胺液净化技术研究与应用

某天然气净化厂的脱硫脱碳装置采用46%的MDEA和1%的DEA混合胺液脱除原料天然气中酸性气体,吸收了酸性气体的胺液经过闪蒸、过滤、换热、加热再生后循环使用。运行过程中,由于受胺液降解、腐蚀产物、烃类凝液或气田各种缓蚀剂等因素影响,杂质的积累导致胺液发泡,进而造成净化气指标超标、胺液损耗增加、装置处理能力下降,影响了装置平稳运行。文中介绍了该厂采用高效深度净化技术进行实验,对此技术应用前后的运行数据进行对比并分析了其特点。此项技术的应用降低了溶液发泡频次,保证了装置的平稳运行,可为同类装置提供借鉴。

常温法组合工艺在零散气BOG提氦中的应用研究

针对零散气橇装LNG装置BOG中氦资源回收工艺,在调研国内外常温法提氦工艺技术的基础上,创新性提出了膜分离+变压吸附进行氦气回收的工艺路线。采用模拟计算的方法,对4种工艺的特点和适应性进行了对比分析;建立试验装置,对不同的膜组件进行了不同原料气氦含量、不同进膜压力、不同进膜流量下的试验研究。与传统深冷法提氦工艺相比,常温法提氦的工艺流程缩短、单位产品能耗降低、投资成本明显减少,能较好地适应零散气BOG中氦资源回收的场景。

LNG冷能利用技术研究进展

液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)冷能利用有利于中国冷产业低碳转型和健康发展。总结了LNG冷能用于发电、空气分离、液态CO_(2)与干冰制备、冷藏与制冰及冷冻海水淡化、食品冷加工、梯级利用等技术的典型研究成果和产业化实施情况。在此基础上,分析得出目前LNG冷能利用存在利用率低、投产项目单一等局限性。展望了以LNG冷能为核心,耦合闪蒸气(Boil-off Gas,BOG)燃烧发电、电压缩制冷、蓄冷及光伏发电和综合供能站等多种能源供给技术,以实现多能互补、储能调峰、智能调控、综合供能,形成特色区域冷产业集群,推动分布式产业协同发展的格局。

氨水改性活性炭吸附-水合耦合储存甲烷实验研究

活性炭可以通过碱改性的方法有效提高其对客体分子的储存能力。针对适于吸附-水合耦合储存甲烷的椰壳活性炭进行改性,以氨水为改性剂制备了改性活性炭,对比研究了活性炭改性前后的孔隙结构、表面化学变化及其对甲烷储存性能的影响。表征结果表明:氨改性增加了活性炭的比表面积和微孔容积,并减小了平均孔径;改性还影响了活性炭表面官能团组成,降低了活性炭表面O(氧)元素含量并略微增加了N(氮)元素含量,降低了活性炭表面的极性和亲水性。以原炭和NaOH(氢氧化钠)改性炭为对照组,进行甲烷储量实验和动力学实验,发现用体积分数为0.4%浓氨水改性效果最好,在1℃、8 MPa温压条件下储量能达到16.99 mmol/g,是未改性时的1.2倍,且动力学优秀,诱导时间最短为19 min。

甲烷中四氢噻吩气体标准物质制备及应用

目的为天然气加臭剂的测量活动提供可追溯性,以保证检测结果的准确可靠。方法采用称量法研制了摩尔分数为1.00~20.00μmol/mol的甲烷中四氢噻吩气体标准物质,考查了该气体标准物质的均匀性和稳定性。依据该标准物质建立了硫化学发光检测器气相色谱仪(GC-SCD)测定甲烷中四氢噻吩的方法。结果制得的气体标准物质相对扩展不确定度为2%,k=2,国家标准物质证书编号为GBW(E)062460,采用GC-SCD测定甲烷中四氢噻吩的方法,在摩尔分数为0~5.00μmol/mol的范围内,线性良好,相关系数r=1.000,检出限低至0.03μmol/mol,并应用于天然气样品的测试,7次测量的相对标准偏差为2.1%~3.4%。结论基于有证标准物质进行量值溯源的GC-SCD测定甲烷中四氢噻吩的方法准确可靠,为天然气中加臭剂四氢噻吩的测量提供技术保障。

