天然气加工工程习题、指导与训练2011009

1、2.天然气加工工程习题、指导与训练要求：考核范围：系统掌握利用教材、讲义核心内容；注重训练：独立完成和理解本作业与训练-1,注重理解，提高解决实际问题的能力;公平竞争：考核结果取决于你自己的努力；教师关注：考核质量和及格率两大问题！F=A*30%+B*70%+C*0%）作业与训练-1一、基本概念和原理1-1天然气中的煌类主要包括三种：烷烧、环烷乙和芳煌,基本不含烯仁及焕煌。1-2气田气的重烧含量一般较彳氐，多数不超过10%,油田伴生气的重烧含量相对较高,凝析气田气居中。【排序】2【非燃气体】气田气中常见的非烧气有含硫物质、含氧物质及其它气体。A）含硫物质:无机硫化合物（H2S）和有机硫化合物（

2、硫醇（RSH）、硫醍（RSR'、）二硫醍（RSSR'）默基硫（COS）、二硫化碳（CS2）、曝吩（C4H4S）等。B）含氧物质：包CO2、CO（极少）、"O（g）。C）其它气体:N2、H2、Hg蒸气及He等惰性气体，其中He是宝贵的惰性气体资源。3天然气分类（1）按照矿藏特点分类（2）按天然气烧类组成分类：?【干气】：1基方井口流出物中?【湿气】：1基方井口流出物中?【贫气】：1基方井口流出物中?【富气】：1基方井口流出物中（3）按酸气含量分类按酸气含量的多少，天然气可分为天然气按矿藏特点不同可分为（1）纯气田天然气、（2）凝析气田天然气和（3）油田伴牛气C5以上重燃

3、液体含量低于v10cm3。C5以上重燃液体含量高于10cm3。C3以上烧类液体含量低于v100cm3。C3以上烧类液体含量高于>100cm3。酸性气和洁气,其中H2s含量>20mg/m3称为酸性气4气体状态方程1）理想气体状态方程：pV=nRTa一2）范德华气体状态方程：（p+）（Vm-b）=RTVm3）实际气体压缩因子：Z=电=上上RTnRTZ=1理想气体；Z>1可压缩性小；Z<1可压缩性大4)Redlich-Kwong方程:RTaVm-bT1/2Vm(Vmb)a=JaR2Tc2.5/Pb="RTc/Pc5通常碉胺溶液配比？为什么先脱硫后脱水?（1）环丁碉（

4、SF）40%、甲基二乙醇胺（MDEA）45%、水15%（2）在碉胺溶液中，水作为醇胺的溶剂、粘度调节、传热载体、脱硫气夹带水蒸气。6斯科特法尾气处理催化剂：CoO-MoO3-Al2O37斯科特法尾气处理化学原理：反应式：SO2+3H2=H2S+2H2OH(560)=-214.2KJS8+8H2=8H2SH(560)=-294KJ催化水解：COS+H2O=H2S+CO2CS2+2H2O=CO2+2H2s8 .LNG概念：液化天然气。NGL概念：由天然气中回收的液烧混合物称为天然气凝液(NGL),组成上覆盖C2C6+,又称为轻嫌。9 .酸气负荷和净酸气负荷？10 .碉胺法脱硫工艺的基本流程主要由吸

5、收、闪蒸、换热、再生四部分构成。11 .抑制剂质量分数与天然气水合物生成温度降的关系(P78-81)Hanmmerschmidt方程打二上j(1-w)M?T:天然气水合物生成温度降，单位K;w:抑制剂质量分数，M:抑制剂的相对分子量；K:抑制剂种类常数，其中K(甲醇)=1297、K(乙二醇)=222212 .冷凝分离的四大系统包括：(2)冷量获得系统；(2)净化系统；(3)分离及精储系统；(4)热量和冷量交换系统。13 .冷剂制冷法中，冷剂可以是氨、丙烷、乙烷，也可以是它们的混合物。制冷工质中，氨制冷范围：25c30C;丙烷制冷范围：35c40Co14 .直接膨胀制冷法中，膨胀制冷设备主要有：

6、(1)节流阀；(2)透平膨胀机；(3)热分离机。15 .根据压容图和温嫡图，逆向卡诺循环可表示为四个过程：(1)绝热(等嫡)压缩;(2)等温压缩:(3)等嫡膨胀;(4)等温膨胀。16 .冷冻机可逆循环系数：=Q1/(Q2-Q1)=Tj/(Tg-T1)17 .真实冷冻机非可逆循环系数：fQi/(Q2-Q1)<T/(T2-T1)18 .压缩制冷系统包括4个阶段：(1)压缩；(2)冷凝；(3)节流；(4)蒸发。19 .可逆热机效率(中)和可逆冷冻机系数(%)分别为：_£r=T1412!)和定=(-T0/T20 .天然气提氨工艺包括：固体吸附法，溶剂吸收法，扩散法，膜渗透法,低温冷凝法

