天然氣脫硫工藝中使用最頻繁的方法。在低操作壓力下，它們比物理溶劑或混合溶劑更為適用。因?yàn)榇藭r(shí)H2S等酸氣的脫除過(guò)程主要是受化學(xué)過(guò)程控制，而較少依賴(lài)于組分的分壓，而且化學(xué)溶劑對(duì)烴類(lèi)的溶解度很小，不會(huì)造成大的烴損失。清除小規(guī)模的低于15-20噸硫化氫，氧化還原法或胺溶解法已被證明是一個(gè)很合適的方法。在脫除過(guò)程中，必須把固體硫轉(zhuǎn)換成硫化氫，以硫

40、在胺溶劑中改良為克勞斯回收法，可用于如凈化廠(chǎng)中的所有克勞斯回收法回收的硫化氫。這個(gè)可以表明胺溶液相比氧化還原反應(yīng)是便宜的。對(duì)于高容量的情況，所需要的硫容量是高于20的TPD ，所以胺溶液法加克勞斯硫磺回收法仍舊是最符合經(jīng)濟(jì)效益的選擇。[5]</p><p>　　目前工業(yè)中常用的溶劑脫硫方法對(duì)比情況如表2.1[6]所示:</p><p>　　表2.1溶劑脫硫方法對(duì)比</p>&

41、lt;p>　　2. Sulfinol法工藝</p><p>　　砜胺法凈化天然氣的工藝流程與醇胺法相同，差別僅僅是使用的吸收溶液不同。砜胺法采用的溶液包含有物理吸收溶劑和化學(xué)吸收溶劑，物理吸收溶劑是環(huán)丁砜。化學(xué)吸收溶劑可以用任何一種醇胺化合物，但常用的是二異丙醇胺(DIPA)和甲基二乙醇胺(MDEA) 。砜胺法溶液的酸氣負(fù)荷幾乎正比于氣相中酸氣分壓。因此，處理高酸氣分壓的氣體時(shí)，砜胺法比化學(xué)吸收法有較高的酸

42、氣負(fù)荷。因?yàn)轫堪啡芤褐泻写及奉?lèi)化合物，因此凈化氣中酸氣含量低，較易達(dá)到管輸要求的氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由于砜胺法兼有物理吸收法和化學(xué)吸收法二者的優(yōu)點(diǎn)，因而自1964年工業(yè)化以來(lái)發(fā)展很快，現(xiàn)在已成為天然氣脫硫的重要方法之一。但是該方法不能深度脫硫，常用于硫的粗脫，與其它方法配合使用。</p><p><b>　　3.膜分離技術(shù)</b></p><p>　　膜分離技術(shù)適合處理原料

43、氣流量較低、含酸氣濃度較高的天然氣，對(duì)原料氣流量或酸氣濃度發(fā)生變化的情況也同樣適用，但不能作為獲取高純度氣體的處理方法。對(duì)原料氣流量大、酸氣含量低的天然氣不適合，而且過(guò)多水分與酸氣同時(shí)存在會(huì)對(duì)膜的性能產(chǎn)生不利影響。目前，國(guó)外膜分離技術(shù)處理天然氣主要是除去其中的CO2，分離H2S的應(yīng)用相對(duì)較少，而且處理的H2S濃度一般也較低，多數(shù)應(yīng)用的處理流量不大，有些僅用于邊遠(yuǎn)地區(qū)的單口氣井。但膜分離技術(shù)作為一種脫除大量酸氣的處理工藝，或者與傳統(tǒng)工藝混

44、合使用，則為含高濃度酸氣的天然氣處理提供了一種可行的方法。國(guó)外在此方面已作了許多有益的嘗試。尤其是對(duì)一些高含量H2S天然氣的處理，獲得了滿(mǎn)意效果。</p><p><b>　　2.1.2脫水現(xiàn)狀</b></p><p>　　天然氣脫水在原理上講有四種方式：直接冷卻、壓縮以后冷卻、吸收和吸附，在工藝上主要有：液體脫水劑(甘醇)法、固體脫水劑(分子劑、鉛土、硅膠)及氯化鈣

45、法。</p><p>　　1. IFPEX一1脫水工藝</p><p>　　法國(guó)石油科學(xué)院開(kāi)發(fā)的IFPEXOL工藝是氣體加工領(lǐng)域的一項(xiàng)新工藝，其突出的優(yōu)點(diǎn)是其經(jīng)濟(jì)性及對(duì)環(huán)境的安全性。IF—PEXOL的基礎(chǔ)是在低溫下使用單一的甲醇溶劑，其技術(shù)原理則是利用天然氣凝液回收中的氣體冷卻來(lái)同時(shí)完成脫水和酸氣脫除中的溶劑處理。IFPIEXOL工藝分兩部分，其中IFPEX—l用于脫水，其工藝過(guò)程是：氣體

46、進(jìn)料向上通過(guò)一座接觸塔，在塔內(nèi)與來(lái)自冷卻分離器并向下流動(dòng)的含水溶劑逆流接觸，上升的原料氣從水中完全提出。由于該工藝不蒸發(fā)氣體，因而可減少芳烴的排放。IFPEX—1工藝的操作費(fèi)用低。能量費(fèi)用占操作費(fèi)用的大部分。常用的三甘醇法需要一臺(tái)大的輸送高熱物料泵和再生裝置，耗能較多。而IFPIEX—1工藝不需要耗熱只要用一定的電量驅(qū)動(dòng)一臺(tái)小低壓泵。若以每千瓦小時(shí)的電費(fèi)為0．05美元及每百萬(wàn)大卡需要耗燃料費(fèi)12美元計(jì)算，與三甘醇法相比較，IFPIEX—

