重質(zhì)含硫原油脫硫工藝技術(shù)評(píng)價(jià)及優(yōu)化研究孫相博樣本

題目：重質(zhì)含硫原油脫硫工藝技術(shù)評(píng)價(jià)及優(yōu)化研究姓名：孫相博指引教師：陳微專業(yè)：學(xué)院：學(xué)習(xí)形式：助學(xué)單位：論文完畢日期：年月日重質(zhì)含硫原油脫硫工藝技術(shù)評(píng)價(jià)及優(yōu)化研究摘要H2S是一種毒性很大氣體,導(dǎo)致環(huán)境污染,對(duì)人體也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重危害,并且在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,H2S存在還會(huì)對(duì)設(shè)備導(dǎo)致腐蝕,國(guó)內(nèi)油田所采原油大某些為低硫原油,在過(guò)去,原油產(chǎn)量尚可自給自足,但是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展,人民生活水平提高,國(guó)內(nèi)對(duì)原油需求量越來(lái)越大,進(jìn)口原油逐年增多,其中有很大一某些為含硫原油,因而隨之而來(lái)就是對(duì)脫硫技術(shù)迫切需求。而對(duì)于高含硫稠油,由于稠油自身高密度、高粘度等特點(diǎn),使其脫硫存在一定困難,當(dāng)前國(guó)內(nèi)沒(méi)有形成比較成熟原油脫H2S技術(shù),然而,原油脫硫問(wèn)題卻不容忽視。H2S常壓沸點(diǎn)介于乙烷(C2)和丙烷(C3)之間,因而,在原油脫氣過(guò)程中,分離出C2和C3同步也可以將其中所含H2S分離出來(lái),基于這一原理,在汽液相平衡理論基本上進(jìn)行了原油脫H2S研究。在對(duì)狀態(tài)方程和活度系數(shù)方程等熱力學(xué)模型研究基本上,依照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)優(yōu)選適合原油脫硫計(jì)算模型。然后對(duì)多級(jí)分離、負(fù)壓閃蒸、分餾以及氣提四種工藝進(jìn)行了軟件模仿研究,對(duì)每種工藝影響因素進(jìn)行敏感性分析,在此基本上優(yōu)化各工藝操作參數(shù),并做詳細(xì)對(duì)比分析,擬定每種工藝合用范疇。研究成果表白氣提工藝脫硫效果最佳,適合含硫量高原油脫硫化氫解決。核心詞：含硫稠油，脫H2S，多級(jí)分離，負(fù)壓閃蒸，分餾，氣提StudyandOptimizationofH2SRemovingMethodsofHeavyCrudeOilContainingH2SAbstractH2Sisanacidgaswithgreattoxicity.Itcausesenvironmentalpollutionanddamagetohumanbeings.ManyindustrialprocessesproduceH2Sandalotoffabricationequipments’corrosioniscausedbyH2S.Mostcrudeoilthatproducedinourcountryislowcrudeoil.Inthepast，thequantityofcrudeoilextractedathomeisenoughforpeoples’lifeandeconomicdevelopment.Butintherecentyears，withtheremarkableimprovementgrowthofpeoples’lifeandthegreatdevelopmentofnationaleconomy，thequantityofoildemandedbecomelargerandlarger.TheoilimportisgrowingeveryyearandalargepartofitissourcrudeoilwithH2S.Inviewoftheabove，thedemandoftheoildesulfurizationtechnologyisbecomingurgent.Butfortheviscousoil，becauseofitshighdensityandhighviscosityproperties，itismuchhardertoremovetheH2Sinit.Untilnow，therehaven’tbeenanymatureH2Sremovingexperiencesathome.Sothestudyonthedesulfurizationmethodsisextremelyneeded.TheatmosphericboilingpointofH2Sisbetweenthepointofethaneandpropane.Intheprocessofgas-liquidseparationofoil，H2Scanberemovedfromtheoilalongwiththeremovingofethaneandpropane.StudytheH2Sremovingmethodaccordingtotheequilibriumtheorybasedontheaboveprinciple.ElectreasonablecalculatingmodelsthataresuitablefortheH2Sremovingmethodsbystudyingtheprincipleofequationsofstateandactivitycoefficientmodelsandaccordingtotheexperimentaldatainthefieldofproduction.Thensimulatesthemultistageseparationmethod，vacuumflashevaporationmethod，distillationmethodandgasstrippingmethod.Everyinfluencefactorforeachmethodisanalyzedanddetailedcomparativeanalysisisdone.Thesuitablerangeofeachmethodisobtained.ThestudyresultsshowsthattheeffectsofthegasstrippingmethodisthebestofallanditissuitableforheavyoilwithbigamountsofH2S.Keywords：ViscousOilwithH2S，H2SRemoving，MultistageSeparation，VacuumFlashEvaporation，Distillation，GasStripping目錄TOC\o"1-3"\h\u27560摘要 