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。

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。

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%。

膜分离与变压吸附耦合工艺提氦试验研究

我国氦气资源贫乏,主要依靠进口.近年来,已在多个盆地发现2种不同类型的氦气资源,其中含氦天然气资源丰富但品位低,地热水溶性伴生氦气品位高,但受限于地热水的开采,可采资源量较小,还未到工业化利用阶段.目前国内外氦气提取主要采用深冷法技术,应用在我国存在能耗高、经济性差的问题.在三普2号地热井开展地热水溶氦气的常温膜分离与变压吸附耦合工艺提取试验,将体积分数为3%左右的氦气利用膜分离工艺提浓至50%左右,提浓后的气体再利用变压吸附工艺提纯至99%以上,通过2种技术的联合运用,在国内首次完成了常温膜分离与变压吸附技术耦合工艺提氦试验.该技术也即将成果转化,应用到我国的天然气田提氦,对解决我国氦气供需矛盾、降低对外依存度具有重要的作用.

基于NSGA-Ⅱ算法的含汞天然气脱水脱烃单元工艺参数优化

在含汞天然气的脱水脱烃处理过程中,部分汞会进入外输干气。为降低外输干气中汞的质量流量并考虑系统能耗,利用HYSYS软件模拟了高含汞天然气脱水脱烃单元,探究低温分离器进料温度、乙二醇质量分数、乙二醇质量流量对外输干气中汞质量流量以及系统能耗的影响。在此基础上,依据响应面法建立各关键参数与外输干气中汞质量流量以及系统能耗的多目标优化模型,并使用NSGA-Ⅱ(非支配排序遗传算法Ⅱ)进行多目标寻优。结果表明:经过NSGA-Ⅱ算法计算出的Pareto解值与HYSYS模拟值误差小于1%,其结果精确度较高。且经优化后的外输干气中汞的质量流量以及系统能耗均有所下降,故可利用NSGA-Ⅱ算法求解得到的Pareto解集可为天然气脱水脱烃流程的参数优化提供指导。

吸附法脱除低碳烷烃中微量甲醇

低碳烃中微量的甲醇等含氧化合物会对其后续应用和装置运行造成不利影响。以含有1.2 wt%甲醇的正己烷为模型底物,利用甲醇独特的反应性能和甲醇与正己烷的极性差异,分别考察氯化钙、磺化树脂、大孔氧化硅和4A分子筛等吸附剂的甲醇脱除性能。实验结果表明,磺化树脂具有良好的甲醇脱除性能和再生重复性。在甲醇去除率≥90%的条件下,磺化树脂对甲醇的有效吸附量为0.41 g/g,磺化树脂经过再生后吸附甲醇性能与新鲜树脂相比基本不变,可重复利用,具有良好的实用性。

掺氢天然气丙烷预冷混合制冷剂液化分离影响因素

目前常用的拖车及罐车输氢方式运输量小、投入成本高,将天然气作为氢气运输的载体,利用天然气管网进行运输是实现氢气大规模、长距离运输的重要方式,经管网运输后的掺氢天然气可以直接利用或分离再利用。利用ASPEN HYSYS软件建立掺氢天然气液化分离工艺模型,通过对掺氢天然气液化分离工艺流程的对比,确定采用丙烷预冷混合制冷剂液化分离工艺。通过对不同掺氢比的原料气在不同的入口流量、压力、温度条件下,液化分离所产生的功耗、比功耗,以及氢气分离率、天然气液化率的分析,得出结论:掺氢比越高,氢气分离率越高,天然气液化率越低。在丙烷预冷混合制冷剂液化工艺中,可以通过提高原料气压力及流量、降低原料气温度,从而降低液化工艺的功耗,优化液化工艺流程。

基于㶲分析的天然气提氦联产LNG工艺优化

㶲分析是评估能量品位和能量利用效率的有效手段。基于㶲分析结果,可以准确识别工艺流程中不可逆性损失的位置及其产生的原因,并可为工艺优化提供方向。为提高某天然气凝液回收提氦联产LNG装置其关键设备的㶲效率,降低装置整体能耗,在采用改进的㶲分析方法基础上,基于Aspen HYSYS软件,详细分析了该装置关键设备的效能,进而提出工艺优化方案。研究结果表明:①㶲损可划分为4类,改进的㶲分析方法能得出设备的各类㶲损占比,用于评估设备的改进潜力;②在大多数设备中,内源性㶲损大于外源性㶲损,压缩机和空冷器主要为可避免内源性㶲损,冷箱的主要㶲损类别各异,塔器主要为不可避免㶲损;③采用多级闪蒸提浓代替双塔提浓,即脱甲烷塔塔顶气先进入氦气提浓塔预提浓后,再进入液化单元进一步提浓,总压缩功较原方案降低11575 kW,有效能利用率更高。结论认为,改进工艺后的㶲损较原方案降低了约21648.4 kW,系统㶲效率提高了约14.75%,优化结果验证了改进㶲分析在天然气提氦联产LNG工艺中的可行性,为实际工程中提氦工艺的优化提供了参考。

