CN114907894A - 一种用于天然气脱甲醇的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于天然气脱甲醇的方法，将含甲醇的原料天然气送入吸收塔，通过MDEA水溶液化学吸收原料天然气中的酸性气体CO2，同时通过水溶解吸收原料天然气中的甲醇，被脱除酸性气体和甲醇的天然气从吸收塔顶进入到分子筛吸附脱水***。本发明对含甲醇的原料天然气脱除酸气后的CO2分离罐出来的含甲醇水溶液进行甲醇脱除，工艺成熟，适应性强，特别适合原料天然气中甲醇含量较高且波动范围比较大的工况，能够有效脱除原料天然气中的甲醇，回收用于溶解MDEA的纯水，避免LNG冷箱因甲醇冻堵，提高了生产的稳定性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及天然气制造技术领域，具体来说，涉及一种用于天然气脱甲醇的方法。
背景技术
部分集气站为了防止冬季因水冰点高而造成天然气在脱水时形成冻堵，因而添加甲醇以降低水冰点，因此就会有少量的饱和甲醇蒸汽带入到原料天然气中。若不脱除原料天然气中的甲醇，当MDEA水溶液溶解甲醇达到饱和状态时，甲醇就会随原料天然气进入到LNG冷箱，在-97.8℃时甲醇就会结冰，从而堵塞冷箱板翅换热器的狭小通道，影响生产正常运行。
现有天然气液化流程中基本上都是按无甲醇考虑的，缺乏脱甲醇工艺和装置，少数有脱甲醇装置，也是在主工艺路线上直接对原料天然气采用水洗塔方式脱甲醇，而主工艺路线压力高，需增压至5MPa，且流量大，对设备要求较高，投入大；还有少数采用气提塔工艺，***复杂，设备多，分离效果不理想，尾气不好处理，难以达到环保要求。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种用于天然气脱甲醇的方法，以克服现有相关技术所存在的对设备要求较高，投入大的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明提供一种用于天然气脱甲醇的方法，包括如下步骤，步骤1，将含甲醇的原料天然气送入吸收塔，通过MDEA水溶液化学吸收原料天然气中的酸性气体CO2，同时通过水溶解吸收原料天然气中的甲醇，被脱除酸性气体和甲醇的天然气从吸收塔顶进入到分子筛吸附脱水***；
步骤2，而吸收塔底部含CO2、甲醇的MDEA水溶液通过降压并闪蒸后进入再生塔，经过再沸器加热进行再生，再生塔底部流出的是合格的MDEA水溶液，而再生塔顶部流出的气体经风冷后进入到CO2分离罐，
步骤3，对CO2分离罐底部含甲醇的水溶液采用双精馏塔进行精馏分离，第二个精馏塔顶部为脱出来的甲醇水蒸汽，送到火炬塔燃烧，第一精馏塔和第二精馏塔底部流出的为合格的稀MDEA水溶液，回***再利用。
在可能的一个设计中，所述步骤2中，第一精馏塔和第二精馏塔的直径均小于Φ300mm，为常压塔。
在可能的一个设计中，所述步骤1中，将含甲醇的原料天然气以5MPa压力送入吸收塔。
在可能的一个设计中，MDEA水溶液浓度为40weight％。
在可能的一个设计中，步骤2中，吸收塔底部含CO2、甲醇的MDEA水溶液通过降压至0.9MPa。
在可能的一个设计中，步骤2中，经过再沸器加热至121℃进行再生。
在可能的一个设计中，步骤3具体为，含甲醇的MDEA稀溶液从CO2分离器底部排出，由泵送入第一精馏塔，经再沸器加热，精馏出来的含甲醇及MDEA的水蒸汽经风冷为液体后进入到第二精馏塔，再次经过再沸器加热，再次精馏出来的甲醇和少量水蒸汽从第二精馏塔顶排出去火炬塔被燃烧掉，含少量MDEA的稀溶液回收利用。
在可能的一个设计中，步骤3中，精馏出来的含甲醇及MDEA的水蒸汽经风冷为液体后进入到第二精馏塔，再次经过再沸器加热至105℃。