I31354Abstract II10084目錄 III15930第一章緒論 1255801.1研究目與研究意義 1111141.2國(guó)內(nèi)外脫硫工藝研究 114441）多級(jí)分離法 255112）負(fù)壓閃蒸法 2143593）分餾法 340804）氣提法 3264261.3論文研究 411403第二章含硫稠油熱力學(xué)模型分析和篩選 110242.1引言 1114172.2狀態(tài)方程法 1302892.3活度系數(shù)模型 375022.3.1Wohl型方程 4286352.3.2局部構(gòu)成概念模型 4260732.3.3基團(tuán)貢獻(xiàn)概念模型 4118702.4其她重要熱力學(xué)模型研究 5151082.4.1Grayson-Streed(GS)模型 5290222.4.2BraunK10模型 5196142.4.3Sour模型 518017第三章含硫稠油脫硫工藝及影響因素分析及優(yōu)化方案 6254073.1引言 6102753.2多級(jí)分離工藝 664433.2.1分離壓力影響 942003.2.2多級(jí)分離脫硫參數(shù)優(yōu)化 10285163.3負(fù)壓閃蒸工藝 11228623.3.1操作壓力與操作溫度影響 11184683.3.2負(fù)壓閃蒸脫硫參數(shù)優(yōu)化 13292683.4分餾工藝 16231313.4.1分餾塔塔板數(shù)影響 1693.4.2塔內(nèi)操作壓力影響 1835573.4.3分餾法脫硫參數(shù)優(yōu)化 1923519結(jié)論 2128299參照資料 22第一章緒論1.1研究目與研究意義原油是一種國(guó)家重要戰(zhàn)略性能源物質(zhì)，直接關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈，與國(guó)民生活息息有關(guān)。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，對(duì)原油需求量也日益增長(zhǎng)，但是由于國(guó)內(nèi)原油產(chǎn)量和供應(yīng)能力有限，國(guó)內(nèi)原油對(duì)外依存度不斷上升，原油進(jìn)口量大幅度增長(zhǎng)，1996年初次超過(guò)萬(wàn)噸，進(jìn)口量高于出口量，國(guó)內(nèi)由此成為了原油凈進(jìn)口國(guó)。到，國(guó)內(nèi)原油進(jìn)口依存度達(dá)到46%以上，凈進(jìn)口量由本來(lái)228萬(wàn)噸增長(zhǎng)到了1.63億噸。進(jìn)口原油作為大宗資源性商品，在國(guó)內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著舉足輕重作用。世界原油質(zhì)量將趨向于重質(zhì)化、含硫化[1。2]，，美國(guó)《世界煉油》雜志預(yù)測(cè)狀況見(jiàn)表1-1。表1-1世界原油品質(zhì)趨勢(shì)密度硫(%)密度硫(%)密度硫(%)東半球0.85501.080.85501.120.85651.19西半球0.88701.330.88971.420.88921.43世界平均0.86281.140.86291.190.86371.25在國(guó)外，高含硫油田開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)開(kāi)始較早，已有幾十年歷史了[3]，當(dāng)前，美國(guó)和加拿大正在加快加工解決含硫重質(zhì)原油進(jìn)程[4]。但是，在國(guó)內(nèi)對(duì)高含硫油田開(kāi)發(fā)尚未大規(guī)模形成，生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)較少，特別是國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)高含硫稠油油田更是寥寥無(wú)幾。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)原油大某些為低硫原油，在過(guò)去原油需求量少時(shí)期，國(guó)內(nèi)所產(chǎn)原油還可自給自足，此時(shí)原油含硫問(wèn)題還不是重要矛盾。然而，隨著國(guó)內(nèi)國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平日益提高，對(duì)石油需求量也不斷增大。到，國(guó)內(nèi)已一躍成為世界上第二大石油消費(fèi)國(guó)，并且仍在以每年9%速度迅速增長(zhǎng)[5]。國(guó)內(nèi)進(jìn)口原油中硫含量高于1%含硫原油或高硫原油，占進(jìn)口原油總量1/3，比進(jìn)口量提高了22.4%[6]。當(dāng)前國(guó)內(nèi)加工原油大某些仍為國(guó)產(chǎn)原油，但是進(jìn)口原油已增長(zhǎng)到原油加工總量1/3以上，并且這一比例還在繼續(xù)上升，預(yù)測(cè)今年將達(dá)50%左右。并且隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)進(jìn)口含硫原油增多以及塔河油田含硫稠油開(kāi)發(fā)，國(guó)內(nèi)對(duì)原油脫硫技術(shù)需求日益迫切。1.2國(guó)內(nèi)外脫硫工藝研究在油田原油解決工藝中，脫H2S工藝應(yīng)用還比較少，當(dāng)前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有原油脫H2S先例，依照國(guó)外有關(guān)資料，商品原油內(nèi)溶解H2S質(zhì)量濃度常限定在10~60mg/kg范疇如下[12]。