基于Aspen HYSYS的天然气脱硫过程㶲分析与工艺参数优化

吴庆有¹，张文钟¹，周 鑫²，刘熠斌^2*

(¹中石化石油工程设计有限公司，山东 东营 257026

²中国石油大学（华东）重质油国家重点实验室，山东 青岛 266580）

摘  要：以某天然气净化厂的粗天然气为原料，构建了乙醇胺（MEA）法脱硫工艺过程模型，对天然气MEA净化工艺进行了模拟，建立了过程㶲分析模型，探究了影响过程㶲损失和MEA损失的工艺参数，对过程模型进行了工艺参数优化。当再生塔摩尔回流比为0.3，再生塔塔釜热负荷9.4×107kJ/h，过程㶲损失最低为5444kW，此时MEA损失仅为1.10kg/h。

关键词：天然气脱硫；MEA法；㶲分析；过程模拟；工艺优化

前言

GB 17820-2018《天然气》要求长距离输送天然气的硫含量由此前的200 mg/m3降低至20 mg/m3，其中硫化氢的含量由此前的20 mg/m3进一步降低至6 mg/m3^[1]。随着上述标准的颁布，天然气净化工艺面临着工艺升级的挑战，亟需改造升级。针对原有的天然气净化工艺，基于流程模拟软件进行建模，得到对净化气中硫含量和能耗影响最大的工艺参数，并实现工艺参数优化，具有重要的工业应用意义。

黄超等^[2]采用HYSYS软件建立了天然气净化厂的脱硫单元模型，通过调节控制参数，分析了天然气脱硫单元总能耗，发现当进料流量、温度降低时，能耗波动较大。梁平等^[3]采用ProMax对某净化脱硫装置进行建模，分析了原料气组成变化、胺液循环量、胺液质量分数等操作参数变化时对净化效果的影响，分析了上述各因素对原料气净化及能耗的影响，得到了最优净化效果的工艺参数。肖荣鸽^[4]等采用Aspen HYSYS软件模拟了二乙醇胺（DEA）法净化脱硫工艺，分析了关键工艺参数（如闪蒸压力、再生塔进料温度、再生塔摩尔回流比等）对总工艺能耗的影响，采用最佳工艺参数可降低约26%的工艺总能耗。肖荣鸽[5]等还综述了基于过程模拟软件的天然气脱硫工艺的研究进展，分析了工艺参数对净化效果以及能耗的影响，以及如何选用优化算法进行工艺参数优化来实现脱硫净化效果与过程能耗之间的平衡。

笔者基于Aspen HYSYS流程模拟软件，构建了某天然气净化厂乙醇胺（MEA）法脱硫工艺的过程模型。首先利用Aspen HYSYS模拟软件对MEA循环量、再生塔进料温度、再生塔回流比、再生塔操作压力等主要工艺参数进行了灵敏度分析，探究了工艺参数对总能耗的影响。其次，笔者还对天然气脱硫工艺过程进行了㶲分析，指出了过程最大的㶲损失环节，以期为天然气脱硫净化工艺的现场操作参数调优提供指导。

（吴庆有）基于Aspen HYSYS的天然气脱硫过程㶲分析与工艺参数优化.pdf