47、l每年可節(jié)約10萬(wàn)美元的操作費(fèi)用。</p><p><b>　　2.三甘醇工藝</b></p><p>　　目前天然氣脫水中應(yīng)用最多的是三甘醇工藝。在新概念的指導(dǎo)下，這項(xiàng)脫水工藝又有所發(fā)展。研究表明，結(jié)構(gòu)填料在壓力為6．89MPa或更大時(shí)進(jìn)行天然氣脫水表現(xiàn)出極佳的效果。ARCO油氣公司證實(shí)，在采用三甘醇脫水相同的工藝條件下，結(jié)構(gòu)填料能夠?qū)⑺囊?guī)模減小，容器重量減少，內(nèi)

48、部零件減少，費(fèi)用降低。目前已進(jìn)行了兩種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)填料測(cè)試。結(jié)構(gòu)填料提供了更大的吸收率、更高的處理量及較低的壓降。</p><p>　　甘醇脫水工藝的另一項(xiàng)改進(jìn)技術(shù)是使用異辛烷、甲苯等作為共沸劑的的Drizo法，其三甘醇貧液濃度可達(dá)99．998％，干氣露點(diǎn)可達(dá)—73℃，無(wú)氣體排放。美國(guó)Proses公司擁有的這項(xiàng)Proses技術(shù)，氣體處理越大，成本越低，世界上許多國(guó)家正在推廣這項(xiàng)技術(shù)。</p><

49、p><b>　　3.分子篩</b></p><p>　　分子篩能脫除天然氣中的水、硫化物和其他雜質(zhì)，也可用于酸性天然氣的干燥。目前許多天然氣田都使用分子篩干燥氣體。分子篩能將水脫除很低的水平。在分子篩干燥氣體時(shí)，同時(shí)吸附了硫化氫，但需注意，在有CO2存在時(shí)，H2S可能被催化反應(yīng)為碳基硫。</p><p>　　特殊的抗酸性分子篩的使用壽命長(zhǎng)，能保持其脫水能力。分子

50、篩用于氣體干燥不需要甘醇脫水那樣的預(yù)冷卻。隨著天然氣價(jià)格的上漲，許多酸性氣田要投入開(kāi)發(fā)，已考慮選擇用抗酸性分子篩干燥天然氣。</p><p><b>　　4.膜分離工藝</b></p><p>　　20世紀(jì)90年代美國(guó)天然氣研究院提出的膜分離工藝，是根據(jù)含有水蒸汽、溶解氣的流動(dòng)氣體通過(guò)聚合物薄膜發(fā)生的擴(kuò)散或滲透，由于不同氣體有不同的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)，氣體通過(guò)膜具有不同

51、的移動(dòng)速度，從而達(dá)到分離的目的。</p><p>　　工業(yè)上早期使用的氣體分離膜，成本高、分離能力低，大規(guī)模使用受到限制，隨著膜分離系統(tǒng)分離能力的改進(jìn)和費(fèi)用的降低，1987年P(guān)ermea公司工業(yè)上首先使用膜裝置干燥器來(lái)干燥壓縮空氣，能使壓縮空氣的含水量低于lppm。美國(guó)天然氣研究院及一些大型石油公司已研究開(kāi)發(fā)出了用于天然氣干燥的氣體分離膜和膜系統(tǒng)。</p><p>　　由于膜分離法天然氣脫

52、水裝置體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，減少了海上采油平臺(tái)建設(shè)的投資費(fèi)用。美國(guó)Grace公司利用卷式膜組件開(kāi)發(fā)了天然氣水分和酸性氣體脫除的工業(yè)試驗(yàn)裝置，并在加拿大等地現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了試驗(yàn)，取得了良好效果。近幾年來(lái)，挪威AirProducts公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出適用于海洋開(kāi)發(fā)平臺(tái)的天然氣脫水裝置。</p><p>　　膜分離技術(shù)是目前世界上比較先進(jìn)的技術(shù)之一，它具有易于操作、使用壽命長(zhǎng)、適應(yīng)范圍廣、安全可靠、能耗低等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外的膜

53、分離生產(chǎn)和研發(fā)技術(shù)已走在我國(guó)的前面，我國(guó)的天然氣行業(yè)雖然起步晚，但發(fā)展勢(shì)頭猛勁，更需要開(kāi)發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)的工藝方法。</p><p>　　2.2選用的工藝及其意義</p><p><b>　　2.2.1脫硫工藝</b></p><p>　　天然氣脫硫工藝的選擇需要考慮很多可變因素，概括起來(lái)有如下幾點(diǎn)：1.含硫天然氣的組成、所含雜質(zhì)的類(lèi)型和濃度；2.

54、脫硫后氣體凈化深度要求；3.酸性氣體加工要求；4.脫硫后氣體的溫度和壓力要求；5.處理氣體的量；6.脫除酸性氣體的選擇性要求；7.含硫天然氣中H2S與CO:的比率;8.建設(shè)提交和操作費(fèi)用。MDEA法是目前相對(duì)較好的脫硫工藝方法，它具有：1.對(duì)H2S和C02的反應(yīng)速率相差若干個(gè)數(shù)量級(jí)，具有很好的選擇吸收能力；2.對(duì)酸性氣體的吸收性好，兼有物理和化學(xué)吸收，溶劑負(fù)載量大，凈化度高；3.在各種醇胺液中，MDEA溶液與酸性氣體的溶解熱最低，吸收與

55、再生間溫差小，再生溫度低，故能耗低;4.穩(wěn)定性好，使用中很少發(fā)生降解，對(duì)碳鋼基本無(wú)腐蝕；5.MDEA溶液蒸汽壓低，吸收酸性氣體溶劑損失小，工業(yè)裝置上溶解的年更換率為2%一3%。胺液脫除是所有的脫硫方法用完之后才被采用的，以15-20的TPD的選擇性胺液脫硫是很復(fù)雜的，且取決于當(dāng)?shù)氐膲毫Γ瑴囟群土蚧瘹涞母g能力，而成本因素則是MDEA成為最常用的吸收溶劑的一個(gè)重要因素。MEA ， MDEA（甲基二乙醇胺）和許多其他化學(xué)溶劑也是特殊的胺化學(xué)