國(guó)內(nèi)油田沒(méi)有對(duì)原油進(jìn)行過(guò)脫硫解決，沒(méi)有比較成熟經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。依照國(guó)外原油脫硫經(jīng)驗(yàn)，H2S在常溫常壓條件下為氣態(tài)，原油中所含H2S普通為溶解狀態(tài)。從汽液相平衡角度來(lái)看，任何原油分離過(guò)程（加熱、減壓）都可以變化H2S溶解平衡，減少原油中H2S含量。H2S常壓沸點(diǎn)為-60.3℃，介于C2和C3之間，因而在原油分離過(guò)程中從原油內(nèi)分出C2和C3同步也可以將其中所含H2S氣體分離出來(lái)。國(guó)外某些石油公司對(duì)原油進(jìn)行脫硫解決就是依照這一原理進(jìn)行，她們運(yùn)用油氣分離原理，在原油脫氣過(guò)程中脫除H2S，也有些公司采用通氣鼓泡并加藥劑機(jī)械攪拌來(lái)脫除。依照國(guó)外脫硫經(jīng)驗(yàn)，本文采用在原油脫氣同步脫除原油中所含H2S1）多級(jí)分離法多級(jí)分離是慣用一種原油脫氣工藝，因而也可以作為原油脫H2S一種辦法，它指是原油沿管路流動(dòng)過(guò)程中，壓力會(huì)減少，壓力降到某一數(shù)值時(shí)，原油中會(huì)有某些氣體析出，在油氣兩相保持接觸條件下，把壓降過(guò)程中析出氣體排出，剩余液相原油繼續(xù)沿管路流動(dòng)，當(dāng)壓力減少到另一較低數(shù)值時(shí)，再把該降壓過(guò)程中析出氣體排出，如此重復(fù)，最后產(chǎn)品進(jìn)入儲(chǔ)罐，系統(tǒng)壓力降為常壓。多級(jí)分離法在國(guó)外某些油田得到了非常廣泛應(yīng)用，由于多級(jí)分離法分離限度不深該，重要將其用于H2S含量少原油，該辦法規(guī)定油氣藏能量高，井口有足夠剩余壓力，然而國(guó)內(nèi)高壓油田不多，多級(jí)分離辦法應(yīng)用并不多，國(guó)內(nèi)尚且尚未將其用于原油脫H2S解決。2）負(fù)壓閃蒸法圖1-1所示是原油P-T相圖，點(diǎn)C是臨界點(diǎn)，B段是原油泡點(diǎn)線，D段是露點(diǎn)線。泡點(diǎn)線上方區(qū)域是液相區(qū)，露點(diǎn)線下方區(qū)域?yàn)闅庀鄥^(qū)，泡點(diǎn)線和露點(diǎn)線包圍區(qū)域?yàn)槠簝上嗷旌蠀^(qū)。從原油P-T相圖可知，在壓力不變條件下升高飽和原油溫度，或在溫度不變時(shí)減少飽和原油壓力，都可使原油某些汽化，原油狀態(tài)點(diǎn)移至氣液兩相區(qū)內(nèi)，原油中H2S會(huì)某些閃蒸進(jìn)入氣相，實(shí)現(xiàn)原油脫H2S目，負(fù)壓閃蒸就是靠減少分離壓力原理進(jìn)行原油脫H2S。圖1-1原油P-T相圖負(fù)壓閃蒸法重要耗能單元是壓縮機(jī)和冷凝器，該辦法長(zhǎng)處是閃蒸溫度和閃蒸壓力低，流程簡(jiǎn)樸，難點(diǎn)在于負(fù)壓壓縮機(jī)運(yùn)營(yíng)和操作難度較大。3）分餾法分餾辦法可用于作為原油脫H2S解決手段，分餾辦法是運(yùn)用精餾原理對(duì)原油進(jìn)行解決過(guò)程。精餾過(guò)程實(shí)質(zhì)上是多次平衡汽化和冷凝過(guò)程。它對(duì)物料分離較為精細(xì)，產(chǎn)品收率高，分離較完善。精餾過(guò)程重要是運(yùn)用混合物中各組分揮發(fā)能力差別，通過(guò)塔底氣相和塔頂液相回流，使氣、液兩相在分餾塔內(nèi)逆向多級(jí)接觸，在熱能驅(qū)動(dòng)和相平衡關(guān)系約束下，在各接觸塔板上，易揮發(fā)輕組分（H2S）不斷從液相往氣相中轉(zhuǎn)移，與此同步難揮發(fā)重組分也不斷由氣相進(jìn)入液相，從而實(shí)現(xiàn)脫除H2S目，該過(guò)程中傳熱、傳質(zhì)同步進(jìn)行。精餾過(guò)程熱力學(xué)基本是體系各組分之間相對(duì)揮發(fā)度，而多次接觸級(jí)蒸餾為精餾過(guò)程提供了實(shí)現(xiàn)手段。在一種精餾塔內(nèi)自上而下溫度逐級(jí)升高，塔頂溫度最低，塔斧溫度最高。4）氣提法德士古發(fā)展公司采用氣提工藝與機(jī)械攪拌相結(jié)合辦法脫除原油中所含H2S，依照相平衡原理，只要有效地減少輕組分蒸汽分壓，就能促使原油中輕組分氣化，氣提工藝就是應(yīng)用這一原理向氣提塔內(nèi)通入一定更易分離氣體，減少塔內(nèi)輕烴蒸汽分壓，使得原油中輕組分更易氣化。若原油中H2S含量較高，經(jīng)負(fù)壓閃蒸或多級(jí)分離解決后，H2S含量還是達(dá)不到原油脫硫規(guī)定。此時(shí)可采用氣提法，向分餾塔或提餾塔底部通入天然氣或經(jīng)再沸爐加熱后原油蒸汽，天然氣H2S含量要盡量低，或者不含H2S。氣體向上流動(dòng)過(guò)程中與向下流動(dòng)原油在塔板上逆流接觸，由于氣相內(nèi)H2S分壓很低、液相內(nèi)H2S含量高，產(chǎn)生濃度差促使H2S進(jìn)入氣相，減少原油內(nèi)溶解H2S含量。與減壓蒸餾相比，該辦法所通入惰性氣體中H2S分壓很低，在總壓不變狀況下相稱于減少了氣相中H2S分壓，有助于H2S從液相向氣相傳質(zhì)。氣提氣作用重要有如下兩個(gè)：①氣提氣重要組分為C1～C3，由于氣提氣中H2S含量低，有效地減少了H2S在塔內(nèi)氣相中分壓，促使原油H2S由液相進(jìn)入氣相；②氣提氣在塔內(nèi)自下而上運(yùn)動(dòng)，對(duì)原油中已分離出氣相組分起到一定限度沖擊攜帶作用，有助于氣相分出。1.3論文研究?jī)?nèi)容本文重要依照國(guó)外脫硫經(jīng)驗(yàn)，采用在原油脫氣同步脫除H2S，依照原油汽液相平衡原理和辦法，尋找一套適合含硫重質(zhì)原油脫H2S工藝。1）調(diào)研稠油脫硫過(guò)程中存在困難以及國(guó)外有關(guān)脫硫經(jīng)驗(yàn)，擬定本文研究方向。