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天然气脱碳胺液性能及工艺参数优化模拟与实验研究

发布时间:2019-01-26 12:48
【摘要】:随着目前天然气气田的大规模开采及LNG产业的迅速发展,对天然气预处理工艺提出了更高的要求。有机胺法作为目前应用最为广泛的天然气脱碳方法逐渐成为研究的重点和热点,其旨在寻找脱碳性能更好、循环流量和再生能耗更低、腐蚀性更小,价格适中的吸收剂配方,并在满足工业生产要求的基础上,以降低生产成本为目的,确定最优的工艺操作参数。本文在课题组前期成员进行了大量伯胺、仲胺、叔胺、烯胺、空间位阻胺、哌嗪等不同种类单一及混合胺液性能研究筛选结果的基础上,以天然气深度脱碳为目的,选定四种性能优良的胺液配方展开研究。首先针对四种胺液配方中的单一胺液和目前研究较少的TEA+A混合胺液开展反应动力学研究,建立动力学模型,计算分析反应速率常数、增强因子和吸收速率等指标,并进行混合胺液交互作用系数的研究。在理论研究的基础上,采用天然气胺法脱碳中试实验装置对四种胺液配方进行模拟工业实际生产的吸收和再生性能的综合评判,考虑价格等因素,优选出综合性能较优的胺液配方,并采用小型反应釜实验装置对其与工厂实际应用的胺液进行补充实验,验证其性能,结果显示本文优选的胺液配方性能优良。在前期优选配方研究的基础上,采用HYSYS软件建模,进行不同酸气浓度和原料气流量下配比的优化和胺液适用性分析,最终总胺浓度不变条件下,确定一种较优配比的胺液为MDEA+1.1molA。完成配比优化后,对天然气脱碳工艺进行吸收和再生操作参数的优化,确定最优的吸收温度、吸收压力、再生温度、再生压力及胺液循环流量等,为胺液配方的工业应用提供理论基础。
[Abstract]:With the large-scale exploitation of natural gas field and the rapid development of LNG industry, higher requirements for natural gas pretreatment process have been put forward. As the most widely used natural gas decarbonization method, organic amine method has become the focus and hotspot of the research. It aims to find the absorbent formula with better decarbonization performance, lower cycle flow rate and regeneration energy consumption, less corrosion and moderate price. On the basis of meeting the requirements of industrial production, the optimal operation parameters are determined in order to reduce the production cost. In this paper, on the basis of the screening results of primary amine, secondary amine, tertiary amine, enamine, steric amine, piperazine and other different kinds of single and mixed amines, the purpose of this paper is to decarbonize natural gas deeply. Four kinds of excellent formulation of amine solution were selected. First of all, the reaction kinetics was studied for the single amine solution of four kinds of amines and the TEA A mixed amine solution, which is less studied at present. The kinetic model was established, and the reaction rate constant, enhancement factor and absorption rate were calculated and analyzed. The interaction coefficient of mixed amines was studied. On the basis of theoretical research, a pilot plant for decarbonization with natural gas amines was used to comprehensively evaluate the absorption and regeneration properties of four kinds of amine-liquid formulations in simulated industrial production, taking into account factors such as price, etc. The amine-liquid formula with better comprehensive performance was selected, and a supplementary experiment was carried out by using a small reactor experimental device to verify its performance. The results showed that the amine-liquid formula selected in this paper had a good performance. On the basis of the previous research on the optimal selection formula, the HYSYS software was used to model the optimization of the mixture ratio and the applicability analysis of the amine solution under different acid gas concentration and feed gas flow rate. Finally, under the condition of constant total amine concentration, An optimum ratio of amine solution was determined to be MDEA 1.1 mol A. After the proportion optimization, the absorption and regeneration operation parameters of natural gas decarbonization process are optimized, and the optimum absorption temperature, absorption pressure, regeneration temperature, regeneration pressure and the circulating flow rate of amine liquid are determined. It provides a theoretical basis for the industrial application of the formulation of amines.
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE644

【参考文献】

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本文编号:2415504

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