56、溶劑，二氧</p><p>　　綜上所述，本文擬采用MDEA法選擇性脫硫工藝作為本文的研究對(duì)象。</p><p><b>　　2.2.2脫水工藝</b></p><p>　　目前天然氣脫水中應(yīng)用最多的是三甘醇工藝。在新概念的指導(dǎo)下，這項(xiàng)脫水工藝又有所發(fā)展。研究表明，結(jié)構(gòu)填料在壓力為6．89MPa或更大時(shí)進(jìn)行天然氣脫水表現(xiàn)出極佳的效果。ARCO油

57、氣公司證實(shí)，在采用三甘醇脫水相同的工藝條件下，結(jié)構(gòu)填料能夠?qū)⑺囊?guī)模減小，容器重量減少，內(nèi)部零件減少，費(fèi)用降低。目前已進(jìn)行了兩種類(lèi)型的結(jié)構(gòu)填料測(cè)試。結(jié)構(gòu)填料提供了更大的吸收率、更高的處理量及較低的壓降。故本次擬設(shè)計(jì)采用三甘醇作為脫水劑。</p><p>　　2.3選定方案的主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　1.根據(jù)生產(chǎn)的方法來(lái)確定精制方案。</p><p>　　2.

58、對(duì)天然氣脫硫脫水車(chē)間進(jìn)行工藝計(jì)算，對(duì)主題設(shè)備進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)最優(yōu)的工藝流程，使天然氣被充分凈化，且MDEA溶液和TEG溶液達(dá)到最高的回收率。</p><p>　　3.對(duì)天然氣脫硫和脫水的吸收塔進(jìn)行設(shè)計(jì)并畫(huà)出其設(shè)備圖，然后畫(huà)出天然氣脫硫脫水車(chē)間的工藝流程圖。</p><p>　　4.總結(jié)本文的研究結(jié)果，并提出建議并編輯說(shuō)明書(shū)。</p><p><b>　　2.

59、4生產(chǎn)制度</b></p><p>　　本車(chē)間為間歇操作、連續(xù)生產(chǎn)的車(chē)間，每年以300天、7200小時(shí)計(jì)，每日三班，每班8小時(shí)的連續(xù)生產(chǎn)。</p><p>　　2.5主要原料及其規(guī)格</p><p>　　表2.2 原料氣規(guī)格表</p><p><b>　　2.6產(chǎn)品規(guī)格 </b></p><

60、;p>　　設(shè)計(jì)要求凈化氣氣質(zhì)條件：H2S≤20mg/m3，CO2含量≤3% 。[8]</p><p>　　2.7生產(chǎn)方法及工藝流程</p><p>　　2.7.1脫硫工藝流程概述</p><p><b>　　1.工藝參數(shù)的估計(jì)</b></p><p>　　凈化氣出吸收塔的溫度估計(jì)：一般比原料氣進(jìn)吸收塔溫度高8-17

61、℃或比貧液溫度高0-8℃。這里取比原料氣溫度高14.1℃即：35℃。</p><p>　　吸收塔塔底富液溫度的估計(jì)：由于MDEA吸收H2S的過(guò)程是放熱過(guò)程，該溫度比一般入口氣高10-25℃，這里取14.50℃，則富MDEA溶液為34℃。</p><p>　　離開(kāi)換熱器的富液溫度估計(jì)：為減輕腐蝕和富液酸氣的解吸，一般貧富液不需要大面積的換熱，設(shè)計(jì)時(shí)溫度一般取55-94℃。這里取60℃。<

62、;/p><p><b>　　2.過(guò)程描述</b></p><p>　　溫度為25℃，壓力為5480KPa的原料氣先經(jīng)過(guò)入塔分離器，除去天然氣中夾帶的液體和固體顆粒；然后氣體進(jìn)入吸收塔底部，與41.82℃的MDEA溶液逆流相接觸，脫除其中的硫化氫。從塔底出來(lái)的富MDEA溶液先經(jīng)過(guò)閃蒸罐，使富液中夾帶的雜質(zhì)閃蒸出來(lái)，再經(jīng)過(guò)換熱器使富液的溫度升到60℃后進(jìn)入再生塔，使之與逆流的

63、蒸汽及氣提氣相接觸，從而解吸出富液中的H2S。[8]從再生塔底部出來(lái)的貧液經(jīng)過(guò)冷卻器冷卻至41.82℃后進(jìn)入吸收塔上端，進(jìn)行吸收—再生的循環(huán)過(guò)程。從塔頂出來(lái)的達(dá)到凈化要求的35℃凈化氣完成此工藝。</p><p><b>　　3.工藝流程簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　圖2.1 天然氣脫硫流程簡(jiǎn)圖</p><p>　　入口分離器；2—吸收塔；

64、3—閃蒸罐；4水冷器；5—增壓泵；6—貧富換熱器；</p><p>　　7—再生塔；8—重沸器；9—冷凝器；10—回流泵；11—回流罐； </p><p>　　4.主要設(shè)備工藝參數(shù)的選擇</p><p>　　表2.3 操作參數(shù)表</p><p>　　5. MDEA法的一般操作問(wèn)題</p><p><b>　　