2）原油脫H2S理論基本是汽液相平衡，本文分析比較慣用相平衡學(xué)模型，對(duì)慣用模型合用范疇進(jìn)行分析比較，然后運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)篩選適合稠油脫硫計(jì)算相平衡模型。3）從影響原油脫H2S因素入手，采用模仿手段對(duì)多級(jí)分離、負(fù)壓閃蒸、分餾工藝以及稠油氣提油氣分離工藝分別進(jìn)行研究，分析稠油脫H2S影響因素及影響規(guī)律，擬定原油品質(zhì)與脫H2S工藝及操作參數(shù)之間關(guān)系，提出各種脫H2S辦法應(yīng)用范疇。4）在稠油脫H2S影響因素研究基本上，優(yōu)化各工藝脫H2S操作參數(shù)，并進(jìn)行對(duì)比研究，優(yōu)選出含硫稠油脫硫解決辦法和有關(guān)操作參數(shù)。5）提出適合塔河12區(qū)稠油物性脫硫工藝，優(yōu)化核心參數(shù)，控制原油中H2S含量，并將所提出工藝在塔河三號(hào)聯(lián)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，對(duì)生產(chǎn)效果做一下分析比較。第二章含硫稠油熱力學(xué)模型分析和篩選2.1引言本文運(yùn)用她人多級(jí)分離、氣提等工藝對(duì)原油進(jìn)行脫硫解決成果，其理論基本是汽液相平衡原理，相平衡在分離過(guò)程中有著特別重要意義。她以為相平衡是各種各樣。最為典型、研究最為透徹是汽液平衡【13】。而工程上許多問(wèn)題解答計(jì)算都需要用到汽液相平衡關(guān)系式。汽液相平衡理論是物質(zhì)分離計(jì)算以及分離設(shè)備開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)基本，因此以為因而它在石油開(kāi)采、化工等領(lǐng)域占有非常重要地位【14】。(2-1)式(2-1)為判斷相平衡三個(gè)基本準(zhǔn)則。即各相溫度、壓力和各組分逸度均應(yīng)相等，并且與原則態(tài)無(wú)關(guān)。這三個(gè)方程是相平衡計(jì)算基本，是解決相平衡問(wèn)題起點(diǎn)，在解決相平衡問(wèn)題實(shí)際過(guò)程中，咱們需要進(jìn)一步建立逸度if和可測(cè)量獨(dú)立變量（如壓力p、溫度T、體積V和構(gòu)成x）之間關(guān)系。為建立兩者之間計(jì)算關(guān)系，可采用兩種辦法：狀態(tài)方程法（汽液兩相逸度都以逸度系數(shù)表達(dá)）和活度系數(shù)法（汽相逸度用逸度系數(shù)表達(dá)，液相逸度用活度系數(shù)表達(dá)）。2.2狀態(tài)方程法狀態(tài)方程是關(guān)于體積、壓力、溫度以及構(gòu)成之間數(shù)學(xué)關(guān)系式，大多數(shù)狀態(tài)方程是壓力顯函數(shù)形式，狀態(tài)方程法是依照狀態(tài)方程提供p-V-T函數(shù)，然后利發(fā)、設(shè)計(jì)基本，因此以為因而它在石油開(kāi)采、化工等領(lǐng)域占有非常重要地位【14】。用逸度與p-V-T數(shù)據(jù)之間關(guān)系求出逸度或逸度系數(shù)。如下：式(2-2)與式(2-3)為逸度if或逸度系數(shù)iφ與p-V-T之間普遍而嚴(yán)格關(guān)系式。若具備表達(dá)到如下形式函數(shù)提供體積信息行為，就可以嚴(yán)格地計(jì)算逸度或逸度系數(shù)（其她熱力學(xué)性質(zhì)亦如此）。F雖然不一定是解析函數(shù)（例如可采用列表數(shù)據(jù)），但最為慣用還是由狀態(tài)方程提供p-V-T之間關(guān)系。到當(dāng)前為止，文獻(xiàn)上刊登各種狀態(tài)方程以經(jīng)驗(yàn)性狀態(tài)方程為主。抱負(fù)氣體狀態(tài)方程pv=RT是最簡(jiǎn)樸和最古老狀態(tài)方程。它是僅合用于抱負(fù)氣體狀態(tài)方程，可用于高溫和低壓下氣體體積性質(zhì)工程估算，并且在p→0或T→∞條件下，任何狀態(tài)方程均應(yīng)回到該式。到當(dāng)前為止，狀態(tài)方程發(fā)展已比較成熟，慣用狀態(tài)方程重要有RK方程、vdW方程、SRK方程和PR方程等，狀態(tài)方程可以精確地表達(dá)很大范疇內(nèi)p-V-T數(shù)據(jù)，運(yùn)用狀態(tài)方程可大大減少實(shí)驗(yàn)測(cè)定工作量，并且可用來(lái)計(jì)算超臨界狀態(tài)下不形成液體狀態(tài)組分，可以描述較寬溫度壓力范疇內(nèi)氣相和液相行為，適合于高壓系統(tǒng)，可以預(yù)測(cè)混合物臨界點(diǎn)，對(duì)的計(jì)算臨界點(diǎn)及臨界點(diǎn)附近條件下K值，得到所有熱力學(xué)性質(zhì)，例如焓等。用狀態(tài)方程來(lái)計(jì)算高壓系統(tǒng)汽液平衡即簡(jiǎn)樸又精確。下面對(duì)慣用狀態(tài)方程應(yīng)用范疇做一下簡(jiǎn)介：理論上講，對(duì)任意構(gòu)成混合物，若某一狀態(tài)方程可以描述從氣相到液相整個(gè)范疇p-V-T行為，則可以只用一種狀態(tài)方程來(lái)同步計(jì)算汽液兩相逸度。1）通過(guò)對(duì)RK方程進(jìn)行修正得到PR方程和SRK方程，在保存RK方程形式簡(jiǎn)樸長(zhǎng)處外，還提高了計(jì)算精度；它們?cè)陬A(yù)測(cè)蒸汽壓時(shí)比較精確，其因素是由于它們有了較好溫度函數(shù)α。在預(yù)測(cè)稠密區(qū)摩爾體積方面，PR比SRK方程更優(yōu)越。2）SRK方程合用于所有溫度、壓力下非極性、弱極性混合物，但在接近混合物臨界點(diǎn)區(qū)域內(nèi)計(jì)算精確性減少。方程中參數(shù)是由常用烴類物質(zhì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到，因而不適極性組分，如水。