FPLNG预处理及液化一体化工艺研究现状及发展趋势

海上天然气处理系统的紧凑性对其适应海上环境尤为重要。为解决浮式液化天然气生产储卸装置(FLNG)面临的甲板空间和承重受限的问题,提出了新型FLNG天然气带压液化工艺(FPLNG)的概念。阐述了FLNG关键技术和应用现状,并对FPLNG关键技术和储存方案进行了分析。FPLNG关键技术提高了CO_(2)和重烃的溶解度,可以简化预处理和液化工艺,而低温脱碳技术与液化工艺的协同可以实现海上天然气预处理和液化的一体化过程。带压液化天然气(PLNG)可以储存在高强度低温钢构成的高压储舱和罐式集装箱中,在压力约为0.5 MPa,且运输距离小于400 km时,高压储舱方案成本低于常压输送。FPLNG在我国深远天然气资源的高效开发中具有较大潜力,有望在未来得到广泛应用,但对于流体相平衡等问题仍需深入研究。

基于双级节流制冷循环的天然气液化工艺模拟与优化

液化天然气以其安全可靠、汽化潜热高、环境污染小等特点,在天然气贸易中占据重要位置,但天然气液化工艺系统功耗大以及液化成本较高等问题仍然存在。为此,基于2个双级节流制冷循环的天然气液化工艺系统,采用Aspen HYSYS软件,以比功耗、㶲效率、液化率和总成本作为评价指标,分析了关键参数对系统性能的影响;然后对2个系统进行了单目标和多目标优化,确定了系统的最优运行工况;最后对2个系统的最优性能进行对比,并采用LINMAP与TOPSIS方法对Pareto前沿进行决策,在最优工况下对系统设备进行了㶲分析。研究结果表明:①节流阀V1、V3、V4的节流压力增大,或乙烯质量流量增大,均会使系统比功耗先减后增;单目标优化结果显示系统B性能优于系统A;②采用LINMAP与TOPSIS方法对Pareto前沿的决策结果有所差别,基于LINMAP方法的决策结果表明,系统B的总成本优于系统A,系统A的比功耗和㶲效率更优,综合性能更好;③基于TOPSIS方法的决策结果表明,系统A的比功耗优于系统B,系统B的㶲效率和总成本更优,综合性能更好;④㶲分析结果显示,节流阀及换热器的㶲损较大。结论认为,开展双级节流制冷循环天然气液化工艺研究,对其进行参数分析和优化,能够为天然气液化工艺设计创新提供借鉴,将有助于天然气液化行业的高质量发展。

二氧化碳捕集耦合工艺设计与优化

采用醇胺法工艺对高含碳天然气进行脱碳处理时,其能耗随着碳含量的增加而提高。为降低高含碳天然气的脱碳能耗,提出了一种醇胺法工艺(N-甲基二乙醇胺作吸收剂)与级间冷却、富液分流解吸、酸气再压缩热泵和蒸汽机械再压缩技术(MVR)热泵工艺耦合的二氧化碳(CO_(2))捕集耦合工艺流程(简称“耦合工艺”)。采用AspenHysys软件对影响耦合工艺节能效果的关键参数(级间物流冷却温度、贫液节流后压力、酸气再压缩压力和再生塔底重沸器温度)进行了分析,并通过响应面分析与遗传算法结合的方式对关键参数进行了优化。结果表明,优化后耦合工艺的级间物流冷却温度为58℃,贫液节流后压力为0.084MPa,酸气再压缩压力为0.195MPa,再生塔底重沸器温度为92℃。与联合工艺(膜分离+醇胺法)相比,耦合工艺的能耗明显降低,脱碳单位能耗(脱除1 t CO_(2)需要消耗的能量)由1.338 GJ/t下降至1.110 GJ/t。与优化前相比,耦合工艺优化后的净化气中CO_(2)含量(体积分数)由2.533%下降至2.326%,脱碳单位能耗由1.110GJ/t下降至1.074GJ/t。