65、(1)腐蝕</b></p><p>　　在醇胺法裝置的操作中，最嚴(yán)重的問(wèn)題是腐蝕，這一問(wèn)題已引起了廣泛的注意。</p><p>　　醇胺系統(tǒng)主要的腐蝕劑是酸性氣體本身。特別在使用MDEA溶液的裝置中，腐蝕隨著溶液中酸性氣體濃度的增加而增強(qiáng)。游離的或化合的CO2能引起嚴(yán)重腐蝕，而在高溫以及有水存在時(shí)尤其嚴(yán)重。</p><p>　　H2S像酸一樣地與碳鋼作用

66、，隨后形成不溶的硫化亞鐵。硫化亞鐵在金屬表面上形成膜，但此膜粘附得并不緊密，所以對(duì)進(jìn)一步腐蝕起的保護(hù)作用不大。同時(shí)發(fā)現(xiàn)在主要處理CO2的裝置中，有很少H2S存在時(shí)，的確可以減少腐蝕作用。第二個(gè)重要的腐蝕劑是溶劑的分解產(chǎn)物。這種分解產(chǎn)物是溶劑和進(jìn)料氣體組分的不可逆造成的。在過(guò)程循環(huán)的某些部分，由于存在氧與溶液接觸，也會(huì)促使某種情況的嚴(yán)重腐蝕。溶液中的懸浮固體即硫化鐵的侵蝕，以及溶液在換熱器管子和管路中高速流動(dòng)，都會(huì)加快腐蝕。在此條件下，阻

67、止了硫化鐵的形成，并且鐵由于和H2S反應(yīng)而被連續(xù)的脫落下來(lái)。</p><p>　　為減輕腐蝕作用，通常采用以下幾種措施：1.再沸器中溶液的溫度與再沸器中所用蒸氣的溫度盡可能低。2.避免用高溫載熱體，以使金屬壁面的溫度維持最低。3.壓力再生而產(chǎn)生的高溫會(huì)引起再沸器的壓力應(yīng)維持得盡可能低些。4.為了防止氧氣進(jìn)入系統(tǒng)，使所有會(huì)暴露在大氣的溶液界面上有一層惰性氣體覆蓋，并使泵的入口處維持適當(dāng)正壓。5.連續(xù)除去懸浮固體與分

68、解產(chǎn)物往往有助于降低腐蝕作用。6.在某些情況下，在循環(huán)胺液中加入苛性鈉，可使腐蝕顯著減輕。7.使用腐蝕抑制劑，包括高分子胺和重金屬鹽。[4]</p><p><b>　　(2)發(fā)泡</b></p><p>　　在吸收塔中，常常會(huì)遇見(jiàn)醇胺溶液的發(fā)泡問(wèn)題，而且在解吸塔中也可能發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起沖塔。發(fā)泡通常是由于溶液中的雜質(zhì)引起的。溶液發(fā)泡會(huì)導(dǎo)致脫硫裝置處理能力嚴(yán)重下降，

69、胺液再生不合格，脫硫效率達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，凈化氣中H2S含量超標(biāo)，溶液損失增加等。解決辦法通常有：1.必須對(duì)原料氣在吸收塔前進(jìn)行分離，以除去游離液體。2.保持貧胺液的溫度比進(jìn)口氣高5～10℃，可以防止進(jìn)口氣中的輕質(zhì)烴組分凝結(jié)下來(lái)。3.溶液中的固體顆?？梢越璺至鬟B續(xù)過(guò)濾方式而除去。</p><p>　　2.7.2脫水工藝流程概述</p><p><b>　　1.過(guò)程描述</b&

70、gt;</p><p>　　三甘醇脫水由高壓吸收系統(tǒng)及低壓再生系統(tǒng)兩部分組成。來(lái)自脫硫裝置的濕凈化天然氣經(jīng)原料分離器自吸收塔下部進(jìn)入吸收塔，由于進(jìn)入吸收塔的氣體不允許含有游離液體（水與液烴）、化學(xué)劑、壓縮機(jī)潤(rùn)滑油及泥沙等物，所以，濕天然氣進(jìn)入裝置后，先經(jīng)過(guò)進(jìn)口氣滌器除去游離液體和固體雜質(zhì)。如果天然氣中雜質(zhì)過(guò)多，還要采用過(guò)濾分離器。進(jìn)口氣滌器頂部設(shè)有捕霧氣（除沫器），用來(lái)脫除出口氣體中攜帶的液滴。</p>

71、;<p>　　由進(jìn)口氣滌器頂部分出的濕天然氣進(jìn)入吸收塔底部，向上通過(guò)各層塔板，與向下流過(guò)各層塔板的甘醇溶液逆向接觸時(shí)，使氣體中的水蒸氣被甘醇溶液所吸收。吸收塔頂部設(shè)有捕霧氣（除沫器），用來(lái)脫除出口氣中攜帶的甘醇溶液液滴，減少甘醇損失。離開(kāi)吸收塔的干氣經(jīng)過(guò)氣體/貧甘醇換熱器（貧甘醇冷卻器），用來(lái)冷卻進(jìn)入吸收塔的甘醇貧液（貧甘醇）。然后，經(jīng)產(chǎn)品氣分離后，調(diào)壓、計(jì)量后進(jìn)入管道外輸。</p><p>　　經(jīng)

72、氣體/貧甘醇換熱器冷卻后的貧甘醇進(jìn)入吸收塔頂部，由頂層塔板依次經(jīng)各層踏板流至底層塔板。底層塔板的溢流管上裝有液封槽，用以對(duì)塔板進(jìn)行液封。吸收了天然氣中水蒸氣的甘醇溶液（富甘醇）從吸收塔底流出，先經(jīng)高壓過(guò)濾器除去由進(jìn)料氣帶入的固體雜質(zhì)，再與再生好的熱甘醇貧液（熱貧甘醇）換熱后進(jìn)入閃蒸分離器（閃蒸罐），經(jīng)過(guò)低壓閃蒸分離，分出被甘醇溶液吸收的烴類(lèi)氣體。</p><p>　　從閃蒸分離器底部排出的富甘醇依次經(jīng)過(guò)纖維過(guò)濾器

