天然气液化工厂工艺设计有关问题1VIP专享VIP免费

天然气液化工厂工艺设计有关问题探讨王遇冬2012.04.17.一、原料气压力和杂质允许含量原料气中一般都不同程度地含有H2S、CO2、有机硫、重烃、水蒸气和汞等有害杂质和液化过程中可能形成固体的物质，即就是经过处理后符合《天然气》（GB17820）的质量要求，但在液化之前也必须进行预处理。表1为生产LNG时原料气中允许的最大杂质含量，表2为原料气杂质在LNG中含量。表1原料气中最大允许杂质含量①杂质允许含量杂质允许含量H2O<0.1×10-6总硫10～50mg/m3CO2(50～100)×10-6汞<0.01μg/m3H2S3.5mg/m3芳烃类10×10-6COS<0.1×10-6C5+<70mg/m3①H2O、CO2、COS、芳烃类含量为体积分数。表2原料气杂质在LNG中的含量注注：表中未标单位的为体积。①按在储罐中纯LNG的含量为基准，再校正原料气杂质含量。考虑数据误差则乘以1.2的系数。②如果含量达到表中数值，这样高的摩尔分数会改变溶剂（LNG）的性质，故应重新计算其他组分的含量这样做并非十分合理，因为表中列出的全部含量是将纯净LNG当作溶剂来计算的。1组分在LNG中的含量①CO24×10-5（体积分数）H2S7.35×10-4（体积分数）甲硫醇4.7×10-5（体积分数）乙硫醇1.34×10-4（体积分数）COS3.2%（摩尔分数②）异丁烷62.6%（摩尔分数②）正丁烷15.3%（摩尔分数②）异戊烷2.3%（摩尔分数）正戊烷0.89%（摩尔分数）己烷2.17×10-4（体积分数）庚烷7×10-5（体积分数）辛烷5×10-7（体积分数）壬烷10-7（体积分数）癸烷5×10-12（体积分数）环己烷1.15×10-4（体积分数）甲基环戊烷0.575%（摩尔分数）甲基环己烷0.335%（摩尔分数）苯1.53×10-6（体积分数）甲苯2.49×10-5（体积分数）邻二甲苯2.2×10-7（体积分数）间二甲苯1.54×10-6（体积分数）对二甲苯0.012%（摩尔分数）H2O10-11（体积分数③）汞—④③根据经验，水的体积分数达到0.5×10-6时，不会出现水的冷凝析出问题。④由于汞对铝有害，原料气中不允许有任何汞的存在。1.原料气中汞含量的测定⑴据了解，国内外大多数油气田天然气中都含汞，其量为0.1～7000μg/m３。例如，我国海南福山油田原料气经NGL回收后的商品气中汞含量在100μg/m３左右。塔里木气区雅克拉集气处理站NGL回收装置原料气汞含量为73.76μg/m３。长庆气区天然气中汞含量较少，但一般也大于0.01μg/m3。例如，靖边气田进入陕京输气管道的商品天然气中汞含量小于0.03μg/m３。此外，原料气中的汞含量也会有一定波动，尽管其变化一般不是很大。⑵据了解，目前一些天然气中汞含量是由中科院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心测定。例如，苏里格气田东区天然气综合利用项目的原料气即如此。由其提交的兰地化测字D03第032号《检测报告》可知，原料气中汞含量测定采用GB/T16781.2—1997《天然气中汞含量的测定冷原子荧光分光光度法》但是，该标准目前已被GB/T1671.2—2010《天然气汞含量测定第2部分：金-铂合金汞齐化取样法》所取代。此新标准在前言中明确指出，“本部分代替GB/T16781.2—1997《天然气中汞含量的测定冷原子荧光分光光度法》。本部分与GB/T16781.2—1997在技术内容，即测量范围、试验原理、仪器、试剂、、汞的测定等内容完全不同，作了较大修改”。此外，在引言中又指出，“天然气含有的烃类尤其是低浓度芳香烃的存在会干扰原子吸收光谱（AAS）或原子荧光光谱(AFS)对汞的测定，故此时天然气中的汞不能直接测定。因此，在分析前，应该对汞进行收集使其与芳香烃分离”。因此，由旧标准测定的汞含量由此可知，(2011)兰地化测字D03第032号《检测报告》中的汞含量显然偏低。为此，建议今后有关天然气汞含量的测定请该标准的起草单位即中国石油西南油气田分公司天然气研究院测定。2.原料气中的重烃（含芳烃）⑴原料气中一些重烃的熔点原料气中的重烃一般指C5+烃类。其中一些重烃(尤其是苯等环状化合物)因其熔点较高，在低温下会形成固体堵塞设备各管线，故必须在原料气液化之前将其和其他重烃一起脱除。2天然气中的芳烃主要是苯、甲苯、二甲苯和乙苯（BTEX）。由于苯的熔点高达（5.5℃），故在表1中对芳烃的含量限制另有要求。一些重烃的熔点见表2。表2一些重烃的熔点组分苯对二甲苯间二甲苯邻二甲苯新戊...