LNG储罐BOG气体三塔-氮膨胀法低温提氦工艺设计与模拟优化

液化天然气(LNG)储罐产生的蒸发气(BOG)中氦气含量较高,故可以BOG为原料提纯氦气。传统两塔-膨胀制冷提氦工艺分离效率不高,生产的氦气产品浓度有限。为此提出了三塔-氮膨胀法低温提氦工艺,并利用HYSYS软件进行了模拟和优化。结果表明,三塔-氮膨胀法低温提氦工艺在LNG液化率、氦气产品浓度和氦气回收率等指标上明显优于传统两塔-膨胀制冷提氦工艺。三塔-氮膨胀法低温提氦工艺经过进一步优化,可在总能耗少量增加的条件下,使氦气产品浓度(物质的量分数)达到95.60%,氦气回收率达到99.99%。该工艺仅采用低温精馏即得到了高回收率高浓度的氦气,综合性能优势明显。

基于Aspen Plus的甲烷联合重整制合成气过程热力学计算

甲烷联合重整产物合成气的组成受热力学平衡控制,反应中积炭反应也受操作条件的影响,因此,计算反应条件(原料组成、温度、压力)对产物组成和积炭形成的影响,进行定量热力学分析是工艺设计所需要的。本文使用Aspen Plus软件中的RGibbs模块,建立甲烷联合重整热力学反应模型,采用吉布斯自由能最小化法,考虑所有相关反应的进料组成、温度和压力对平衡反应混合物组成和积炭的影响。首先,设定化学计量比CH_(4)∶(CO_(2)+H_(2)O)=1∶1进料,调控CO_(2)、H_(2)O相对进料比例,结果发现:CO_(2)/CH_(4)比增加时,CH_(4)和CO_(2)转化率升高,但积炭量也相应增加,H_(2)/CO比减小;CH_(4)和CO_(2)的平衡转化率随温度升高而升高,且随着温度升高趋于极限,可通过调节温度从而调控H_(2)/CO比达到所需生产要求。然后,研究了压力对反应平衡的影响,结果表明CH_(4)和CO_(2)的热力学平衡转化率随压力升高而降低,积炭量增加。最后,结合进料比、温度和压力的影响,针对合成气制下游化学产品的不同需求以及特定氢碳比精准调控,模拟计算出合适的反应进料比例,为将来实际生产调控提供了理论计算依据。

天然气原位再生型液体复合脱硫剂研制

针对油气井钻井完井测试期间作业时间短、搬迁频繁,现有的干法或湿法脱硫工艺需要的设备繁多、工艺复杂、建安周期长及其操作困难的情况,利用自氧化、自还原的特种化合物与变价金属离子催化剂相结合,研制了一种原位再生型液体复合脱硫剂,通过对该脱硫剂的催化剂浓度、pH值、二氧化碳及温度等指标,对脱硫效果的影响进行了实验研究。结果表明:pH值在8~13间的硫容不低于330 g/L,在脱硫剂中金属离子催化剂质量浓度不低于500 mg/L时,脱硫效率大于99.9%,二氧化碳含量小于27%时,对硫容质量分数的影响小于3%;该脱硫剂具有反应快、硫容大、适应性强、选择性强和装填方便的特点,为油气井钻井完井测试期间天然气脱硫提供了一种新手段,为天然气原位再生型液体复合脱硫剂推广应用奠定了基础。