73、（固體過(guò)濾器）和活性炭過(guò)濾器除去甘醇溶液在吸收塔中吸收與攜帶過(guò)來(lái)的少量固體、液烴化學(xué)劑及其它雜質(zhì)。這些雜質(zhì)可以引起甘醇溶液氣泡、堵塞再生系統(tǒng)的精餾柱（通常是填料柱），還可使重沸器的火管結(jié)垢。由纖維過(guò)濾器和活性炭過(guò)濾器來(lái)的富甘醇經(jīng)貧/富甘醇換熱器預(yù)熱后，進(jìn)入重沸器上部的精餾柱中。精餾柱一般充填陶瓷的英特洛克斯（Intalox）填料。富甘醇在精餾柱內(nèi)向下流入重沸器時(shí)，與由重沸器中氣化上升的熱甘醇蒸汽和水蒸氣接觸，進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)。精餾柱頂部裝

74、有回流冷凝器，以在精餾柱頂部產(chǎn)生部分回流。回流冷凝器可以采用空氣冷卻，也可以采用冷的富甘醇冷卻。從富甘醇中氣化的水蒸氣，最后從精餾柱頂部排至大氣中。</p><p>　　從精餾柱流入重沸器的富甘醇，在重沸器中被加熱到177～204℃左右，以便充分脫除所吸收的水蒸氣，并使甘醇溶液中的甘醇濃度提濃到99%（w）以上。再生好的熱貧甘醇由重沸器流經(jīng)貧/富甘醇換熱器等冷換設(shè)備進(jìn)行冷卻。當(dāng)采用裝有換熱盤(pán)管的緩沖罐時(shí)，熱貧甘醇

75、則由重沸器的溢流管流入緩沖罐中，與流經(jīng)緩沖罐內(nèi)換熱盤(pán)管的冷富甘醇換熱。緩沖罐也起甘醇泵的供液罐作用。離開(kāi)貧/富液換熱器（或緩沖罐）的貧甘醇經(jīng)甘醇泵加壓后去氣體/貧甘醇換熱器進(jìn)一步冷卻，然后再進(jìn)入吸收塔頂部循環(huán)使用。</p><p><b>　　2.主要設(shè)備作用</b></p><p>　　甘醇泵：輸送設(shè)備，輸送貧甘醇入吸收塔。</p><p>

76、　　再沸器：加熱富液，進(jìn)行蒸餾。</p><p><b>　　緩沖罐：儲(chǔ)存液體</b></p><p>　　過(guò)濾器：除去TEG溶液中的固體粒子和溶解性雜質(zhì)。溶液中固體含量應(yīng)低于0.01％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，以防止磨損泵、堵塞換熱設(shè)備、污染塔盤(pán)或填料、導(dǎo)致溶液發(fā)泡。</p><p>　　貧液冷卻器：冷卻貧甘醇以達(dá)到需要的溫度</p>&l

77、t;p>　　貧/富液換熱器：控制進(jìn)閃蒸罐和過(guò)濾器的富液溫度，并回收貧液的熱量。一般讓富液升溫至148℃左右進(jìn)再生塔，以減輕重沸器的熱負(fù)荷。</p><p>　　原料氣分離器：分離原料氣夾帶的固體或液滴。如砂子、管線(xiàn)腐蝕產(chǎn)物、液烴以及井下作業(yè)用的化學(xué)藥劑等。</p><p><b>　　3.保持甘醇潔凈</b></p><p>　　防止或減

78、緩甘醇損失過(guò)大和設(shè)備腐蝕的關(guān)鍵是保持甘醇潔凈，實(shí)際上，甘醇在使用過(guò)程中將會(huì)受到各種污染，具體方法如下：1.氧氣串入系統(tǒng)：含有氧氣會(huì)使甘醇氧化變質(zhì)，生成腐蝕性有機(jī)酸，上部空間應(yīng)該采用微正壓的干氣或氮?dú)庖悍猓?.降解：富甘醇再生時(shí)，溫度過(guò)高會(huì)降解變質(zhì)。重沸器的溫度低于℃；3.PH值降低：當(dāng)天然氣中有硫化氫或二氧化碳時(shí)，通常應(yīng)先脫硫，后脫水。如果酸性天然氣先脫水，用來(lái)脫水的甘醇就會(huì)呈現(xiàn)酸性并具有嚴(yán)重的腐蝕性；4.鹽污染：鹽分沉積在重沸器火管表

79、面可以產(chǎn)生熱斑并使火管燒穿，還可以建廢甘醇復(fù)活設(shè)施或離子交換樹(shù)脂床層，生成的水應(yīng)經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)濾器分出，以防止其進(jìn)入吸收塔內(nèi)；5.起泡：吸收塔內(nèi)氣體流速過(guò)高是甘醇起泡的物理原因，甘醇被固體雜質(zhì)、鹽分、緩蝕劑和液烴污染，則是其起泡的化學(xué)原因。</p><p><b>　　3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 </b></p><p>　　3.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析說(shuō)明</p><p

80、>　　3.1.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)依據(jù)</p><p>　　本技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析主要依據(jù)國(guó)家紀(jì)委頒發(fā)的計(jì)算[1987]1359號(hào)《關(guān)于印發(fā)建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)的通知》以及1988年有國(guó)家經(jīng)委印發(fā)試行的《工業(yè)企業(yè)技術(shù)改造項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法教程》，同時(shí)參照了化工部有關(guān)文件的規(guī)定確定的。</p><p>　　3.1.2生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案</p><p>　　生產(chǎn)規(guī)模：日處理量

81、100萬(wàn)方天然氣</p><p>　　產(chǎn)品方案：全部用于供應(yīng)生活用氣</p><p><b>　　3.1.3實(shí)施進(jìn)度</b></p><p>　　本項(xiàng)目擬半年建成，生產(chǎn)期按20年計(jì)算，整個(gè)計(jì)算期為21.5年。</p><p>　　3.1.4總投資估算</p><p><b>　　3.1.