7、。21 .给下列过程制冷量大小排序：(A)等嫡膨胀(Qs)；(B)等烙膨胀(Qh)；(C)静态热分离机(Qsts)；(D)旋转式热分离机(Qrts)。Qh<Qsts<Qrts<Qs22 .空气中氨含量0.0005%(v/v),而富氨天然气中含氨量He>0.1%(v/v)23 .进入液化装置的天然气满足：(1) H2s<3.5mg/m3；COS<0.1mg/L；总硫量<50mg/m3。(2) CO2<100mg/L(3) H2O<0.1mg/L(4) Hg<0.01g/m24 .LNG工厂按使用目的主要可分为基地型(基本负荷型)和调峰型

8、两类。二、选择题训练1 .对天然气水合物组成MnH2O(M=CH4、C2H6)和密度p表达正确的是()(A) CH46H2O,p>液态水)(B) CH46H2O或C2H67H2O,p<海嫌)(C) CH4(6-7)H2O,p>淹态水)(D) M(6-7)H2O,M=CH4,C2H6等，掖煌)<p<WS水)2 .在天然气脱水过程中，描述天然气脱水程度的工业指标是()(A)水露点；(B)露点降；(C)出塔干气实际露点；(D)水合物含量；3 .内插公式表达正确的是()(A)y=yi+(y2-yi)/(X2-xi)(x-x1)(B)y=y2+(y2-yi)/(X2-xi)

9、(x2-x)(C)y=y2+(y2-yi)/(x2-xi)(x-xi)013-1若饱和蒸汽压与温度满足关系：lnp妙，则在温度(设Ti<Ti<T2)下的酸气分压可表不为:()0-Tc000T1Tip2(A)lnPi=lnpi+nT1-T2)pi(B)100lnpi=Inp1T-Tp0T2-ln与Ti_T2pl(C)I0I0Inpi=Inp1''iT4W<1/-1/T2；p0(00Inpi=Inpi4 .天然气净化工艺的核心单元()(A)天然气脱硫、脱碳和硫磺回收；(B)天然气脱硫、脱碳及脱水；(C)天然气脱硫、脱碳和尾气处理单元；(D)天然气脱硫、脱碳、脱水和

10、高级煌凝析5 .在下列醇胺法脱硫溶剂中碱性最强的是()(A)一乙醇胺(MEA);(B)二乙酉|胺(DEA)(C)二异丙醇胺(DIPA);(D)二甘酉|胺(DGA)6 .在下列对一乙醇胺(MEA)描述中，不正确的是()(A) MEA是最强的有机碱，与酸气的反应最迅速；(B) MEA与H2s的反应速度快于CO2；(C) MEA与COS及CS2发生不可逆降解；(D)在实际运行中MEA具有高的选择脱除H2s的能力;7 .导致甲基二乙醇胺(MDEA)溶液变质的主要因素是()(A)厥基硫(COS)所致的醇胺降解反应；(B)二硫化碳(CS2)所致的醇胺降解反应；(C)由CO2所致的醇胺降解反应及氧化降解；(

11、D)MDEA在吸收塔和再生塔中的发泡现象。【提示：HO-CH2-CH2-N(CH3)-CH2-CH2-OH8 .理论上具有较高选择脱硫性能的方法是()(A)乙二醇二甲醛(Selexol)物理溶剂法(物理溶剂法)(B)甲基二乙醇胺(MDEA)为溶剂的醇胺法(化学溶剂吸收法，选择性脱硫工况)(C)环丁碉-一乙醇胺为溶剂的碉胺法(物理化学吸收法)(D)直接氧化法(如绿矶和纯碱配制的溶剂)9 .富液酸气负荷与酸气分压基本成正比的脱硫方法是()(A)环丁碉为溶剂的物理溶剂法；(对有机硫有较好、甚至更好的亲和力)(8) 一乙醇胺(MEA)为溶剂的化学吸收法；(C)环丁碉和一乙醇胺为复合溶剂的物理-化学吸收