聚酰亚胺膜材料分子结构设计强化CO_(2)渗透性研究进展

膜技术基于渗透性差异实现天然气无相变脱碳,节能优势显著,此外膜装置的模块化制造可以灵活应对非常规天然气开采规模的大幅变化。聚酰亚胺(PI)是一种广泛研究的玻璃态聚合物膜材料,脱碳选择性较高、化学稳定性好,近年来在天然气脱碳领域已实现工业应用。尽管如此,通过分子结构设计提升聚酰亚胺膜的渗透性,从而大幅降低膜装置建设成本和占地面积,仍是未来的重要研究方向。从气体在玻璃态聚合物膜中的渗透传质机制出发,归纳总结了芳香族聚酰亚胺在链段构型与柔顺性、大位阻侧基、主链轴节结构等方面的设计进展以及膜材料自由体积分数和气体渗透系数随之发生变化的内在规律,对聚酰亚胺膜材料分子结构设计的未来发展方向进行了展望,兼顾考虑自由体积分数和自由体积空穴尺寸分布范围是同时提高渗透性和选择性的重要途径。

SCD/FPD检测器-气相色谱法测定天然气中的硫化合物

利用硫化学发光检测器(SCD)和火焰光度检测器(FPD)两种不同检测器的气相色谱法对天然气中的硫化合物含量进行分析,并进行定性分析和分离度评价、检出限测定、精密度和准确性检测。实验结果表明,两种方法对硫化合物的分离度良好,测定结果的相对标准偏差最大为1.12%,GC-FPD检测回收率为100.2%~100.8%,GC-SCD检测回收率为99.6%~100.6%,表明两种方法所测结果的重复性和准确度良好,再现性满足国标要求。

FLNG液化工艺关键技术研究

海上浮式液化天然气船(Floating Liquid Natural Gas,FLNG)是未来深海天然气最为经济的开发方式,其中关键技术包括天然气液化工艺。目前国内对于FLNG液化工艺设计并无相关标准,因此有必要开展FLNG的液化工艺流程设计研究。根据深水气田海上FLNG的特点和对于国外FLNG项目液化工艺的调研,提出了FLNG液化工艺选择原则与优化方法,筛选出6种可能适合于目标气田的液化工艺。其次对其在压缩功耗、冷却负荷、主要设备等方面进行综合比选,初步筛选出双混合制冷剂液化工艺(DMR)作为目标气田液化工艺,并进行了参数优选。本研究可为FLNG液化工艺的选择提供了技术支持和参考依据。

油气田轻烃回收工艺优化方案研究

本文对轻烃回收的原理和方法进行了简要的论述,采用某海上油气田的轻烃回收系统为实例,针对其存在的问题,提出了优化方案。该优化方案根据该项目的有利条件,制定了合理的流程,分析了冷凝温度、冷凝压力与C3+回收率之间的关系,从而确定操作参数。

高架火炬掺氢燃烧热辐射模拟研究

目的天然气掺氢后燃烧特性会发生改变,因此,有必要对掺氢天然气热放空过程进行研究,以确定掺氢输送条件下原有高架火炬适用的工况条件,从而确保天然气管输系统在掺氢输送时的安全。方法结合掺氢燃烧实验和CFD数值模拟,研究掺氢(摩尔分数0~20%)天然气进行扩散燃烧时燃烧特性及热辐射半径变化情况,揭示掺氢对燃烧热辐射半径的影响机理,明确API STD 521—2014《泄压和减压系统》中热辐射半径解析模型可用于掺氢天然气的计算。结果在等体积流量下,掺氢减小了热释放量从而减短了火焰长度,而在侧风作用下的火焰倾斜角几乎不变,因此缩小了热辐射半径;在等质量流量下,掺氢增加了热释放量从而增长了火焰长度,而火焰倾斜角变大,使得热辐射半径变化极小。同时,风速增大会导致热辐射半径扩大。结论在安全热辐射半径不变的前提下,按体积流量计算,掺氢条件下最多可提高19%~23%体积流量的放空量,火炬系统的排放效率有所提高;按质量流量计算,掺氢条件下高架火炬的质量流量放空量与掺氢前相比几乎保持不变。