3）PR方程可用來(lái)計(jì)算非極性或弱極性混合物構(gòu)成體系，合用溫度和壓力范疇為-273～650℃2.3活度系數(shù)模型烴類溶液屬正規(guī)溶液，與抱負(fù)溶液偏差較小，因而大多數(shù)狀態(tài)方程可同步應(yīng)用于此類體系氣相和液相逸度計(jì)算，但對(duì)生產(chǎn)中常用另一類溶液，例如電解質(zhì)溶液和極性溶液，則由于其與抱負(fù)溶液偏差較大，液相非抱負(fù)性較強(qiáng)，將狀態(tài)方程應(yīng)用于該類體系汽液相性質(zhì)計(jì)算時(shí)，成果并不精確。因而需尋找另一種途徑解決此類問(wèn)題計(jì)算，當(dāng)前慣用活度系數(shù)模型來(lái)計(jì)算該類溶液中各組分逸度。活度系數(shù)模型運(yùn)用活度系數(shù)模仿液相行為。活度系數(shù)模型法與狀態(tài)方程法有著基本不同之處，在狀態(tài)方程辦法中，氣相和液相逸度系數(shù)都是通過(guò)狀態(tài)方程計(jì)算，它們?cè)瓌t狀態(tài)為純組分抱負(fù)氣體狀態(tài)；在活度系數(shù)辦法中，氣相逸度是用前面狀態(tài)方程來(lái)計(jì)算，而液相逸度用活度系數(shù)方程來(lái)計(jì)算，液相中各組分原則狀態(tài)為在混合物溫度和壓力下純物質(zhì)液相狀態(tài)。原則液相狀態(tài)逸度定義為在混合物溫度壓力下組分i純液相狀態(tài)逸度。在這個(gè)定義前提下，當(dāng)x趨向于1時(shí)，偏摩爾Gibbs自由能g趨向于1。式中指數(shù)項(xiàng)稱為坡印亭因子，它代表了壓力對(duì)液體逸度影響。如果壓力略高于大氣壓，這個(gè)修正可以忽視不計(jì)。因而，活度系數(shù)辦法基本思路是先運(yùn)用活度系數(shù)方程求出液相活度系數(shù)，然后依照逸度與活度系數(shù)關(guān)聯(lián)式(2-8)，求出液相逸度。最后依照汽液相平衡準(zhǔn)則，處在汽液平衡狀態(tài)時(shí)，氣相逸度與液相逸度相等。活度系數(shù)模型適合于求解組分揮發(fā)性相差不大混合物體系以及高度非抱負(fù)液體混合物?；疃认禂?shù)計(jì)算需要通過(guò)活度系數(shù)模型來(lái)求得?；疃认禂?shù)計(jì)算大體可分為三種類型：2.3.1Wohl型方程此類方程是在正規(guī)溶液基本上得出。Hildebrand定義了一種正規(guī)溶液：當(dāng)液體在恒溫恒容下混合時(shí)，過(guò)量熵不存在溶液。在各組分分子大小相差不大前提下，這對(duì)于大多數(shù)非極性化合物混合體系來(lái)說(shuō)是成立。此時(shí)，過(guò)量Gibbs自由能重要由分子間互相吸引力所決定。正規(guī)溶液理論是Scatchard和Hildebrand各自研究得出，她們做了一種簡(jiǎn)化假設(shè)，將混合物之間互相作用與純組分物質(zhì)中互相作用關(guān)聯(lián)起來(lái)。在這個(gè)假設(shè)基本上得到了一種簡(jiǎn)樸理論，液相活度系數(shù)僅是純組分性質(zhì)函數(shù)，液相活度系數(shù)與純組分溶解度參數(shù)關(guān)于，而溶解度參數(shù)與飽和液體恒溫蒸發(fā)到抱負(fù)氣體狀態(tài)能量變化關(guān)于，在某些文獻(xiàn)中給出了某些慣用組分溶解度參數(shù)和摩爾體積數(shù)據(jù)，可供查閱。2.3.2局部構(gòu)成概念模型此類模型大多是建立在無(wú)熱溶液理論基本上。混合自由焓涉及混合焓項(xiàng)和混合熵項(xiàng)。在前面討論正規(guī)溶液理論中，分子大小被以為相近，不存在過(guò)量熵，溶液混合熵相稱于抱負(fù)溶液混合熵，因而在正規(guī)溶液中重要研究關(guān)于混合焓問(wèn)題。但有一類溶液其混合熱很小，甚至接近于零，但卻嚴(yán)重不符合Ragout定律。此類溶液中比較典型為高分子聚合物溶液，如聚苯乙烯在聚二甲硅氧烷中溶液以及在乙苯或甲苯中溶液。對(duì)此類分子大小相差懸殊而溶劑和溶質(zhì)化學(xué)性質(zhì)相近溶液，可假設(shè)溶液混合焓為零而重要研究其混合熵。過(guò)量焓或混合焓為零溶液就被稱為無(wú)熱溶液，但嚴(yán)格說(shuō)來(lái)真正無(wú)熱溶液是不存在。2.3.3基團(tuán)貢獻(xiàn)概念模型在前面所列活度系數(shù)辦法中，均具有某些二元交互作用能量參數(shù)，而這些參數(shù)需關(guān)聯(lián)二元?dú)?液平衡數(shù)據(jù)得到，例如某一多元溶液具有c個(gè)組分，則需要每組二元對(duì)參數(shù)，即c(c-1)個(gè)二元參數(shù)值。雖然某些手冊(cè)上總結(jié)了某些常用二元對(duì)參數(shù)值，但由于實(shí)際生產(chǎn)中所解決體系包括組分非常復(fù)雜，并且數(shù)量甚多，往往二元參數(shù)值收集并不完整，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用并不以便?；谏鲜龃嬖趩?wèn)題提出了基團(tuán)貢獻(xiàn)法?；鶊F(tuán)貢獻(xiàn)法中，各組分性質(zhì)是由其構(gòu)造基團(tuán)關(guān)于性質(zhì)疊加而得到，即假設(shè)各個(gè)基團(tuán)作用是互相獨(dú)立，與分子中其她基團(tuán)并無(wú)關(guān)聯(lián)。在此基本上可將各種各樣化合物分子劃提成為數(shù)不多基團(tuán)（20～50個(gè)，至多100個(gè)），僅考慮基團(tuán)間交互作用，以為分子之間不存在互相作用，從而可以運(yùn)用少量數(shù)目基團(tuán)參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)大量多元混合物性質(zhì)，大大簡(jiǎn)化了混合物物性計(jì)算。將基團(tuán)作用概念應(yīng)用于混合物體系具備非常重要實(shí)際意義，雖然化合物種類非常多，但在工業(yè)生產(chǎn)以及化學(xué)工業(yè)中常用各種多組元液體混合物，其物性由少量數(shù)目（幾十個(gè)）基團(tuán)性質(zhì)就可以進(jìn)行簡(jiǎn)樸推算。