基于HYSYS建模的含硫天然气净化装置能耗分析

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1、节能降耗2011年12月第30卷第12期总第276期OIL&GASSTORAGEANDTRANSPORTATION油气储运文章编号：1000-8241(2011)12-0941-04基于HYSYS建模的含硫天然气净化装置能耗分析李奇姬忠礼段西欢马利敏（中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，北京102249）李奇等.基于HYSYS建模的含硫天然气净化装置能耗分析.油气储运，2011，30（12）：941-944.43摘要：针对天然气净化装置处理含硫天然气时能耗较高的现状，依据某日处理50×10m天然气净化装置

2、的净化工艺和操作参数，应用流程模拟软件HYSYS建立了含硫天然气净化装置工艺模型。基于该模型，分析了原料气中H2S的含量、醇胺吸收剂中MDEA的质量分数、贫液中H2S的负荷和脱水装置汽提气的流量等主要工艺参数对净化装置运行能耗的影响。结果表明：原料气中H2S含量升高，将增大脱硫装置的能耗，但对脱水装置的能耗没有影响；随着醇胺吸收剂中MDEA质量分数的提高，脱硫装置的能耗亦随之降低；增加脱水装置汽提气的用量，可降低脱水装置的能耗。根据各因素对净化装置能耗的影响，调节操作参数，可使净化装置的运行能耗降低12.8%

3、。关键词：含硫天然气；净化装置；HYSYS建模；能耗分析中图分类号：TE08文献标识码：ADOI：CNKI:13-1093/TE.20111110.0912.004含硫天然气广泛分布于我国渤海湾盆地和四川盆经入口分离器去除游离的液体和夹带的固体杂质，进[1]地，必须脱除H2S和过量的CO2气体，才能使用。目入脱硫吸收塔，在塔中与质量分数为42.8%的MDEA前，天然气净化工艺主要是甲基二乙醇胺（MDEA）溶溶液逆流接触，脱除酸性组分；出脱硫塔的甜气经出口[2]液法脱硫和三甘醇（TEG）溶液法脱水。含硫天然气分

4、离器后进入脱水塔，与塔中质量分数为99%的TEG中H2S含量高，致使天然气净化装置溶液循环量大，工溶液逆流接触，脱除气体中的过量水分，降低天然气露[3]艺流程复杂，能耗大，因此，有必要优化影响净化装点；达到商品气标准的干气从脱水塔顶排出，输往天然置能耗的主要操作参数和工艺流程，以降低运行能耗。气长输管网。其二，从脱硫和脱水吸收塔底出来的富液进入吸收剂再生系统，富液经过富液闪蒸罐，闪蒸出1HYSYS建模与模型验证溶解在溶液中的烃类；再经贫富液换热器升温后进入再生塔；再生塔底出来的贫液经换热器和循环泵降温、1.1

5、净化工艺流程升压后返回吸收塔顶，完成吸收溶液循环。43某日处理50×10m天然气的净化装置，采用1.2净化工艺HYSYS建模MDEA溶液吸收法脱除原料气（表1）中的主要酸气基于上述工艺流程，应用HYSYS流程模拟软件成分（H2S和CO2），采用TEG溶液吸收法脱除水分。建立MDEA脱硫和TEG脱水装置工艺模型。在流该净化装置的工艺流程（图1）分两部分：其一，原料气程模拟过程中，热力学模型的选择直接影响模拟结表1　某净化装置含硫原料气的组成果的准确性。根据醇胺溶液酸气脱除工艺特点选择AminesProperty

6、Package模型，其包括两个醇胺体系的组分体积分数%组分体积分数%热力学模型：属于半经验热力学模型的Kent-EisenbergCH495.100CO20.180[4]模型和基于严格的热力学机理模型的Li-Mather模C2H62.122H2S1.900[5]型。MDEA溶液吸收酸气的过程，选用更为严格的C3H80.431N20.112Li-Mather模型作为热力学模型；TEG脱水工艺过程，C4H100.123H2O饱和选用针对TEG-水体系建立的TST（Twu-Sim-Tassone）C5H120.03

7、2[6]热力学模型，可以精确模拟气液相平衡。网络出版时间：2011-11-109:12:32网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/13.1093.TE.20111110.0912.004.html941节能降耗2011年12月第30卷第12期总第276期油气储运OIL&GASSTORAGEANDTRANSPORTATIONᑆ⇨ݡ⫳⇨এሒ⇨⛮⚻♝ᕾ⦃⋉ৢދ఼➗᭭⇨E-18䮾㪌⇨≑ᦤ⇨⑓⇨䋿/ᆠ⎆E-20਌ᬊศᤶ⛁఼ݡ⫳఼䮾㪌㔤䝌⇨এ⸿⻎ಲᬊऩܗ⫰⇨ߚ⾏఼ᕾ⦃⋉ৢދ఼P-1

8、0䮾㪌⇨䋿/ᆠ⎆਌ᬊศᤶ⛁఼ॳ᭭⇨ݡ⫳ศЁय़㪌≑䮾㪌㔤ܹষߚ⾏఼图1　某含硫天然气净化装置工艺流程图1.3模型验证表2　脱硫净化装置实际运行数据与模拟数据的对比根据净化装置的实际运行数据，将原料气、MDEA甜气体积流量进口温度出口温度循环3－1数据分数%（/m·h）/℃/℃泵功吸收溶液等相关工艺参数输入模型，调整模型参数，使类型再生率CO2H2S吸收剂酸气富液贫液富液贫液/kW输出的干气达到净化气气