12、法；(D)固体吸附法、膜分离等干法10 .脱出的酸气中高级燃物理夹带量的排序是()(A)碉胺法>醇胺法>物理溶剂法；(B)醇胺法>碉胺法>物理溶剂法；(C)物理溶剂法>碉胺法>醇胺法；(D)不确定11 .天然气中仅有CO2酸性组分时，天然气净化主要任务是脱碳，适合此工况的方法是()(A)使用冷甲醇、碳酸丙烯酯等物理吸收法(脱碳)(B)热碱钾法(选择性脱硫)(C)碉胺法(同时脱硫脱碳)(D)活化MDEA法或膜分离法(天然气脱碳)()(B)分子筛(D)硅胶()(B)分子筛(露点降最大)(D)硅胶12 .工业上天然气脱水的常用吸收溶剂是(A)三甘醇(TEG)(C)

13、活性铝土矿或活性氧化铝13 .适合于天然气深度脱水的吸收剂是(A)三甘醇(TEG)(C)活性铝土矿或活性氧化铝14 .克劳斯法硫回收化学原理主要包括以下两个反应:(1) 2H2s+302-2H2O+2SO2,CH4+O2-2H2O(2) 3H2S+3/2SO2-3H2O+3/xSxX=2-10,H0298=47.45kJ/mol其中对反应(2)的描述正确的是()(A)在所有操作温度下，反应(2)H°(T)>0;(B)在所有操作温度下，反应(2)AH0(T)<0;(C)在T>627C时，H0(T)<0,而在T<527C时，H0(T)>0;(D)在催化

14、转化区，当反应温度高于硫露点30C时，H2s可近于100%转化。15 .一般要求灌输天然气H2s含量和CO2体积分数分别低于()(A)H2S:10%/m3、CO2：1%(B)“S:50%/m3、CO2：78%(C)H2S:20mg/m3、CO2：3%(D)H2S:1.0mg/m3、CO2：3%32mg/m16 .作为化工原料的天然气，一般要求H2s含量低于()(A)H2S:10Pg/m3(B)H2S:20Mg/m3(C)H2S:1mg/m3(D)H2S:17 .在天然气脱酸气过程中，基本不为COS及CS2所降解醇胺溶液为(A)乙醇胺(MEA)(C)二异丙醇胺(DIPA)18.在天然气脱酸气过程

15、中，最容易与(A)乙醇胺(MEA)(C)二异丙醇胺(DIPA)19在天然气脱酸气过程中，基本不为(A)乙醇胺(MEA)(C)二异丙醇胺(DIPA)(B)二乙醇胺(DEA)(D)甲基二乙醇胺(MDEA)COS及CS2发生不可逆降解的醇胺溶液为(B)二乙醇胺(DEA)(D)二甘醇胺(DGA)CO2所降解醇胺溶液为()(B)二乙醇胺(DEA)(D)甲基二乙醇胺(MDEA)20 .在天然气脱酸气过程中，导致甲基二乙醇胺水溶液变质的主要因素是()(A)COS、CS2发生水解反应；(B)CO2所致的醇胺降解反应；(C)甲基二乙醇胺氧化降解；(D)酸性杂质与甲基二乙醇胺形成热稳定盐21 .酸气吸收塔和再生塔

16、是最容易发泡的部位，下列陈述不是导致吸收液发泡的因素为()(A)活性炭粉化；(B)设备腐蚀产生的固体颗粒(C)氧进入系统引起吸收液降解；(D)溶液再生不合格而雾漠夹带严重22 .深冷分离温度为：()(A)-20C35C;(B)35C40C;(C)40C一45C;(C)40C一100C23 .加拿大Delta公司研发的温克劳斯(MCRC)工艺，其特点是：()。(A)吸附液态硫的催化剂在硫露点以下再生；(B)最后一级或两级转化温度在硫露点与凝固点之间；(C)最后一级转化器温度降至凝固点以下；(D)硫回收率达到99.5%以上；24 .以下均是对超级克劳斯硫磺回收工艺特征的描述，其中不正确的是：()(

17、A)空气和酸气比例控制范围增大；(B)设有预加氢装置，提高了有机硫转化能力；(C)在第三级选择性氧化转化器中H2s直接生产S单质；(D)硫回收率大于99.5%,严格满足环保要求；25 .卡诺热机逆循环构成：(A)理想的热机；(B)热效率最高；(C)理想的冷冻机；(D)实际冷冻机26 .热分离机工作过程包括：()(A)系统获得热量，所以系统气体温度升高；(B)从系统移除热量，所以系统气体温度降低；(C)对外做功，所以系统气体温度降低；(D)系统因节流膨胀和移除热量而降低温度。27 .斯科特法尾气处理工艺包括还原、吸收两个工段，错误操作描述为：()(A)用H2+CO气体还原SO2,并使得COS和C