2.4其她重要熱力學(xué)模型研究H2S為酸性氣體，尋找適合稠油脫H2S熱力學(xué)辦法，也可以考慮酸性溶液模型，本文用PROII軟件模仿，軟件模型中包括某些酸性體系模型，如Sour模型、GPASourWater模型等。下面簡(jiǎn)介兩個(gè)慣用適合含水原油系統(tǒng)熱力學(xué)模型以及兩個(gè)酸性溶液系統(tǒng)模型。2.4.1Grayson-Streed(GS)模型Grayson和Streed[45]于1963年對(duì)Chao-Seeder模型[16]進(jìn)行了修改，將Chao-Seeder模型延伸到20MPa、420℃，可以有H2S。2.4.2BraunK10模型該辦法是在Colander等繪制圖表基本上得到。運(yùn)用該圖表可預(yù)測(cè)系統(tǒng)壓力為10psia狀態(tài)下組分k值。此法采用Braun收斂法，提供一種組分正常沸點(diǎn)，計(jì)算系統(tǒng)溫度和10psia下K值。每一組分K值是系統(tǒng)溫度、壓力和汽液相構(gòu)成函數(shù)。該模型可嚴(yán)格用于低壓重?zé)N體系，但在預(yù)測(cè)輕組分平衡常數(shù)K值時(shí)有一定局限性。2.4.3Sour模型液相中所有重要化學(xué)平衡是由于酸性氣體分子電離，這些化學(xué)平衡在該模型中也被考慮在內(nèi)了。反映平衡常數(shù)表達(dá)到溫度、未電離酸性氣體分子構(gòu)成以及離子強(qiáng)度函數(shù)。在該模型計(jì)算時(shí)，液體焓和密度是由Ideal辦法計(jì)算得到。

第三章含硫稠油脫硫工藝及影響因素分析及優(yōu)化方案3.1引言本文重要引用她人研究含硫稠油脫H2S辦法，其采用模仿手段對(duì)多級(jí)分離、負(fù)壓閃蒸、分餾、氣提等各種辦法在重質(zhì)稠油脫H2S方面應(yīng)用進(jìn)行了研究，運(yùn)用研究各種脫H2S過(guò)程中H2S含量等參數(shù)變化規(guī)律，提出各種脫H2S辦法使用邊界條件，為優(yōu)化原油脫H2S分離設(shè)備構(gòu)造和核心操作參數(shù)提供根據(jù)。其研究過(guò)程中所用原油物性數(shù)據(jù)來(lái)自塔河12區(qū)重質(zhì)含硫稠油，所用原油是將稀油和稠油按1.2：1摻稀比進(jìn)行混合得到。運(yùn)用稠油采用12區(qū)TK1240、TK1250、TK1257三口井原始油樣按照1：1：1混合而成，混合稠油物性，摻稀原油取自塔河一號(hào)聯(lián)混合原油，原油輕組分有關(guān)數(shù)據(jù)是塔河12-1計(jì)轉(zhuǎn)站分離器出口天然氣測(cè)試數(shù)據(jù)，原油、天然氣物性見(jiàn)。氣油比采用12-1計(jì)轉(zhuǎn)站8月15～21日七天氣液相流量平均值（氣：油=6.28Nm3/m3），原油含水15%。通過(guò)計(jì)算得到混合原油中最初H2S含量為1001.4mg/kg，進(jìn)站原油溫度和壓力分別為90℃她一方面對(duì)各種工藝辦法進(jìn)行相似條件下對(duì)比研究，選用評(píng)價(jià)參數(shù)重要有原油收率、飽和蒸汽壓和原油相對(duì)密度等，得到各種因素影響規(guī)律，最后提出合用于稠油脫H2S工藝辦法。3.2多級(jí)分離工藝圖3-1三級(jí)分離流程圖影響多級(jí)分離工藝分離脫H2S效果重要操作參數(shù)有分離級(jí)數(shù)、溫度和各級(jí)壓力，下面對(duì)這三個(gè)操作參數(shù)對(duì)多級(jí)分離效果影響關(guān)系進(jìn)行研究。圖3-1所示是一種三級(jí)分離模仿流程圖。對(duì)一級(jí)分離、二級(jí)分離和三級(jí)分離三種工況分別進(jìn)行研究，原油最初壓力為0.3MPa，脫水溫度為90℃。模仿時(shí)一級(jí)分離分離壓力為0.1MPa；二級(jí)分離第一級(jí)分離壓力為0.2MPa，第二級(jí)分離壓力為0.1MPa；三級(jí)分離第一級(jí)分離壓力為0.25MPa，第二級(jí)分離壓力為0.15MPa，第三級(jí)分離壓力為0.1MPa。計(jì)算溫度為90～120℃時(shí)分離后原油中H2S含量、圖3-2分離溫度和分離級(jí)數(shù)對(duì)脫H2S效果影響從圖3-2中可以得出如下結(jié)論：1）原油中H2S含量隨分離級(jí)數(shù)增多而增多。從分離級(jí)數(shù)對(duì)原油收率影響圖中可以看出，分離級(jí)數(shù)越多，則分離后所得原油收率越高，通過(guò)度析可知在分離過(guò)程中原油中重組分基本都存在于液相中，其液相收率接近100%，基本不受分離級(jí)數(shù)多少影響，因而，分離級(jí)數(shù)越多，原油收率越高，闡明原油中輕組分含量越多，H2S性質(zhì)介于C2和C3之間，因此，汽液分離后原油中H2S含量隨分離級(jí)數(shù)增長(zhǎng)而增多。2）分離級(jí)數(shù)越多，原油收率越大，并且分離后原油密度越小，飽和蒸汽壓也越小。飽和蒸汽壓隨著分離級(jí)數(shù)增長(zhǎng)而減少，有助于原油脫H2S過(guò)程中對(duì)蒸汽壓控制，但是對(duì)于高含硫特超稠油，原油中重組分較多，飽和蒸汽壓合格不是原油解決重要目，重要目是原油中H2S脫出。3）分離溫度越高，原油中H2S含量越少，原油收率越低，原油飽和蒸汽壓越小，密度越大。這是由于，平衡常數(shù)受溫度影響，溫度越高，各組分平衡常數(shù)越大，則各組分在液相中含量減少，氣相含量增多，因而原油收率會(huì)減小。并且組分越輕，其平衡常數(shù)受溫度影響越大，相比較來(lái)說(shuō)，隨溫度升高，液相中輕組分量是減少，重組分可以以為是基本不變，原油飽和蒸汽壓重要受輕組分含量影響，因而溫度越高，所得原油飽和蒸汽壓越小，密度越大.圖3-3分離級(jí)數(shù)對(duì)組分收率影響分離級(jí)數(shù)對(duì)分離后原油構(gòu)成影響關(guān)系見(jiàn)圖3-3，從圖中可以看出三級(jí)分離所得原油C1含量少，原油蒸汽壓低，在常壓儲(chǔ)罐內(nèi)儲(chǔ)存時(shí)蒸發(fā)損耗少，并且C2～C6組分收率高，當(dāng)采用一級(jí)分離時(shí)，將有大量汽油組分進(jìn)入氣相白白燒掉，使油田產(chǎn)品貶值，工業(yè)上常把多級(jí)分離作為原油穩(wěn)定一種辦法。