在可能的一个设计中，步骤3中，含甲醇的MDEA稀溶液从CO2分离器底部排出，由泵送入第一精馏塔，经再沸器加热至105℃。
在可能的一个设计中，步骤2中，再生塔顶部流出的气体经风冷至42℃后进入到CO2分离罐。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明对含甲醇的原料天然气脱除酸气后的CO2分离罐出来的含甲醇水溶液进行甲醇脱除，工艺成熟，适应性强，特别适合原料天然气中甲醇含量较高且波动范围比较大的工况，能够有效脱除原料天然气中的甲醇，回收用于溶解MDEA的纯水，避免LNG冷箱因甲醇冻堵，提高了生产的稳定性和可靠性。
2、本发明针对原料天然气含甲醇的特殊情况，充分结合行业生产实际，利用现有装置具备采用非主生产线上脱甲醇技术的条件，脱甲醇单元可以独立于主工艺路线运行，采用撬装结构以及常压、填料、无冷凝器、有再沸器型式的双精馏塔的独特工艺，可以在主生产线不停产情况下进行安装和检修，制造成本低、操作方便。此工艺装置采用风冷技术，能够完全脱除甲醇并回收纯水，脱除出来的甲醇送至火炬塔燃烧，节能环保。
3、本发明的方法投入少、功耗低，采用风冷技术，废气去火炬塔燃烧，节能环保。
4、本发明采用常压双塔加热精馏工艺，设备简单，分离效果好。
5、本发明采用撬装结构，占地面积小，操作方便灵活。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中用于天然气脱甲醇的方法工艺流程图；
图2为本发明中吸收塔工艺流程图；
图3为本发明中再生塔工艺流程图；
图4为本发明中对含甲醇脱盐水进行加热双蒸馏的工艺流程图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
如图1-4所示，本发明的实施例公开了一种用于天然气脱甲醇的方法，包括以下步骤：含甲醇(0.1mol％)的原料天然气以5MPa压力进入吸收塔，通过MDEA(40weight％)水溶液化学吸收原料天然气中的酸性气体CO2，同时通过水溶解吸收原料天然气中的甲醇，被脱除酸性气体和甲醇的天然气从吸收塔顶进入到分子筛吸附脱水***，而吸收塔底部含CO2、甲醇的MDEA水溶液通过降压至0.9MPa并闪蒸后进入再生塔，经过再沸器加热至121℃进行再生，再生塔底部流出的是合格的MDEA水溶液，而再生塔顶部流出的汽相组分主要为水蒸汽、CO2、甲醇、MDEA气体，经风冷到42℃后进入到CO2分离罐，CO2分离罐顶部排放的主要是CO2气体，底部流出的主要是含甲醇、MDEA的水溶液。对CO2分离罐底部含甲醇的水溶液采用双精馏塔进行精馏分离，第二个精馏塔顶部为脱出来的甲醇水蒸汽，送到火炬塔燃烧，确保环保无污染，第一和第二精馏塔底部流出的为合格的稀MDEA水溶液，回***再利用，减少了纯水损失。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明对含甲醇的原料天然气脱除酸气后的CO2分离罐出来的含甲醇水溶液进行甲醇脱除，工艺成熟，适应性强，特别适合原料天然气中甲醇含量较高且波动范围比较大的工况，能够有效脱除原料天然气中的甲醇，回收用于溶解MDEA的纯水，避免LNG冷箱因甲醇冻堵，提高了生产的稳定性和可靠性。
2、本发明针对原料天然气含甲醇的特殊情况，充分结合行业生产实际，利用现有装置具备采用非主生产线上脱甲醇技术的条件，脱甲醇单元可以独立于主工艺路线运行，采用撬装结构以及常压、填料、无冷凝器、有再沸器型式的双精馏塔的独特工艺，可以在主生产线不停产情况下进行安装和检修，制造成本低、操作方便。此工艺装置采用风冷技术，能够完全脱除甲醇并回收纯水，脱除出来的甲醇送至火炬塔燃烧，节能环保。
3、本发明的方法投入少、功耗低，采用风冷技术，废气去火炬塔燃烧，节能环保。