富气乙烷回收工艺改进及能耗分析

目的针对国内处理原料气在气质较富时乙烷回收装置单一、产物回收率低的问题,在原有工艺冷干气回流流程(cold residue reflux process,CRR)的基础上提出两种高效乙烷回收流程,即带闪蒸的冷干气回流流程(cold residue reflux process with flash evaporator,CRR-FE)和部分原料气过冷分离的冷干气回流流程(cold residue reflux process with feed subcooled,CRR-PS)。方法在保证乙烷回收率高于95%的条件下,利用HYSYS软件模拟改进工艺流程,设置了3组逐渐变富的气质对CRR及改进流程进行了综合能耗和火用分析对比。结果改进后的流程有很好的节能效果,其中CRR-PS流程节能效果明显,在GPM值为4.3时,CRR-PS流程综合能耗节约了9.4%。3种流程火用损最大为主体设备压缩机中的外输压缩机,其次是塔设备中脱甲烷塔和丙烷制冷,最后是换热器、空冷器及水冷器;改进后的流程性能很好,整体火用效率在80%以上,总火用效率排序为CRR-PS>CRR-FE>CRR;当GPM值为4.3时,CRR-PS火用损为28471 kW,相比于CRR降低了3.9%,表明CRR-PS火用损失较少,有很好的节能潜力。结论CRR-PS流程对富气适应性更强,节能效果更好。

天然气三甘醇脱水装置重沸器烟管腐蚀特性研究

以重庆南川某脱水站为研究对象,对现场重沸器烟管进行了宏观形貌、金相、微观形貌及腐蚀产物分析,探究了烟管腐蚀失效机理,并提出了防治措施。结果表明:烟管外壁失效是由Cl^(-)引起的点腐蚀,同时弯管段叠加了空泡腐蚀。造成烟管外壁点腐蚀的主要原因是天然气中的Cl^(-)等盐类腐蚀介质进入了三甘醇溶液;造成烟管外壁空泡腐蚀的主要原因是重沸器罐内的三甘醇溶液在运行过程中曾出现过酸性变质或起泡变质失效,现场运行作业未能及时发现消除。烟管管体材料为20G普通碳钢,耐Cl^(-)点腐蚀和空泡腐蚀的能力较差,是造成腐蚀失效事故的次要原因。

胺液脱硫系统顽固性发泡的原因及对策

为解决中国海油宁波大榭石化有限公司胺液脱硫系统存在顽固性发泡问题,对发泡原因进行了分析,并提出了相应的对策。结果表明:胺液中的大分子烃类和组成复杂的聚合物成分经长时间积累是形成顽固性发泡体系的主要原因;催化裂解干气和气柜气携带的柴油组分是大分子烃类的主要来源,来自上游催化裂解装置液化气中的1,3-丁二烯是聚合物主要来源。采用河北精致科技有限公司开发的减压蒸馏工艺,实现了胺液在线净化处理,净化后胺液的发泡高度不高于4 cm,消泡时间不长于5 s,油质量浓度不大于100 mg/L,胺液清澈透明,可将甲基叔丁基醚含硫量降至45μg/g以下。

二氧化碳置换法开发天然气水合物的实验研究

考察了温度在270.15-278.15K,压力在2.3-4.0MPa条件下应用CO2置换天然气水合物中CH4的置换过程。结果表明,温度和压力是置换反应速度和效率的重要影响因素。温度和压力越高,越有利于反应的进行。而压力的影响没有温度的影响明显。同时,置换过程中进入水合物相的二氧化碳的摩尔量与气相中CH4增加的摩尔量的比率超过了1：1,这可能是由于纯水水合物的甲烷含气量并未达到理论含气量,置换的同时有部分二氧化碳分子进入水合物的空孔穴和游离水中,形成二氧化碳水合物和水溶液。

低温分离技术在天然气分子筛脱水中的应用

以国内某终端的天然气脱水单元为例,介绍了低温分离技术在分子筛脱水装置中的应用。用循环水对脱酸后的原料气进行降温预分水,可以降低分子筛的脱水负荷和再生时间,从而降低分子筛干燥器的规格和分子筛的填充量。通过丙烷对再生气进行冷却脱水,可以取消再生气循环流程,将再生气直接混入外输干气中。该流程优化后,降低了装置的运行负荷,混合后的干气可以满足下游用户对水露点的要求,具有较好的经济性。

