PDF《天然气净化厂低压尾气 CO》

天然气净化厂低压尾气 C O

2 回收技术研究 李永生 潘涛 马崇彦 中国石化达州天然气净化有限公司 摘要为了节能减排, 降低天然气净化厂尾气中 C O

2 排放量, 分别通过实验室实验、 模拟试验、 侧线试验逐步研究并验证了 ME A 和复合胺对 C O

2 的吸收性能.

采用实验研究与现场测试、 评价相结 合的方法, 开发出一套适合于普光天然气净化厂烟气排放工况的 C O

2 回收工艺, 为实现天然气净化厂 低碳生产与 C O

2 减排提供了技术支持. 关键词 尾气 C O

2 回收 ME A 复合胺 D O I :

1 0.

3 9

6 9 / j . i s s n .

1 0

0 7 -

3 4

2 6.

2 0

1 9.

0 2.

0 0

5 R e s e a r c ho nC O 2r e c o v e r y t e c h n o l o g yo f l o wp r e s s u r e t a i l g a s f r o mn a t u r a l g a sp u r i f i c a t i o np l a n t L iY o n g s h e n g , P a nT a o ,M aC h o n g y a n S i n o p e cD a z h o uN a t u r a lG a sP u r i f i c a t i o nC o. , L t d. , D a z h o u, S i c h u a n, C h i n a A b s t r a c t : I no r d e r t os a v e t h ee n e r g ya n dr e d u c et h ee m i s s i o no fC O 2i nt h et a i lg a sf r o mn a t u r a l g a sp u r i f i c a t i o np l a n t , t h ea b s o r p t i o np e r f o r m a n c eo fME Aa n dc o m p o u n da m i n e t oC O

2 w e r ev e r i f i e d b y l a b o r a t o r ye x p e r i m e n t s , s i m u l a t i o ne x p e r i m e n t sa n ds i d e l i n ee x p e r i m e n t s r e s p e c t i v e l y . C o m b i n e d w i t ht h ee x p e r i m e n t a l s t u d y , f i e l dt e s ta n de v a l u a t i o n , t h eC O 2r e c o v e r yp r o c e s ss u i t a b l ef o rt h et a i l g a sc o n d i t i o no fP u g u a n gN a t u r a lG a sP u r i f i c a t i o nP l a n tw a sd e v e l o p e d ,w h i c hc a np r o v i d et e c h n i c a l s u p p o r t s f o ra c h i e v i n gl o wc a r b o np r o d u c t i o na n dC O

2 e m i s s i o nr e d u c t i o ni nn a t u r a lg a sp u r i f i c a t i o n p l a n t s . K e yw o r d s : t a i l g a s , C O 2r e c o v e r y ,ME A, c o m p o u n da m i n e 普光气田天然气中 H2 S体积分数为1 3%~1 8%、 C O

2 体积分数为8%~1 0% [

1 ] 、 由于天然气中的 H2 S 组分具有较强毒性, C O

2 组分影响天然气的发热量, 天然气净化厂采用 MD E A 脱硫、 T E G 脱水等工艺对 原料气进行处理, 使净化气达到 G B1

7 8

2 0-2

0 1 2《 天 然气》 标准的规定后外输[ 2] .在净化过程中, 脱硫剂脱 除全部 H2 S与部分 C O

2 后, 经再生装置生成酸气进 入硫磺回收与尾气处理单元, 最终形成含有 C O

2 的尾 气, 经过烟囱排放至大气中.在联合装置1

0 0%负荷 期间, 单系列设计处理规模为3

0 0*1

0 4 m3 / d , 基于单 列尾气排放分析数 据, 单系列排放量(0℃,

1 0 1.

3 2

5 k P a ) 约为5

23 5 8.

2 5 m3 / h, 年运行时间按

8 0

0 0h 计算, 净化厂

6 套12系列联 合装置100% 负荷正常运行, 每年C O

2 排放量共计约1

5 8.

2 8*1

0 4 t .在导致气 候变化的 各种温室气体中, C O

2 的贡献率占一半以上[ 3] .因此, 在大规模石油石化工业生产中, 研究工艺 尾气中 C O

2 的回收技术, 采取有效措施减少 C O

2 的 排放, 是环保生产的趋势[ 4] .

1 工艺概述 C O

2 回收技术是一种重要的气体分离工艺过程, 含CO2的气体来源和组成不同, 分离 C O

2 的目的不 一样, 其分离方法也不一样.目前, 用于 C O

2 分离的 方法大体上可分为溶剂吸收法、 膜分离法、 变压吸附法

6 2 石油与天然气化工CHEM I C A LE NG I N E E R I NG O FO I L &

G A S

2 0

1 9 作者简介: 李永生(

1 9

8 0-) , 男, 高级工程师, 硕士, 主要从事高含硫天然气净化工艺管理工作.E - m a i l :