82、4.1投資</b></p><p>　　基本建設(shè)投資5000萬(wàn)元，資金全部由信托公司和財(cái)政貸款，利息13.5%。</p><p>　　3.1.4.2流動(dòng)資金估算</p><p>　　流動(dòng)資金按總成本的25%計(jì)，為1250萬(wàn)元，向財(cái)政貸款，利息13.5%。</p><p>　　3.1.4.3職工人數(shù)及工資總額</p>

83、<p>　　本項(xiàng)目職工定員為30人，根據(jù)勞動(dòng)局工資管理?xiàng)l例，工資額按每人每年40000元計(jì)算。</p><p><b>　　3.2財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)</b></p><p>　　3.2.1生產(chǎn)成本估算</p><p>　　3.2.1.1原料成本</p><p>　　按生產(chǎn)費(fèi)用要素直接計(jì)算天然氣脫硫脫水的成本</p&

84、gt;<p>　　表3.1 原料成本估算表</p><p>　　3.2.1.2燃燒動(dòng)力費(fèi)</p><p>　　年燃燒動(dòng)力費(fèi)為100萬(wàn)元</p><p>　　3.2.1.3固定資產(chǎn)原值</p><p>　　固定資產(chǎn)形成率按90%計(jì)</p><p>　　固定資產(chǎn)原值=基本建設(shè)投資×90%=50000

85、×90%=45000萬(wàn)元</p><p>　　3.2.1.4銷(xiāo)售費(fèi)</p><p>　　根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查得，天然氣的價(jià)格為2.05元/m3</p><p>　　故年銷(xiāo)售收入=2.05×3.48×107=7000萬(wàn)元</p><p>　　銷(xiāo)售費(fèi)按銷(xiāo)售收入的1%計(jì)，則銷(xiāo)售費(fèi)=7000×1%=70萬(wàn)元</p

86、><p>　　表3-2 總成本估算表</p><p><b>　　單位：萬(wàn)元</b></p><p><b>　　3.3贏利分析</b></p><p>　　社會(huì)折現(xiàn)率：該參數(shù)與銀行貸款利息有關(guān)，現(xiàn)在工業(yè)貸款利率為13.5%，故取社會(huì)折現(xiàn)率為13.5%。</p><p>　　由前

87、面知，此項(xiàng)目初始投資為5億元，年銷(xiāo)售收入為7000萬(wàn)元，年折舊費(fèi)為58.5萬(wàn)元，計(jì)算期為14年，年經(jīng)營(yíng)成本1152萬(wàn)元，綜合稅率為50%，計(jì)算內(nèi)部收益率(IRR)為：</p><p>　　(1)方案第t年(t=1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14)的凈現(xiàn)金流量CFt為：</p><p>　　CFt=(7000-1152-58.5)×(1-50%)+58

88、.5=2953.25萬(wàn)元</p><p>　　而方案第零年的凈現(xiàn)金流量CF0為：</p><p>　　CF0=-5000萬(wàn)元</p><p>　　(2)對(duì)應(yīng)于收益率I的方案凈現(xiàn)值計(jì)算公式為：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　(3)取不同的收益率進(jìn)行試算</p>

89、;<p>　　i1=64%,NPV1=3.975萬(wàn)元</p><p>　　i2=65%,NPV2=-2.678萬(wàn)元</p><p>　　由計(jì)算結(jié)果知，令i1=64%,i2=65%,則有NPV1=3.975萬(wàn)元，NPV2=-2.678萬(wàn)元，i2-i1=1%，說(shuō)明滿(mǎn)足線(xiàn)性插值法條件。</p><p>　　(4)用線(xiàn)性插值法求IRR</p>&

90、lt;p>　　IRR=64%+(64%-65%)×3.975/(3.975+2.678)=63.4%</p><p>　　由于IRR=63.4%>14.5%，說(shuō)明該項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上是合算的，方案可接受。</p><p><b>　　4.節(jié)能優(yōu)化</b></p><p><b>　　4.1最優(yōu)化方法</b>

91、</p><p>　　在工程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)、科學(xué)試驗(yàn)和計(jì)劃管理等許多方面，人們總想采取各種措施以最小的代價(jià)獲得最大的效益。對(duì)于這類(lèi)問(wèn)題，人們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的數(shù)學(xué)歸納和提煉，形成了最優(yōu)化理論。優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法用于工程設(shè)計(jì)是在60年代后期開(kāi)始的，國(guó)內(nèi)則從70年代中期才開(kāi)始有關(guān)研究。對(duì)于工程領(lǐng)域而言，最優(yōu)化就是以降低生產(chǎn)成本或增加利潤(rùn)為主要目標(biāo)，同時(shí)考慮自然環(huán)境保護(hù)、過(guò)程的安全性和可靠性等因素。[10]雖然最優(yōu)化方法發(fā)展歷

92、史不長(zhǎng)，但進(jìn)步非?？欤瑑?yōu)化設(shè)計(jì)理論、方法在飛機(jī)、運(yùn)輸、石油、電力等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，取得了顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益。該方法不僅可以降低工程投資費(fèi)用、縮短設(shè)計(jì)周期，而且使設(shè)計(jì)者從大量繁瑣的計(jì)算中解脫出來(lái)，大大提高設(shè)計(jì)效率，降低設(shè)計(jì)成本。</p><p>　　4.2優(yōu)化問(wèn)題求解方法</p><p>　　上世紀(jì)50年代以前用于解決最優(yōu)化問(wèn)題的數(shù)學(xué)方法僅限于古典的微分法。</p>&l