18、S2催化水解；(提示：残留的S单子也被还原)(B)以H2s形式回收克劳斯尾气中的硫物种，但并不直接生产硫磺；(C)用甲基二乙醇胺(MDEA)液吸收(H2S);(D)解吸H2s返回克劳斯工艺，而吸收塔顶气可灼烧排空。28 .斯科特法尾气处理工艺包括还原、吸收两个工段，错误操作描述为：()(A)用H2+CO气体还原SO2和S单子；(B)使得COS和CS2催化水解；(C)用甲基二乙醇胺(MDEA)液吸收(H2S);(D)回收的H2s经选择性氧化直接生产硫磺。(提示：回收H2s只能返回克劳斯硫回收装置)29 .斯科特法尾气处理工艺还原段催化剂：()(A)天然气铝矶土或活性Al2O3；(B)TiO2-S

19、iO2(C)ZnO2;(D)CoO-MoO3/Al2O3(提示：对不同硫物种具有催化还原活性)30 .在超级克劳斯硫回收催化剂的失活原因中，描述不正确的是()(A)老化(B)硫沉积和炭沉积(C)硫酸盐化(D)COS、CS2中毒(提示：CoO-MoO3/Al2O3催化COS、CS2还原和水解)31 .对于油吸收法NGL回收方工艺的描述，其中不正确的是()(A)常温油吸收一般在30c操作，回收C3为主要目的；(B)中温油吸收一般在一20c以上，回收C3为目的；(C)低温油吸收一般在一40c左右，回收C2C3煌为目的。(D)富吸收油进入富油稳定塔，脱出C2+煌类。32 .根据冷冻系数定义Qi/Al=

20、Qi/(Q2-Qi),对真实冷冻机制冷量表达不正确的是：(A)Qi;(B)l；(C)a?(Qi-Q2);(D)Ti(Q2-Qi)/T2-Ti33 .根据冷冻系数定义Qi/Al=Qi/(Q2Qi),对真实冷冻机制冷量的正确表达是：(A)Q2；(B)Q2T1/T2；(C)5?(Qi-Q2);(E)Ti(Q2-Qi)/T2-Ti34 .天然气通过气嘴等节流部件后，气体温度降()(A)降低(B)升高(C)不变(D)无任何变化规律35 .天然气的节流过程是一个()过程(A)可逆(B)不可逆(C)等温(D)近似绝热36 .天然气的偏差系数又称压缩因子(Z),是指()(A)在相同温度、压力下，真实气体的体积

21、与理想气体的体积之比值(B)在相同温度、压力下，真实气体的体积与相同量理想气体的体积之比值(C)在相同温度、压力下，理想气体的体积与相同量真实气体的体积之比值(D)PVm/RT一137 .天然气的相对压力pr-0时；压缩因子(Z)(A)Z一0(B)Z1.0(C)Z<1;(D)Z一0.238 .采用MEA的醇胺脱硫过程，与酸气负荷有关的是()(A)贫液中MEA与H2s摩尔数之比；(B)富液中MEA与H2s摩尔数之比；(C)贫液中MEA与酸气(H2s+CO2)摩尔数之比；(D)富液中MEA与酸气(H2s+CO2)摩尔数之比39 .吸收液酸气残余量是指()(A)净化气中的酸气浓度；(B)富液中

22、的酸气浓度(C)贫液中的酸气浓度；(D)再生塔出口气中的酸气浓度40 .在MEA醇胺脱硫过程中与净酸气负荷有关的是()(A)富液与贫液中的酸气浓度之差；(B)贫液与富液中的酸气浓度之差；(C)原料气与净化气的酸气浓度之差；(D)富液与贫液中的n(H2s+CO2)/n(MEA)之差41 .对已知浓度的醇胺吸收液，酸气负荷与吸收液循环量的关系()(A)酸气负荷越高，则吸收循环量越小；(B)酸气负荷越高，则吸收液循环量越大;(C)酸气负荷与吸收液循环量成正比；(D)酸气负荷与吸收液循环量无关42 .酸气负荷与净化天然气中H2s含量的关系()(A)酸气负荷越高，H2s含量越小；(B)酸气负荷越高，H2

23、s含量越大；(C)酸气负荷与H2s含量成正比；(D)酸气负荷与H2s含量无关43 .天然气水露点与露点降的关系()(A)露点越高，则露点降越大；(B)露点越低，则露点降越大；(C)露点降越大，则露点越低；(D)露点与露点降无关【C提示：工业上，计算露点降的起始温度以井口环境温度为继基准。】44 .可获得最大露点降的方法是()(A)低温脱水；(B)溶剂吸收法；(C)固体分子筛吸附法；(D)不确定45 .天然气脱硫装置上，吸收塔的实际塔板数（A）实际塔板数比理论塔板数多4快；（B）实际塔板数在理论塔板数4倍以上;（C）理论塔板数等于实际塔板数25%【提示：为了克服发泡，还需要考虑设置洗涤塔板。】4