為什么分離級(jí)數(shù)越多獲得液體量越多，并且液相構(gòu)成較合理（C1濃度低、C5+濃度高），這一現(xiàn)象可從分子運(yùn)動(dòng)學(xué)方面來(lái)解釋。其因素是：在多元混合物中，輕組分分子運(yùn)動(dòng)速度較高，在分子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，輕組分分子與速度低重組分分子相撞擊，在撞擊過(guò)程中，輕組分分子失去了自身可以進(jìn)入氣相能量，而留在了液相中，重組分分子獲得了相應(yīng)能量，最后進(jìn)入氣相。這就是在多元體系中本來(lái)應(yīng)處在液態(tài)分子量較大物質(zhì)會(huì)有分子進(jìn)入氣相，以及在純態(tài)時(shí)呈氣態(tài)物質(zhì)會(huì)有某些存在于液相中因素。在體系壓力較高時(shí)，分子間距小、引力大，分子進(jìn)入氣相所需具備能量較大。對(duì)于速度小重組分分子來(lái)說(shuō)，由于其自身能量低，因而進(jìn)入氣相更困難，因此體系中處在氣相分子數(shù)量較少，并且重組分所占濃度也較低。但如果在較高壓力下把體系中已分離出氣體排出，此時(shí)排出氣體中重組分含量很少，這樣就減少了體系中具備較高能量輕組分分子，那么在壓力減少到另一較低數(shù)值時(shí)，就減少了重組分分子被輕組分分子撞擊、攜帶機(jī)率。因而，氣體排出越及時(shí)，重組分被攜帶氣化機(jī)率越小。由此可知，一次平衡分離液相收率最小，持續(xù)分離液相收率最多，多級(jí)分離居中。并且在多級(jí)分離中，分離級(jí)數(shù)越多，越接近持續(xù)分離，得到液體量越大，液體密度越小。3.2.1分離壓力影響維持分離溫度為90℃條件下，在二級(jí)分離工藝中變化第一級(jí)分離壓力大?。?.1～0.3MPa），以此來(lái)分析分離壓力對(duì)脫H2S圖3-4分離壓力對(duì)脫H2S效果影響從圖3-4中可以出，H2S含量隨第一級(jí)分離壓力升高先增多后減少，第一級(jí)分離壓力在0.17MPa左右時(shí)，原油中H2S含量達(dá)到最多。在壓力減少到0.1MPa或壓力升高到0.3MPa（此時(shí)變?yōu)橐患?jí)分離了）時(shí)，原油中H2S含量至少。原油收率隨分離壓力變化趨勢(shì)與H2S含量變化趨勢(shì)相似，第一級(jí)分離壓力從0.1MPa變化到0.3MPa過(guò)程中，原油收率先增多后減少，同樣也是在0.17MPa左右時(shí)，原油收率達(dá)到最多，當(dāng)壓力減少至0.1MPa或升高到0.3MPa（變?yōu)橐患?jí)分離）時(shí)，原油收率最小。原油飽和蒸汽壓和相對(duì)密度隨分離壓力變化趨勢(shì)是相似，壓力升高，原油飽和蒸汽壓和相對(duì)密度先減小后增大。原油飽和蒸汽壓重要受到原油中C1含量影響，從前面分析知，第一級(jí)分離壓力為0.1MPa或0.3MPa（一級(jí)分離）時(shí)，原油中C1含量比較高，因而原油蒸汽壓較高，而原油相對(duì)密度較大重要因素是由于分離后原油中所含C2組分較多，此時(shí)原油密度重要受到原油中C2～C4輕組分含量影響。3.2.2多級(jí)分離脫硫參數(shù)優(yōu)化于多級(jí)分離所得原油構(gòu)成較合理，原油收率高，并且對(duì)于H2S含量高原油可以通過(guò)升高分離溫度辦法將原油中H2S含量控制在較低水平，因而，為了既保證原油收率和合理原油構(gòu)成又保證脫硫效果，初步擬定采用三級(jí)分離辦法，第一級(jí)分離壓力取為0.208MPa，第二級(jí)分離壓力為0.144MPa，第三級(jí)分離壓力0.1MPa，通過(guò)控制分離器溫度，使原油中H2S含量滿足規(guī)定，得到所需溫度與H2S含量關(guān)系，如表3-1和圖3-5所示。表3-1多級(jí)分離優(yōu)化數(shù)據(jù)H2S含量（mg\kg）1015202530354045505560溫度（。C）136.4134.8133.7132.9132.3131.8131.3131.0130.6130.3130.0圖3-5H2S含量不同影響從表3-1和圖3-5中可以看出，操作溫度達(dá)到130～136℃時(shí)可以使脫H2S后原油中H2S濃度控制在10～60mg/kg，滿足脫硫規(guī)定；脫H2S后原油中H2S含量越多，則原油收率越高，并且單位質(zhì)量原油收率所需要能耗（能耗比）也越少，原油飽和蒸汽壓越大，原油密度越大。多級(jí)分離辦法雖然可以通過(guò)升高分離溫度辦法滿足脫硫規(guī)定，但是原油收率卻比較低，能耗也較高。綜合考慮脫硫效果和原油收率以及構(gòu)成，擬定多級(jí)分離脫硫方案采用三級(jí)分離法，第一級(jí)分離壓力取為0.208MPa，第二級(jí)分離壓力為0.144MPa，第三級(jí)分離壓力為0.1MPa，通過(guò)升高分離溫度（130～136℃）將H2S含量控制在較低水平。3.3負(fù)壓閃蒸工藝負(fù)壓閃蒸重要是靠減少閃蒸壓力，增長(zhǎng)輕重組分相對(duì)揮發(fā)度，使原油中H2S某些脫出，負(fù)壓閃蒸模仿流程圖如圖3-6所示：圖3-6負(fù)壓閃蒸流程圖負(fù)壓閃蒸流程描述如下：原油通過(guò)初步氣液分離后，經(jīng)節(jié)流減壓呈氣液兩相狀態(tài)進(jìn)入閃蒸罐，罐頂部與壓縮機(jī)入口相連，塔操作壓力普通為0.05～0.07MPa負(fù)壓。原油在塔內(nèi)閃蒸，涉及H2S在內(nèi)易揮發(fā)組分在負(fù)壓下析出進(jìn)入氣相，并從塔頂流出，經(jīng)增壓冷卻后，在分離器中分出不凝氣、凝析油（或稱粗輕油）和污水。由塔底流出原油，增壓后送往下一級(jí)解決單元。負(fù)壓閃蒸辦法重要影響參數(shù)是負(fù)壓塔操作壓力和操作溫度。下面重要對(duì)這兩個(gè)因素進(jìn)行分析。3.3.1操作壓力與操作溫度影響分別變化負(fù)壓閃蒸罐操作壓力（0.06～0.085MPa）和操作溫度（70～90℃），得到壓力和溫度對(duì)閃蒸脫H2S效果影響關(guān)系，如圖3-7。