93、t;p>　　近來(lái)，由于微型電子計(jì)算機(jī)發(fā)展和實(shí)際需要，最優(yōu)化理論和方法得到了飛速發(fā)展。根據(jù)目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)特點(diǎn)，優(yōu)化問(wèn)題可分為線(xiàn)性規(guī)劃和非線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題。性規(guī)劃問(wèn)題的方法已相當(dāng)成熟，通常采用單純形法。求解非線(xiàn)性問(wèn)題的方法分為兩大類(lèi):</p><p><b>　　1.間接優(yōu)化方法</b></p><p>　　即按照目標(biāo)函數(shù)極值點(diǎn)的必要條件，用數(shù)學(xué)分析的方法求或者按照充分

94、條件和問(wèn)題的實(shí)際物理意義間接地確定最優(yōu)解。</p><p><b>　　2.直接尋優(yōu)方法</b></p><p>　　它利用函數(shù)在某一局部區(qū)域的性質(zhì)或一些已知點(diǎn)的數(shù)值，定下一步計(jì)算的點(diǎn)，這樣一步步搜索、逼近，最后達(dá)到最優(yōu)點(diǎn)。雖然優(yōu)化問(wèn)題的求解方法種類(lèi)很多，但它的一般求解步驟可以分為:</p><p>　　(1) 對(duì)過(guò)程進(jìn)行分析，列出全部過(guò)程變量

95、。</p><p>　　(2) 確定優(yōu)化目標(biāo)，建立目標(biāo)函數(shù)與過(guò)程變量之間的關(guān)系。</p><p>　　(3) 建立優(yōu)化過(guò)程的數(shù)學(xué)模型和外部約束，確定優(yōu)化決策變量。</p><p>　　(4) 如果優(yōu)化問(wèn)題過(guò)于復(fù)雜，則需要將系統(tǒng)分成若干個(gè)子系統(tǒng)分別進(jìn)行優(yōu)化，或目標(biāo)函數(shù)和模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。</p><p>　　(5) 選用合適的計(jì)算方法進(jìn)行求解，并對(duì)

96、得到的最優(yōu)解進(jìn)行檢驗(yàn)。</p><p><b>　　5. 工藝計(jì)算</b></p><p>　　5.1天然氣氣質(zhì)條件與要求</p><p>　　1. 濕氣處理量：100×104 Nm3/d </p><p>　　2. 濕氣溫度、壓力</p><p>　　原料氣溫度：25℃；原料氣壓力：5

97、480Kpa</p><p><b>　　5.2脫硫工藝計(jì)算</b></p><p>　　5.2.1進(jìn)料量的計(jì)算</p><p>　　由原料氣的組成和平均摩爾質(zhì)量計(jì)算公式5-1可計(jì)算出進(jìn)塔原料氣的平均摩爾質(zhì)量：</p><p><b>　　(5.1) </b></p><p>

98、;　　式中：——平均摩爾質(zhì)量，</p><p><b>　　——組分的摩爾組成</b></p><p>　　——組分的摩爾質(zhì)量，</p><p>　　表5.1進(jìn)塔的平均摩爾質(zhì)量計(jì)算</p><p>　　故塔底原料氣平均摩爾質(zhì)量：</p><p>　　則將處理量轉(zhuǎn)化為小時(shí)處理量為：</p>

99、;<p>　　式中：?jiǎn)挝徊蛔魈貏e說(shuō)明時(shí)表示，即在0℃，1atm 時(shí)的氣體體積，以后計(jì)算時(shí)都按照此標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　在標(biāo)準(zhǔn)狀況下（ 0℃ 1atm ）1氣體的體積為，則一般在壓力，溫度下的體積由一下公式得：</p><p><b>　　(5.2)</b></p><p><b>　　(5.3)</

100、b></p><p>　　式中：T——溫度 0℃</p><p><b>　　P——壓強(qiáng) </b></p><p>　　N——?dú)怏w的物質(zhì)的量 </p><p>　　V——?dú)怏w的體積 </p><p>　　Q——?dú)怏w的體積流量 </p><p>　　F

101、——?dú)怏w的摩爾流量 </p><p>　　5.2.2吸收塔物料衡算和熱量衡算</p><p>　　5.2.2.1計(jì)算依據(jù) </p><p>　　1．塔氣的組成由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可得，由組成可求得各組分的流量。</p><p>　　2．來(lái)自預(yù)分離器的原料氣進(jìn)入吸收塔的溫度：25℃，壓力4.5。出塔凈化氣的溫度與進(jìn)塔貧胺液溫度差不多，假設(shè)35℃，則出

102、塔壓力為4.47。</p><p>　　3．入塔胺液（MDEA）的溫度：34℃，質(zhì)量分?jǐn)?shù)45％。</p><p>　　4．出塔凈化氣中硫化氫的含量≤20mg/m3，二氧化碳≤3％（V）注：％（V）表示體積百分?jǐn)?shù)</p><p>　　5.2.2.2物料衡算</p><p>　　1.吸收塔進(jìn)口原料氣各組分的流量</p><p&

103、gt;　　組分：組成總摩爾流量=各組分摩爾質(zhì)量各組分質(zhì)量</p><p>　　表5.2原料氣各組分的摩爾質(zhì)量</p><p><b>　　H2S：</b></p><p><b>　　CO2：</b></p><p><b>　　N2： </b></p><

104、p><b>　　C1：</b></p><p><b>　　C2：</b></p><p><b>　　C3：</b></p><p><b>　　C4：</b></p><p><b>　　C5：</b></p>