氮气双膨胀制冷提氦联产乙烷工艺设计与优化

国内某气田天然气中乙烷和氦气含量(物质的量分数)逐年升高,回收价值凸显。提出了一种氮气双膨胀制冷提氦联产乙烷工艺,采用HYSYS软件对该工艺进行了流程模拟,并对工艺流程的关键参数(低温分离器温度、脱甲烷塔塔顶回流比、二级提氦塔进料温度、二级提氦塔塔顶回流比、氮气膨胀端入口压力、氮气膨胀端出口压力和氮气制冷剂流量)对工艺指标的影响规律开展了研究。基于最优化理论,以C_(2)收率最大和二次粗氦浓度最大时装置总能耗最小为目标,采用Back Propagation(BP)神经网络算法对关键参数进行了寻优。结果表明,装置总能耗主要受低温分离器温度、氮气膨胀端出口压力和氮气制冷剂流量影响,C_(2)收率主要受低温分离器温度和脱甲烷塔塔顶回流比影响,氦收率主要受二级提氦塔进料温度影响。关键参数最佳组合为:低温分离器温度为-95.30℃,氮气制冷剂流量为1549.22 kmol/h,氮气膨胀端入口压力为3.25 MPa,氮气膨胀端出口压力为0.44 MPa,脱甲烷塔塔顶回流比为0.13,二级提氦塔进料温度为-150.57℃,二级提氦塔塔顶回流比为0.80。相比于优化前,优化后装置总能耗降低了1.46%,C_(2)收率提升了5.64%,二次粗氦浓度(物质的量分数)提升了1.81%。

中高压贫气乙烷回收流程分析及优选

为解决中高压贫气乙烷回收流程中能耗高及设备利用率低带来的经济损失问题,对3种高效乙烷回收流程(部分气体循环流程RSV、带压缩的强精馏流程SRC、冷干气回流流程CRR)进行能耗、以及经济分析对比,选出最佳流程为SRC。在保证乙烷回收率在95%以上的条件下,利用HYSYS软件模拟计算。能耗分析表明,SRC流程能耗最低,比RSV和CRR分别低10.17%、2.25%。分析表明,主体工艺中SRC流程总损最小,比RSV和CRR分别低63.51%、11.73%。经济分析表明,SRC流程年消耗经济成本最低,年总经济效益最好,比RSV和CRR分别高4.98%、13.24%。

炼油厂胺液再生装置节能优化措施应用

醇胺法脱硫是炼油厂最常用的脱硫方法之一,其溶剂N–甲基二乙醇胺更因具有选择性高、再生效果好、不易降解、价格低廉等诸多优点被广泛使用。该文对胺液再生装置能耗现状进行分析,通过对系统胺液提浓降量,引常减压蒸馏装置0.4 MPa蒸汽至再生塔底重沸器,对贫胺液泵进行叶轮切削,更新贫胺液冷却器等措施降低装置能耗。项目实施后减少了1.0 MPa蒸汽、电能和循环水的消耗,增加了装置间低压蒸汽的利用,装置年综合能耗降至3 217 373 kgOE,单位能耗降至3.72 kgOE/t,有效降低了装置能耗。

LNG取样技术标准化探讨

我国大型液化天然气(LNG)接收站和中小型LNG工厂迅猛发展,LNG质量检测取样需求增多,取样是否具有代表性影响LNG组成分析结果,因此取样技术至关重要。为了研制适应各种类型LNG场站使用的取样技术国家标准,通过对国内外LNG取样技术及标准进行调研分析,结合实际应用情况和应用效果,指出了我国现行国家标准GB/T 20603—2006存在的问题,并提出了解决方案和修订建议:即将标准名称改为《冷冻轻烃流体液化天然气的取样》,增加间歇取样方法和点样取样方法。在LNG接收站推荐采用连续法和间歇法,与国际标准ISO 8943:2007保持一致,有利于我国LNG进口结算;在小型LNG工厂、LNG加气站等小型场站推荐采用点样取样法,满足小型LNG场站取样需求。