24、6 .传统克劳斯硫回收二级转化器的温度控制在（）（A）350C以上；（B）204260c;（C）180200C（D）亚硫露点温度47.低温克劳斯硫回收末级转化器的温度控制在（）（A）350C以上；（B）204260c;（C）180200C（D）亚硫露点温度48 .NGL回收中，浅冷工艺用于回收（）（A）C2+为主要目的；（B）C3+为主要目的；（C）天然气凝析液；（D）液化天然气（LNG）49 .常压下甲烷液化温度（）（A）-162c;（B）-196C;（C）-269C50 .斯科特法将回收的H2S（）（A）直接氧化成硫单质；（B）送回克劳斯装置；（C）催化灼烧三、简答或阐述（一）简答1.【实

25、验设计】碘量法是经典的含硫物测定方法，属还原法。1）【实验原理】碘量法测定天然气中含硫化合物的原理原理是让硫化物高温催化加氢还原成H2S,用Zn（Ac）2溶液吸收H2S,生成ZnS沉淀，加碘液（碘过剩）反应，以淀粉作指示剂用Na2s2O3标准液回滴。碘量法反应式：ZnS（s）+I2=ZnI2+S隐含Zn2+（aq）+H2s（g）=ZnS（s）+2H+（aq）2Na2s2O3+I2=2NaI+Na2s4O6（连四硫酸钠）2）含硫量计算：Ws=（Vf-V）N1/2（S2O32-）>Es上式中Ws：含硫量（mg）;V:回滴时所用Na2s2O3标准液的体积（ml）;Vf：空白试验所耗Na2s2O

26、3体积（ml）；Es：S分子量，N：摩尔浓度。3）实验步骤；2 .利用右图所示反凝析现象，可以回收天然气凝析液。试阐述：1）反凝析现象包括四种情况：等压反凝析（7-8）;等压反蒸发（8-7）等温反凝析（4-3）;等温反蒸发（3-4）2）等温反凝析过程与（绝热）节流膨胀过程的区别。等温反凝析过程：反凝析现象的运用是在天然气开采中实现。天然气开采多属等温降压过程（4-3）,当天然气从高压井口喷出时，压力下降，出现反凝析现象，得到凝析液适当控制压力（点3）可最大限度采出天然气凝析液。节流膨胀过程：-3 .描述天然气水合物的结构和形成条件。如何防治管输天然气中的天然气水合物生成？天然气水合物也叫可燃冰

27、，它是由非极性或弱极性气体分子与接近冰点的水接触，水分子靠氢键作用将形成有别于冰晶格的笼形晶格并将气体分子包络其中。脱水：脱水后天然气的露点降满足管输要求;添加抑制剂和防聚剂：a）热力学抑制剂，如NaCl,CaCl2等无机盐电解质或醇类，如甲醇，乙二醇；b）动力学抑制剂；如酪氨酸及其衍生物、N-乙烯基口比咯烷酮（NVP）的聚合物；c）防聚剂，如烷基芳香族磺酸盐、烷基聚昔。4 .什么是露点、什么是露点降？为什么要对管输天然气进行严格的脱酸气和脱水？5 .什么是天然气选择性脱硫、选择性脱碳？6-1吸收液酸气负荷的选择对原料气净化度和吸收液循环量的影响。【要点】酸气负荷与净化度成反比，采用低酸气负荷

28、有利于保证净化度；（2分）酸气负荷与收液循环量成反比，在保证酸气脱除质量前提下，适当提高酸气负荷，可减少循环量，境地能耗。6-2斯科特酸气对克劳斯装置的影响P226（二）阐述1、用图示比较直流法与分流法工艺1）直流法：自行总结2）分流法：原料酸气1/3进入燃烧炉，使烧类完全燃烧，H2s全部氧化成SO2,经废热锅炉后与另外2/3原料酸气混合进入催化转化器，再冷却和进入次级的催化转化。燃烧炉废热的加燃烧炉暖热斜炉苴流法分流法8、已知酸气中H2s含量，请选择适合的克劳斯硫回收工艺O原料气中H2s含量适合的克劳斯硫回收工艺2530%1025%<10%直流法分流法硫循环法2、试比较传统克劳斯和超级