105、<p>　　C6： </p><p><b>　　He：</b></p><p>　　2.塔頂加入胺液量的計(jì)算</p><p>　　當(dāng)H2S的分壓： Ps=0.00968×4.5Mpa=0.044Mpa</p><p>　　當(dāng)CO2的分壓： Ps=0.0252×4.5

106、Mpa=0.113Mpa</p><p>　　由于MDEA對(duì)CO2選擇性吸收，吸收因子為2～3.5，由經(jīng)驗(yàn)值取3。故</p><p>　　故脫除的摩爾分?jǐn)?shù)為：0.33327×0.0252=0.00839</p><p>　　脫除酸氣量： 1861.6×0.0839+1861.1×0.00968=18.02Kmol/h</p>

107、<p>　　MDEA的酸氣負(fù)荷由《天然氣處理與加工》可查得在0.3～0.58之間，取N=0.4[2]</p><p>　　則MDEA的循環(huán)量：</p><p><b>　　總的胺液循環(huán)量：</b></p><p>　　由經(jīng)驗(yàn)公式，45﹪MDEA的密度：</p><p><b>　?。ǎ?lt;/b

108、></p><p>　　T按照吸收塔的平均溫度38℃計(jì)算：</p><p>　　若考慮胺液的損失，胺液的循環(huán)量為 即：</p><p>　　3.塔底富液的組成及流量</p><p>　　天然氣惰性氣體組分在胺液中的溶解量，由經(jīng)驗(yàn)值可得甲烷和乙烷的溶解度約為：0.85估算。</p><p>　　即溶解于胺液的甲

109、烷和乙烷為：</p><p>　　則塔底富液中各組分的含量為：</p><p>　?。?（全部被吸收）</p><p><b>　?。?</b></p><p>　?。?</p><p>　?。?</p><p>　

110、?。?</p><p>　　、、、在原料氣中的含量少故在計(jì)算是忽約。</p><p>　　4.出塔氣的組成和流量算</p><p>　　干氣組成：除上述吸收了的則為出塔干氣的流量</p><p>　?。?</p><p>　?。?</p><p&

111、gt;　?。?</p><p>　　： </p><p>　?。?</p><p>　　： </p><p>　?。?</p><p>　　： </p><p>　?。?

112、 </p><p><b>　　干氣的總量為：</b></p><p>　　32.84+27.59+1627.7+68.15+12.29+5.6+2.36+3.31+0.558+9.31=1834.69</p><p><b>　　根據(jù)安施尼方程式：</b></p><p><

113、b>　　(5.4)</b></p><p>　　式中，P——飽和蒸汽壓，mmHg</p><p><b>　　T——溫度，℃</b></p><p>　　A，B，C——安施尼常數(shù)</p><p>　　由天然氣加工工程查得水和MDEA的A、B、C、見(jiàn)表5.3[11]</p><p>

114、;　　表5.3水和MDEA安施尼常數(shù)</p><p>　　34℃時(shí)將A、B、C帶入5-4式可得飽和蒸汽壓為：</p><p><b>　　水： </b></p><p><b>　　MDEA：</b></p><p>　　表5.4吸收塔的物料衡算匯總</p><p>　　5

115、.2.2.3熱量衡算</p><p>　　1.入塔氣帶入的熱量</p><p>　　表5.5原料氣組分熱容參數(shù)</p><p>　　各組分在25℃的摩爾熱容：</p><p><b>　　(5.5)</b></p><p>　　式中：Cp——?dú)怏w熱容，</p><p>　　

116、根據(jù)上述數(shù)據(jù)和熱容計(jì)算公式，可計(jì)算出氣體在0℃，25℃，34℃，43℃時(shí)的熱容見(jiàn)下表5.6</p><p><b>　　表5.6熱容計(jì)算值</b></p><p>　　根據(jù)表5.3可計(jì)算出各溫度段的平均熱容見(jiàn)表5.7</p><p><b>　　表5.7平均熱容</b></p><p>　　入塔原料

117、氣帶入的熱量：</p><p>　　Q1=(18.02×33.11815+46.91×97.1479+28.85×29.018+1673.8×34.24075+69.25×51.0633+12.29×72.4432+5.6×97.4072)×(25-0)=1.70×106 </p><p>　　2.入

118、塔胺液帶入的熱量：由45％MDEA的熱容：</p><p>　　式中Cp——45％MDEA的熱容，KJ/(KJ·K) </p><p><b>　　T——溫度</b></p><p><b>　　34℃時(shí)熱容為：</b></p><p><b>　　KJ/(KJ·K)&

119、lt;/b></p><p>　　Q2= 13204.2×3.54×(T-0)=1.72×106KJ/h</p><p>　　3.塔頂凈化氣帶出的熱量：</p><p>　　Q3=(0×33.212+32.84×101.6+27.59×29.043+1672.29×34.53+68.15&#

120、215;51.65+12.29×73.32+5.6×98.514)×(34-0)=2.24×106KJ/h</p><p><b>　　4.反應(yīng)熱容熱解</b></p><p>　　由《天然氣凈化工藝》查得：</p><p>　　、、MDEA的反應(yīng)熱分別為： </p><p>

121、　　Q4=18.02×41.02＋14.07×61.5=1599MJ=1.60×106KJ</p><p><b>　　5.出塔熱量</b></p><p>　　Q5=14520.28×3.5355×(t-0)</p><p>　　由熱量守衡：Q1+Q2 +Q4 =Q3 +Q5將前面計(jì)算得到的

122、代入即可計(jì)算得：吸收塔底富液溫度為t=54.15℃,即 t=55℃</p><p><b>　　5.2.3閃蒸計(jì)算</b></p><p>　　5.2.3.1計(jì)算依據(jù)</p><p>　　1.閃蒸壓力：0.5Mpa, 溫度60℃。</p><p>　　2.進(jìn)口物料來(lái)自貧富換熱器與吸收塔的富液相同，溫度60℃。</