提高胺液对天然气中硫化物吸收效果的方法

随着环保标准日益严格,高含硫天然气净化要求随之提高。胺液作为硫化物的吸收剂,被广泛应用于高含硫天然气脱硫工艺中。本文对装置内影响胺液吸收效果的因素进行分析并对主要影响因素进行判断,研究了胺液温度、胺液浓度以及胺液循环量对胺液吸收效果的影响,通过对相关工艺参数优化,最终达到降低产品气总硫和尾气SO_(2)含量的目的。

基于分子管理的脱有机硫复配型溶剂的开发与应用

基于分子管理理念,对脱有机硫复配型溶剂进行组成设计。采用两维溶解度参数理论,筛选出与甲硫醇溶解度参数接近的溶剂作为复配溶剂中提高甲硫醇脱除率的组分;并根据胺的碱性、空间位阻效应对其与COS反应速率的影响规律,选择具有较小空间位阻效应和适当强度碱性的环状胺类作为提高COS脱除率的溶剂组分。根据原料气的有机硫分布特点,将所筛选的溶剂组分按一定比例配入N-甲基二乙醇胺(MDEA)中,获得了两种复配溶剂(UDS-I,UDS-II)。脱硫实验结果表明,对于COS占有机硫总量94%的天然气,UDS-I溶剂的COS脱除率较MDEA高出近44个百分点,其净化天然气质量满足一类气的指标要求;对于甲硫醇占有机硫总量79%的焦化液化气,UDS-II溶剂的甲硫醇脱除率较MDEA高出近50个百分点,其净化液化气的总硫含量满足民用液化气指标要求。

干气中烷烃、烯烃新型分离吸附剂的研究进展

综述了二十年来烯烃烷烃新型分离吸附剂的研究进展,与传统的π络合吸附剂相比,优先吸附烯烃的吸附剂包括金属有机材料(MOF)、Engelhard Titanosilicate(ETS)、高硅分子筛和介孔分子筛,主要是利用氢键作用、孔径大小、分子扩散速率差异或π络合作用,将烷烃烯烃分离;而优先吸附烷烃的吸附剂包括AlMePO-α、ZIF-7和凹凸棒黏土,主要利用吸附剂上甲基与烷烃的相互作用。MOF对烯烃吸附量大,但选择性较差;高硅分子筛对烯烃的动力学分离效果良好;介孔分子筛经过渡金属改性后,对烯烃有优良的选择性;ETS类对烯烃有较高的吸附量和选择性,且稳定性强,有很好的应用前景。

天然气低温分离系统压力管道材料设计

在以往项目中,海洋油气田工艺系统的低温压力管道的材料规范均采用ASTM A333标准,目前国标低温管道材质已有相应的标准。为拓展海上油气低温压力管道选材范围,文章针对天然气低温分离系统的压力管道,探讨可替代ASTM A333 Gr6的国标管线材质。结合低温合金钢的使用条件,从低温管道材料选型、管线壁厚计算、管线保冷方面,分别介绍设计中应遵循的各项标准规范和设计方法。

微量水分对喷气燃料中悬浮物形成的影响

采用在喷气燃料中直接加入水分和加入水分后再蒸馏等方法,分别用SC-6微量水分测定仪和Abakus颗粒测量分析仪测定了喷气燃料中的微量水分和悬浮物的颗粒数及粒度分布,考察了水分对喷气燃料中悬浮物形成的影响。实验结果表明,水分的存在是影响喷气燃料中悬浮物形成的重要因素之一。加水后再蒸馏的喷气燃料中,密封静置120 d后基本没有悬浮物产生。喷气燃料中的水分含量控制在21.50×10-6时,能抑制悬浮物的生成。

微孔炭质吸附剂吸附贮存天然气的最佳孔径研究

本文运用狭缝模型和微孔容积填充理论（TVFM），计算出了微孔炭质吸附剂吸附贮存天然气的最佳孔径在T＝298°K时，为15×10－10～19×10－10m。

GC-MS分析低温煤焦油酸性组分及碱性组分

采用酸碱溶液萃取的方法将新疆低温煤焦油分离为酸性、碱性及中性组分。利用GC-MS色质联用仪及元素分析仪,对酸性组分和碱性组分的化学组成和结构进行定性定量分析。结果表明,新疆低温煤焦油酸性组分中共检测出质量分数不小于0.1%的化合物共74种,且全部为含氧化合物,其质量分数为95.4%;大部分为苯酚、C3-C4烷基酚、萘酚和茚酚。碱性组分中检测出质量分数不小于0.1%的化合物共57种,含氮化合物有57种,其质量分数为65.5%,主要由苯胺类、喹啉类、吲哚、吡啶、吖啶等氮杂环化合物组成。