29、克劳斯工艺的异同，它们分别主要用于处理何种含硫气体。1）相同点；吸收塔：醇胺溶液吸收H2S;再生塔：富液再生和H2s解吸。2）不同点：?与传统克劳斯相比，超级克劳斯不同之处在于空气和酸气比例控制范围增大；而且采用了新型选择性氧化催化剂，使硫化氢直接生成硫，而非SO2。收率达9999.5%（高）。?R2:SO2完全转化；?R（加氢）：加氢转化有机硫；?R3:选择性氧化，直接生产S单质（无尾气处理）。3）传统克劳斯：主要用于处理含硫天然气；超级克劳斯更适合于含硫尾气处理。卜图是逆向卡诺循环（冷冻循环）的压容图和温嫡5BCsirn优部环TW闱3、冷冻机是天然气液化和深冷制氨气的主要设备，图。试完成如

30、下命题：（1）分别叙述P-V图（左）四个变化过程；（2）在T-S图（右）上，标记热效应Qi和Q2的对应变化过程；（3）给出计算制冷量Q'和冷冻机冷冻系数的数学表达式。【参考答案】（1）1-2为绝热（等嫡）压缩；2-3为等温压缩（Q2）3-4为等嫡膨胀4-1为等温膨胀（Qi）,由此四个过程完成一次循环。（2）制冷量-Q=Qi=皿=堞（Q2-Qi）（3）冷冻系数e=Qi/Al=Qi/（Q2Qi）对于可逆冷冻循环£=Ti/（T2-Ti）4、天然气按矿藏特点不同可分为：纯气田天然气、凝析气田天然气和油田伴生气。在加工过程中，哪些种类的天然气适合于天然气凝液（NGL）回收？为什么？答：

31、油田伴生气和凝析气田天然气因为含有较丰富的C2以上成分，是理想的NGL回收对象；纯气田天然气由于一般甲烷含量较高，C2以上组分含量少，从经济性上考虑，通常不进行NGL回收。由天然气中回收的液燃混合物称为天然气凝液（NGL）,组成上覆盖C2C6+,又称为轻嫌。5、克劳斯硫回收的典型设备及功能或用途：（i）燃烧炉和废热锅炉；（2）转化器；（3）再热炉；（4）硫磺回收冷凝器。6、6、斯科特酸气对克劳斯装置的影响。P22667、何谓制冷，比较膨胀机膨胀制冷和热交换机制冷的原理。【独立完成】根据如下单级制冷机原理示意图，阐述压缩蒸汽冷冻机工作原理。【参考答案】需要精炼（i）压缩机A将具有温度Ti的冷冻剂

32、蒸汽吸入，等嫡压缩至冷凝器B的压强。由于外功AL?的消耗，冷冻剂的能量增加，温度由Ti增加到T2；绝热压缩、消耗外功AL2、升温到T2（2）此时冷剂保持过饱和状态并在冷凝器中液化，放出冷凝热Q2,为冷却水吸收，冷凝温度不变；T2等温液化、放热Q2（3）液化后的冷剂经膨胀机进行绝热膨胀，且作外功ALi温度由T2降低到Ti；绝热膨胀、作外功AL1、降温到T1（4）在蒸发器中，冷冻剂在等温与等压下汽化，自被冷物体中取出Qi的热量，当冷剂循环回A后，此循环即告结束。等温等压汽化、吸热Q1四、工艺流程：（第四-六章）1、总结绘制天然气原料气预处理和加工单元原则流程（框图），并简要说明各单元的加工目的。i

33、.天然气处理：D原料气预处理单元2）脱硫、脱碳单元：（i）醇胺法脱硫（吸收和再生）；（2）脱碳3）脱水单元：4）硫磺回收与单元：（i）克劳斯硫回收单元；（2）硫磺成型单元（辅助）5）尾气处理单元：（1）斯科特法尾气处理；2.天然气加工：1）天然气凝液回收（NGL）;2）天然气液化（LNG）3）天然气提氨2、醇胺法脱硫（化学吸收法）2.1 醇胺脱硫的化学原理RNH2+H2s-RNH3+HS-2RNH2+CO2fRNH3+RNHCOO-RNH2+CO2+H2O-RNH3+HCO3-2.2 选择性脱硫P93【例题】已知醇胺脱硫基本流程如下图所示。试说明：1）醇胺脱硫化学原理；2）解释吸收塔、闪蒸罐、