4、本发明采用常压双塔加热精馏工艺，设备简单，分离效果好。
5、本发明采用撬装结构，占地面积小，操作方便灵活。
如图1所示，具体的，包括以下步骤：
1)利用已有的吸收塔和再生塔单元，在吸收塔中，通过MDEA水溶液中的水溶解吸收天然气中的甲醇；在再生塔中，已吸收CO2等酸性气体及溶解甲醇的MDEA富液，被再沸器加热至121℃后，CO2等酸性气体、甲醇蒸汽和水蒸汽被分解析出，经过风冷器降温后再经CO2分离器分离，CO2等酸性气体被排放到大气中。
2)含甲醇的MDEA稀溶液从CO2分离器底部排出，由泵送入第一精馏塔，经再沸器加热至105℃，精馏出来的含甲醇及MDEA的水蒸汽经风冷为液体后进入到第二精馏塔，再次经过再沸器加热至105℃，再次精馏出来的甲醇和少量水蒸汽从第二精馏塔顶排出去火炬塔被燃烧掉，含少量MDEA的稀溶液回收利用。
3、主要工艺参数：
1)经吸收塔处理后，脱酸气天然气中所含甲醇为0ppm，MDEA贫液中的甲醇含量为3.9ppm。
2)去火炬塔的甲醇带走少量水蒸汽，每天损失水量约0.7m3。
3)第一精馏塔和第二精馏塔均为填料、无冷凝器、有再沸器型式，再沸器所需热量共186kW。
4)第一精馏塔和第二精馏塔的直径均小于Φ300mm，为常压塔，主要材料为不锈钢。
几种常见脱甲醇方法与本发明方法的效益对比：
本发明工艺方法的脱甲醇效果验证：
1、首先验算甲醇在吸收塔中的吸收量
以原料气流量20833Nm3/h，原料气中甲醇含量为2000ppm，即0.11mol％，相当于33.09kg/h，进行计算。
假设这些甲醇全部进入到MDEA溶液中，MDEA浓度按40％，原料气中CO2含量按设计量3.0mol％，贫、富液流量按设计流量25000kg/h。
模拟吸收塔(Ф1000x26550，填料高14m，相当于理论塔板数24)MDEA溶液吸收CO2及甲醇如图2所示；
脱碳吸收塔模拟计算结果如下表：
可见，现有吸收塔的MDEA溶液完全能够吸收原料气中的甲醇。富液pH＝8.5。
2、其次验算甲醇从再生塔中的馏出量：
如图3所示，对MDEA再生塔(无冷凝器，有再沸器，再生塔Ф1000x27543，按填料高18m，相当于理论塔板数31)进行模拟计算。
脱碳再生塔模拟计算结果如下：
可见，现有再生塔完全能够将富液中的甲醇馏出来，贫液中甲醇含量小于10ppm，符合相求。贫液pH＝10.1。
如图4所示，按原料气组份(含2000ppm甲醇)进行计算，续接脱碳再生塔后CO2分离器中的含甲醇脱盐水的工艺参数(温度、流量、组份)，进行精馏脱甲醇，精馏塔为常压。
经过初步设计计算，采用一个精馏塔的方案仍存在排放问题，下面是采用双精馏塔方案的主要计算结果如下：
1)设备参数：泵流量1.3m3/h，设计压力0.4MPa.G；换热器采用板式，换热面积65m2，常压；精馏塔直径φ305mm，填料高13.2m(相当于23块塔板)，常压；再精馏塔直径φ152mm，填料高10.8m(相当于19块塔板)，常压。风冷器4的热量-138kW，风冷器6的-10.5kW。
2)热量衡算：精馏塔再沸器所需热量为120000kcal/h，即139.56kW。再精馏塔再沸器所需热量为35000kcal/h，即41kW。
3)物料衡算：精馏塔后去回收泵的MDEA溶液含甲醇为3.58ppm，符合要求。再精馏后的MDEA溶液含甲醇为0.17ppm，可以回收利用。脱除后的甲醇水蒸气流量为60.7kg/h，其中水占46.2wt％，甲醇占53.8wt％，MDEA占0.63ppm，MDEA损失非常低。因此，若不风冷，甲醇水蒸气可在火炬中燃烧，或者作为污水排放，每天约1.5吨排放物，其中脱盐水损失0.7吨。
4)上述计算，当原料气中甲醇含量减少时，上述排放的水量、MDEA损失、耗热都将相应减少。当精馏塔增加冷凝器时，热量及排水量都将增加，因回流比的要求，工艺操作的弹性将减小，不利于操作控制。
