工艺技术方案及说明

1 撬装式天然气脱碳设备制造厂家技术比较与选择

天然气液化的预处理过程基本包括原料气脱酸气工艺过程。

1.1 天然气净化工艺选择

作为原料气的天然气，在进行液化前必须对其进行*净化。即除去原料气中的酸性气体、水分和杂质，如 H2S、CO2、H2O、Hg 和芳香烃等，以免它们在低温下冻结而堵塞、腐蚀设备和管道。表 4.1-1 列出了 LNG 工厂原料气预处理标准和杂质的最大含量。

表 4.1-1 LNG 原料气最大允许杂质含量

从原料气数据来看，原料气中硫、CO2、水含量超标，必须进行净化。A）脱 CO2 工艺选择天然气中含有的 H2S 和 CO2 统称为酸性气体，它们的存在会造成金属腐蚀并污染环境。此外，CO2 含量过高，会降低天然气的热值。因此，必须严格控制天然气中酸性组分的含量，以达到工艺和产品质量的要求。

用于天然气脱除酸气的方法有溶剂吸收法、物理吸收法、氧化还原法和分子筛吸附法。目前普遍*和广泛应用的溶剂吸收法。它是以可逆的化学反应为基础，以碱性溶剂为吸收剂的脱硫方法，溶剂与原料气中的酸组分（主要是CO2）反应而生成化合物；吸收了酸气的富液在升高温度、降低压力的条件下又能分解而放出酸气，从而实现溶剂的再生利用。

溶剂吸收法所用溶剂一般为烷醇胺类，主要有一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、二异丙醇胺（DIPA）、甲基二乙醇胺（MDEA）等。本方案从适用性和经济性的角度考虑，选择甲基二乙醇胺（MDEA）作为脱除酸性气体的溶剂。

MDEA（ N-Methyldiethanolamine） 即 N- 甲基二乙醇胺， 分子式为 CH3-N(CH2CH2OH)2，分子量 119.2，沸点 246~248℃，闪点 260℃，凝固点

-21℃，汽化潜热 519.16kJ/kg，能与水和醇混溶，微溶于醚。在一定条件下，对二氧化碳等酸性气体有很强的吸收能力，而且反应热小，解吸温度低，化学性质稳定，无毒而不降解。

纯 MDEA 溶液与 CO2 不发生反应，但其水溶液与 CO2 可按下式反应： CO2 + H2O == H+ + HCO3- (1)

H+ + R2NCH3 == R2NCH3H+ (2)

式（1）受液膜控制，反应速率极慢，式（2）则为瞬间可逆反应，因此式

（1）为 MDEA 吸收 CO2 的控制步骤，为加快吸收速率，在 MDEA 溶液中加入活化剂(R2/NH)后，反应按下式进行：R2/NH + CO2 == R2/NCOOH (3)

R2/NCOOH + R2NCH3 + H2O ==R2/NH + R2CH3NH+HCO3-  (4) (3)+(4)：

R2NCH3+ CO2 + H2O == R2CH3NH+HCO3- (5)

由式（3）～（5）可知，活化剂吸收了 CO2，向液相传递 CO2，大大加快了反应速度。MDEA 分子含有一个叔胺基团，吸收 CO2 后生成碳酸氢盐， 加热再生时远比伯仲胺生成的氨基甲酸盐所需的热量低得多。

从能耗、处理规模和投资运行成本等角度，MDEA 胺液法是最合适的工艺， 因此本方案选择 MDEA 胺液法脱酸气。

1.2 系统概述

来自管网 20~25MPa 的天然气进入过滤分离器首先分离掉游离水和固体颗粒后注入甲醇，注入甲醇后的天然气经管道送入净化单元。进入净化单元的天然气首先进入进口分离器，分离后的气体经水套炉加热至约 80℃后经减压装置减压至 4MPa.g 进入分离器，分离后的气体进入 MDEA 系统脱除 CO2，然后依次脱除重烃、水和汞后进入后续单元。

本装置的主要工艺技术方法是：

采用 MDEA 脱除二氧化碳；

1.3 撬装式天然气脱碳设备制造厂家

系统说明原料气脱酸气单元

原料气进入脱酸气单元，本单元采用 MDEA 溶液的方法脱除原料气中的 CO2 和 H2S 等酸性气体。

天然气从吸收塔下部进入，自下而上通过吸收塔；*再生后的 MDEA 溶液（贫液）从吸收塔上部进入，自上而下通过吸收塔，逆向流动的 MDEA 溶液和天然气在吸收塔内充分接触，气体中的 CO2 被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸收塔顶部引出，进入脱碳气冷却器和分离器。出脱碳气分离器的气体进入原料气干燥单元，冷凝液去闪蒸罐。

处理后的天然中 CO2 含量小于 50ppmV，H2S 含量小于 4 ppmV。

吸收了 CO2 的 MDEA 溶液称富液，至闪蒸塔，降压闪蒸出的天然气送往燃料系统。闪蒸后的富液与再生塔底部流出的溶液（贫液）换热后，升温到～ 98℃去再生塔上部，在再生塔进行汽提再生，直至贫液的贫液度达到指标。

出再生塔的贫液经过贫富液换热器、贫液冷却器，贫液被冷却到~40℃， 被贫液泵加压后，从吸收塔上部进入。

再生塔顶部出口气体经酸气冷却器，进入酸气分离器，出酸气分离器的气体送往酸气排放系统，冷凝液经过回收泵加压后送至闪蒸分离器。

再生塔再沸器的热源由来自导热油系统的导热油提供。本单元主要工艺设备为吸收塔和再生塔。

主要设备选型和供货

本液化装置是成套设备，成套后必须确保装置稳定高效运行。设备设计、制造和定型产品选型的原则为立足国内、技术成熟、性能*。国内产品达不到技术要求的，选用进口品牌。

本章所述的工艺设备基本技术数据以最终设计为准。

1.工艺设备

本装置的工艺设备供货清单如下：

（1） 、原料气脱碳单元

天然气是存在于地下岩石储集层中以烃为主体的混合气体的统称，比重约

0.65，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。

天然气主要成分烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁 烷，此外一般有硫化氢、二氧化碳、氮和水气和少量一氧化碳及微量的稀有气 体，如氦和氩等。天然气在送到最终用户之前，为助于泄漏检测，还要用硫醇、四氢噻吩等来给天然气添加气味。

天然气不溶于水，密度为 0.7174kg/Nm3，相对密度（水）为 0.45(液化)燃点(℃)为 650，爆炸极限(V%)为 5-15。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。甲烷是最短和最轻的烃分子。

有机硫化物和硫化氢(H₂S)是常见的杂质，在大多数利用天然气的情况下都必须预先除去。含硫杂质多的天然气用英文的专业术语形容为"sour(酸的)"。