34、换热器、再生塔主要设备的作用。2.3 醇胺脱硫基本流程（P91图4-1）（1）绘制醇胺脱硫基本流程图；2.4 碉胺法原理：（P98图4-5）2.5 下图为不同种类溶液酸性气体的吸附等温线。试根据图所示结果，阐述每一条等温线的物理意义,并由此推出天然气碉胺法脱硫的优点和缺点。2mc/OK，压20020406080100120140160180平衡吸收量,m3/m3086420864211111不同种类溶液酸性气体的吸附等温线P98图4-5和P97臼行扼要总结。3、绘制天然气甘醇吸收脱水工艺流程图，并说明主要设备的作用。?吸收塔：气液传质场所，气相中水份转入TEG中10?闪蒸罐：使富液闪蒸除去进入

35、富液的轻组份，减轻再生塔负荷?贫/富液换热器：使贫液温度下降，富液温度提高，充分利用热能?缓冲罐：储存液体?过滤器：除去腐蚀产物，减少发泡的可能性?吸收塔的操作温度和压力：T=26-48C,p=3.458.27MPa.TEG脱水工艺流程图（图5-10P147）4.绘制斯科特法工艺流程，并加以简要描述（P225图6-27）。工艺描述：被催化还原的气体经除去水、冷却，进入吸收塔，用MDEA液吸收，经再生后酸气进硫磺回收装置，吸收塔顶气可灼烧排空。方法特点：1）操作灵活；2）工艺成熟；3）无水、空气等二次污染；4）脱硫性能好（回收率在99.8%,烟道气中SO2含0.03%。5、气井天然气处理和化工过

36、程图）。（以气井原料为主，绘制天然气酸气处理和加工单元原则流程（框气井流出物气井天然气处理和加工过程116、气田、油田伴生气天然气处理和化工过程气井流出物油井.流出物天然气处理和加工过程7,掌握浅冷分离工艺、深冷分离工艺流程、轻胫分播流程(参见教材基本流程)8.绘制阶式(级联式)制冷循环液化工艺流程示意框图；(*图8-2级联式-工艺流程示意图)各级独立循环制冷剂、独立循环制冷温度(对应压力)(-45C;-100c;-160C)五、计算1、某天然气组成为Ci:0.9117,C2:0,0627,C3:0,0163,n-C4：0.0034,i-C0.0036,C5+:0.00101)试估算并判断此天

37、然气是贫气还是富气？2)计算平均分子量。2、已知天然气在10c时的相对密度0,6和0.7,则其在相同温度下形成天然气水合物的最低压力分别为3300kPa和2280kPa。试用内插法求相对密度为0.62的天然气在10C时最低形成压力是多少？解：则比重为0.62的天然气水合物最低形成压力可按下式计算：内插公式:y=y+(y2-y1)/(X2-X1)(x-x。贝U：P=P1+(P2P1)/(7/)(L下)=3300-(3300-2280)/(0.7-0.6)(0.62-0.6)=3100kPa3、【例题P81Hammerschmidt公式法(Hammerschmidt常数：K(甲醇)=1297;K(

38、乙二醇)=2222)某天然气在15C、12.79MPa时形成天然气水合物。试用Hammerschmidt公式法，估算当温度降低10c时，需要加入甲醇或乙二醇来抑制水合物生成的含量(已知Hammerschmidt常数：K(CH3OH)=1297;K(HOC2H4OH)=2222)。解：(1)计算甲醇含量M(CH3OH)=32.042,K(CH3OH)=1297,?T=10KKw，口由Hanmmerschmidt方程&T=得(1-w)M1232.04210127932.04210=19.8wt%即所需甲醇质量分数约为20w%。（2）计算乙二醇含量=2222,?T=10KM(HOC2H4OH

39、)=62.07,K(HOC2H4OH)由Hanmmerschmidt方程二T二上上（1-w）M62.0710222262.0710-21.83wt%即所需乙二醇质量分数约为22w%。4、（8分）某一来自海上的含水天然气样品，由于不同地域的管输需要，用CH30H或HOC2H4OH抑制天然气水合物的形成。当该抑制剂在水溶液相的质量分数（Wr）分别约为22%、30%、36%时,检测到形成天然气水合物的温度降（T）分别为10C、15c和20C。（已知Hammerschmidt常数：公式法做出1/Wr1/ATK（CH3OH）=1297;K（HOC2H4OH）=2222）。（1）试根据Hammerschm

40、idt线性方程；（2）用作图法给出该线性方程的斜率，并估计该抑制剂的种类。解：(1)由Hammerschmidt公式MdT得线性方程DwRMwr一1AT+1K+MdTt/k101520wr0.220.300.361/AT0.10.0670.051/wr4.583.392.79M=K（甲醇）/35.798=1297/35.798=36.23M=K（乙二醇）/35.798=2222/35.798=62.07由分子量判断：所加抑制剂为乙二醇HOC2H40H273.2K）,至少需要对系334.7kJ/kg。5、【例题】对某一循环态的冷冻机，若使1.00kg298.2K的液态水变成冰（统做多少功若？冷冻