可见，加热双塔蒸馏方案脱除甲醇效果是符合要求的、可行的。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于天然气脱甲醇的方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤1，将含甲醇的原料天然气送入吸收塔，通过MDEA水溶液化学吸收原料天然气中的酸性气体CO2，同时通过水溶解吸收原料天然气中的甲醇，被脱除酸性气体和甲醇的天然气从吸收塔顶进入到分子筛吸附脱水***；
步骤2，而吸收塔底部含CO2、甲醇的MDEA水溶液通过降压并闪蒸后进入再生塔，经过再沸器加热进行再生，再生塔底部流出的是合格的MDEA水溶液，而再生塔顶部流出的气体经风冷后进入到CO2分离罐；
步骤3，对CO2分离罐底部含甲醇的水溶液采用双精馏塔进行精馏分离，第二个精馏塔顶部为脱出来的甲醇水蒸汽，送到火炬塔燃烧，第一精馏塔和第二精馏塔底部流出的为合格的稀MDEA水溶液，回***再利用。
2.根据权利要求1所述的用于天然气脱甲醇的方法，其特征在于，所述步骤2中，第一精馏塔和第二精馏塔的直径均小于Φ300mm，为常压塔。
3.根据权利要求1或2所述的用于天然气脱甲醇的方法，其特征在于，所述步骤1中，将含甲醇的原料天然气以5MPa压力送入吸收塔。
4.根据权利要求3所述的用于天然气脱甲醇的方法，其特征在于，MDEA水溶液浓度为40weight％。
5.根据权利要求1、2或4任一项所述的用于天然气脱甲醇的方法，其特征在于，步骤2中，吸收塔底部含CO2、甲醇的MDEA水溶液通过降压至0.9MPa。
6.根据权利要求1、2或4任一项所述的用于天然气脱甲醇的方法，其特征在于，步骤2中，闪蒸后进入再生塔的MDEA水溶液经过再沸器加热至121℃进行再生。
7.根据权利要求1、2或4任一项所述的用于天然气脱甲醇的方法，其特征在于，步骤3具体为，含甲醇的MDEA稀溶液从CO2分离器底部排出，由泵送入第一精馏塔，经再沸器加热，精馏出来的含甲醇及MDEA的水蒸汽经风冷为液体后进入到第二精馏塔，再次经过再沸器加热，再次精馏出来的甲醇和少量水蒸汽从第二精馏塔顶排出去火炬塔被燃烧掉，含少量MDEA的稀溶液回收利用。
8.根据权利要求7所述的用于天然气脱甲醇的方法，其特征在于，步骤3中，精馏出来的含甲醇及MDEA的水蒸汽经风冷为液体后进入到第二精馏塔，再次经过再沸器加热至105℃。
9.根据权利要求7所述的用于天然气脱甲醇的方法，其特征在于，步骤3中，含甲醇的MDEA稀溶液从CO2分离器底部排出，由泵送入第一精馏塔，经再沸器加热至105℃。
10.根据权利要求1、2或4任一项所述的用于天然气脱甲醇的方法，其特征在于，步骤2中，再生塔顶部流出的气体经风冷至42℃后进入到CO2分离罐。
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| CN202210658949.5A Pending CN114907894A (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 一种用于天然气脱甲醇的方法 |
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Citations (8)
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-
2022
- 2022-06-09 CN CN202210658949.5A patent/CN114907894A/zh active Pending
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