5 1

5 2

3 4

8 4 9@q q . c o m 以及低温分离法4种[

5 ] , 见表1. 表1 C O

2 分离工艺比较 T a b l e1 C o m p a r i s o no fC O 2s e p a r a t i o np r o c e s s 回收技术 适用范围 优点 缺点 溶剂 吸收法 适用于CO2 体积分数低于20%的气源 对CO2 的吸收效 果好, 分离回收的 CO2 纯度(φ)高达9 9. 9%以上 成本稍高 膜分离法 装置简单、 操作方 便,投资费用低(成本比吸收法低

2 5%左右) 大部分研究处于实验阶 段, 且难以得到高纯度CO2.此外, 由于气源中 其他成分易产生干扰, 需 对气源泉进行净化 变压 吸附法 适用于CO2 体积分数为20% ~6 0%的气源 工艺过程简单、 能 耗低 吸附剂容量有限, 需大量 吸附剂, 且解 吸频繁, 自 动化 程度高, CO2 回收率低 低温 分离法 适用于CO2 体积分数为90% 以上的气源 能够产生高纯、 液 态的 CO2 设备庞大、 能耗较高, 分 离效果较差, 只适用于油 田伴 生气中CO2 的回收, 提高采油率 根据 C O

2 回收技术对比分析、 净化厂尾气气质特 点及化学吸收法应用的广泛性与成熟性, 天然气净化 厂联合南化集团研究院以一乙醇胺( ME A) 水溶液为 基体, 优选添加了活性胺、 抗氧剂和缓蚀剂等, 组成适 用于回收硫磺回收装置尾气中低分压 C O

2 的溶剂[

6 ] . 实验室研究及模拟试验研究在净化厂稳定工况 下, 通过模拟尾气中 C O

2 摩尔分数进行研究分析, 侧 线试验直接采用净化厂装置尾气为原料气进行吸收分 析.净化厂稳定工况下尾气中部分组分见表2. 表2 尾气中部分组分 T a b l e2 P a r t i a l c o m p o n e n t s i n t a i l g a s φ( C O 2) /% ρ( S O2) / ( m g ・m-3 ) φ( O2) /%

1 4. 2~1 5.

8 1

8 8~2

6 9 3. 5~3.

7 2 实验室研究 为了通过实验验证并确定活性复合胺脱碳溶剂的 脱碳能力, 考察活性复合胺与常规 ME A 在不同实验 条件下的吸收容量、 吸收速率、 解析速率等综合性能, 开展实验室小试. 2.

1 原料及规格 开展实验所需原材料及规格如表3所列. 表3 实验原料及规格 T a b l e3 E x p e r i m e n t a lm a t e r i a l sa n ds p e c i f i c a t i o n s 名称 规格 名称 规格 一乙醇胺( ME A) 工业级 偏钒酸钠( N a VO 3)工业级 复合胺 工业级 碳酸铜( C u C O 3) 化学纯 抗氧化剂( M S ) 纯度( φ) ≥9 8% 乙二醇( D E G) 化学纯 2.

2 仪器设备 开展实验所需仪器、 设备如表4所列. 表4 实验仪器设备 T a b l e4 E x p e r i m e n t a l i n s t r u m e n t sa n de q u i p m e n t 名称 数量 名称 数量 G D -

0 5型电磁搅拌高压反应釜 1台721型分光光度计 1台TG-328A型分析天平 1台 气体分析奥氏仪 1套 蒸气压测定装置 1套 表面张力测定装置 1套SP-502气相色谱仪 1台PH S - 1型酸度计 1台DGF-30/2-2A型烘箱 1台 气液平衡装置 1套 比重测定装置 1套 黏度测定装置 1套2.

3 实验内容 为使实验室研究更具代表性, 实验所用气体为空 气与 C O

2 的混合气, 混合气中 C O

2 含量与天然气净 化厂装置稳定运行期间尾气中 C O

2 含量相近. 吸收实验在图1所示的装置上进行, 流程如下: 混 合气经计量后, 经缓冲瓶进入装有吸收液的吸收管中 鼓泡吸收, 吸收温度由恒温槽控制.经过一段时间后, 对放空尾气进行采样分析, 然后关闭气源, 取吸收后的 富液进行液相分析.预留 N

2 管线以调节原料气中酸 气含量. 实验用分析方法为: 气相酸气采用奥氏仪分析法, 液相酸气采用气体发生法, 有机胺浓度采用色谱法.

7 2 第4 8卷第2期 李永生 等 天然气净化厂低压尾气 C O2 回收技术研究 实验条件为: 溶液在4

0 ℃±0.

5 ℃的条件下通入 C O 2, 一定时间后停止.采用气体发生法测定溶液中 的CO2含量, 计算胺溶液吸收 C O

2 的量.胺溶液吸 收CO2后将温度控制在沸腾温度(

1 0

7 ℃) , 保持一定 时间后停 止, 测定溶液中CO2含量, 以确定解吸的CO2量. 2. 3.

1 吸收能力比较 将解吸 C O

2 后的贫液在相同条件下进行 C O

2 再 吸收, 以液相中 C O

2 体积分数的增值对比溶液的吸收 能力, 试验结果见表5. 表5 溶液吸收能力对比 T a b l e5 A b s o r p t i v ec a p a c i t yc o m p a r i s o no f s o l u t i o n 溶液 种类 浓度/ ( m o........