41、机对环境放热若干？设室温为298.2K,冰的熔化热为解：（1）根据£=QI/Al=Q1/（Q2Q1）=T14T2-T1）(334.7kJ/kg)1.00kg_273.2KAL(298.2-273.2)K13得Al=30.63kJ(2)放给高温热源的热量(-Q2')因即所以Q1/Al=Q1/(Q2Q1)Al=(Q2Qi)-Q2'Q2=Qi+Al=(334.7kJ/kg)X1.00kg+30.63kJ=365.33kJ6-7、醇胺溶液循环量计算P127P127-129;8.掌握教材中的例题计算(典型例题部分)尤其是P80-81;9.【工艺计算】克劳斯硫磺回收工艺计算参考P

42、215-220【例题1】某天然气脱硫装置，采用15%(w)乙醇胺(MEA)水溶液作为吸收剂，天然气处理量为1.42106m3/d(天)，吸收塔操作压力0.63MPa(表压)，天然气中含H2s0.5%(v)、CO2为5%(v),净化气要求H2s含量在6mg/m3(标准)以下。设天然气温度为32C,一乙醇胺溶液入塔温度为40C,富液离开吸收塔的温度为50C；已知贫液总酸量为0.130kmol/kmol(MEA),吸收塔底富液总酸量为0.415kmol/kmol(MEA)。由计算中可能用到得基础数据列入下表。项目数据MEA分子量61.08设再生1m3的MEA溶液用蒸汽0.12t贫液中残余H2s浓度0

43、.2054g/L贫液中残余CO2浓度13.7g/L15%(w)MEA溶液密度(3050C),3997kg/m1kPa735.6mmHg试计算：(1)MEA贫液中残余酸气总量；(2)塔底富液总酸气浓度；(3)MEA溶液的最低循环量。解：1)MEA溶液中未蒸脱的酸气量n(H2S)/n(CO2)=0.25mol/mol3H2S浓度：0.205/34.076=0.006kmol/mH2S浓度：13.7/44.01=0.3113kmol/m3贫液残余总酸气量：0.006+0.3113=0.3173kmol/m3315w%MEA(40C)密度：997X15%=149.6kg/m15w%MEA摩尔浓度149

44、.6/61.08=2.449kmol/m32)塔底富液总酸气浓度IkmolMEA贫液中残余酸气总量:0.3173/2.449=0.1296kmol/molP(H2S)=0.005(63+1)735.6=235.4mmHgP(CO2)=0.02(63+1)735.6=941.6mmHgRv=P(H2S)/P(CO2)=0.253)MEA溶液的最低循环量天然气处理量：1.42106/(2460)=986m3/minH2S含量(流率):986>0.005=4.93m3/minH2S摩尔含量：4.93/22.4=0.22kmol/min14CO2含量(流率)：986X0.02=19.72m3/m

45、inCO2摩尔含量：19.72/22.4=0.88kmol/min不考虑净化气中H2s和CO2含量，则脱出总酸气量：0.22+0.88=1.1kmol/min所需MEA量：1.1/0.285(净负荷)=3.86kmol/minMEA循环量：3.86/2.45=1.58m3/min考虑贫液酸气残留和安全裕度，设计MEA循环量：2m3/min例题2某天然气脱硫装置，采用15%(w)乙醇胺(MEA)水溶液作为吸收剂，天然气处理量为1.42M106m3/d(天)，吸收塔操作压力0.63MPa(表压)，天然气中含H2s0.5%(v)、CO2为5%(v),净化气要求H2s含量在6mg/m3(标准)以下，天

46、然气温度为32C,一乙醇胺溶液入塔温度为40C。若已知贫液总酸量为0.130kmol/kmol(MEA),吸收塔底富液总酸量为0.415kmol/kmol(MEA)。试求：(1)MEA溶液净酸气负荷；(2)MEA溶液的最低循环量。解：(1)MEA溶液净酸气负荷天然气n(H2S)/n(CO2)=0.25mol/mol3MEA摩尔浓度：997X15%(w)/61.08=2.45kmol/m净酸气负荷：0.415-0.130=0.285kmol/kmol(MEA)(2)MEA溶液的最低循环量天然气处理量：1.42106/(2460)=986m3/minH2s含量(流率):986>0.005=4.93m3/minH2s摩尔含量：4.93/22.4=0.22kmol/minCO2含量(流率)：986X0.02=19.72m3/minCO2摩尔含量：19.72/22.4=0.88kmol/min不考虑净化气中H2s和CO2