由圖3-7可見(jiàn)負(fù)壓閃蒸過(guò)程中，操作溫度和壓力對(duì)脫H2S效果影響十分明顯，隨著閃蒸塔操作壓力升高，原油中H2S含量會(huì)增多，然而所得原油收率也會(huì)增長(zhǎng)，原油蒸汽壓增大，密度減小。在相似操作壓力下，原油中H2S含量隨操作溫度升高而減少，原油收率減少，原油蒸汽壓減小，密度增大。圖3-7閃蒸壓力和溫度影響從能耗比圖中可以看出，在80℃，90℃進(jìn)行閃蒸時(shí)，能耗比較低，而當(dāng)在100℃進(jìn)行閃蒸時(shí)，所需要能耗大大升高，這是由于，原油脫水溫度為90℃，在90℃如下進(jìn)行閃蒸時(shí)，基本不需要對(duì)原油另行加熱，能耗重要考慮壓縮機(jī)能耗，而當(dāng)在100壓縮機(jī)和冷卻器是負(fù)壓閃蒸裝置耗能重要單元。為在經(jīng)濟(jì)上獲得較高利益，慣用負(fù)壓閃蒸解決溶解氣量少、所需氣化率小重質(zhì)原油，以減少壓縮機(jī)功耗。3.3.2負(fù)壓閃蒸脫硫參數(shù)優(yōu)化通過(guò)前面分析可知，負(fù)壓閃蒸辦法重要影響參數(shù)為閃蒸溫度和閃蒸壓力，下面分別針對(duì)這兩個(gè)因素對(duì)負(fù)壓閃蒸工藝進(jìn)行優(yōu)化，從兩個(gè)方面進(jìn)行：1）優(yōu)化閃蒸壓力閃蒸溫度取原油脫水溫度90℃，固定閃蒸溫度不變，通過(guò)變化閃蒸罐操作壓力使分離后原油中H2S表3-290℃H2S含量（mg\kg）10152025303540455055操作壓力（kPa）20.322.524.025.126.026.727.428.128.729.3圖3-8溫度一定期H2S不同含量影響從圖3-8中可以看出，隨著所規(guī)定原油中H2S含量減少，則需要閃蒸罐內(nèi)操作壓力越低，此時(shí)脫H2S后原油收率會(huì)減小，并且原油飽和蒸汽壓減少，相對(duì)密度增大。由于閃蒸罐分離壓力減少，因而壓縮機(jī)負(fù)荷會(huì)增大，所需要能耗增多，與此同步，由于原油收率減小，因而能耗比會(huì)增大。從表3-2中可以看出，要使汽液閃蒸后原油中H2S含量低于10～60mg/kg，則規(guī)定閃蒸罐內(nèi)壓力低于0.03MPa，閃蒸罐內(nèi)真空度是由于壓縮機(jī)抽吸作用導(dǎo)致，因而閃蒸罐操作壓力受到壓縮機(jī)入口所能達(dá)到真空度限制，當(dāng)前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)負(fù)壓壓縮機(jī)所能達(dá)到入口壓力為0.06MPa，引進(jìn)壓縮機(jī)可達(dá)0.04MPa，無(wú)論是國(guó)內(nèi)所產(chǎn)壓縮機(jī)還是進(jìn)口壓縮機(jī)都不能達(dá)到低于0.03MPa真空度，因而，對(duì)于密度和粘度較高稠油脫H2S不能在不加熱條件下僅通過(guò)減少閃蒸壓力辦法使原油中H2S含量滿足規(guī)定。下面考慮分別在0.04Mpa和0.06MPa壓力下，通過(guò)升高閃蒸溫度辦法使原油中H2S含量滿足規(guī)定。2）優(yōu)化閃蒸溫度依照國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口壓縮機(jī)入口真空度限制，分別在0.04MPa和0.06MPa壓力下變化閃蒸溫度，使閃蒸分離后原油中H2S含量控制在10～60mg/kg，得到所需加熱溫度與H2S含量關(guān)系見(jiàn)表3-3和圖3-9。表3-3H2S含量在10～60mg/kg時(shí)所需要閃蒸溫度（℃）H2S含量（mg\kg）10152025303540455055600.04MPa113.4108.7106.2104.6103.4102.4101.6100.9100.299.799.10.06MPa129.8123.7120.5117.1117.1115.9115.0114.2113.6113.0112.4從表3-3和圖3-9中可以看出，通過(guò)升高閃蒸溫度使原油中H2S含量滿足規(guī)定期，對(duì)于進(jìn)口壓縮機(jī)（入口真空度可達(dá)0.04MPa），要使原油中H2S含量控制在10～60mg/kg，則規(guī)定加熱溫度在100～113℃以上；對(duì)于國(guó)產(chǎn)壓縮機(jī)（入口真空度可達(dá)0.06MPa），規(guī)定加熱溫度在113～130℃以上。所需要操作溫度比較高，僅依托原油進(jìn)站溫度很難實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)行再加熱，并且在這樣操作溫度下，原油收率比較低，原油蒸汽壓非常低，原油中輕組分大量損失，所需能耗較高。從圖中可以看出，負(fù)壓閃蒸所需能耗與脫H2S后原油中H2S含量多少關(guān)于系，在閃蒸操作壓力擬定狀況下，使閃蒸后原油中H2S含量減少，則規(guī)定閃蒸溫度升高，因而總能耗隨原油中H2S含量減少而增多，與此同步，隨原油中H2S含量減少，原油收率也是減小，因而，即能耗比是隨原油中H2S含量減小而增大。若采用負(fù)壓條件下升高溫度辦法脫除原油中H2S，溫度要在100～113℃（0.04MPa）或113～130℃（0.06MPa）以上，負(fù)壓閃蒸辦法所需要能耗非常大，應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，是非常不經(jīng)濟(jì)。圖3-9壓力一定是H2S含量不同影響3.4分餾工藝分餾塔對(duì)物料分離比較精細(xì)，但是由于再沸器和冷凝器存在，該辦法所需要能耗非常多。本文研究?jī)?nèi)容重要規(guī)定控制原油中H2S含量，對(duì)塔頂產(chǎn)品構(gòu)成并無(wú)太大規(guī)定，因而，為了節(jié)約生產(chǎn)成本，可以采用不完全分餾塔對(duì)原油進(jìn)行脫H2S解決。只設(shè)提餾段不完全塔稱提餾塔，這種塔沒(méi)有塔頂冷凝器，可以節(jié)約能耗以及建設(shè)費(fèi)用。圖3-10所示是提餾工藝模仿流程圖，提餾工藝為塔頂液相進(jìn)料，該工藝重要影響因素有塔壓、塔底加熱溫度、塔板數(shù)等，下面針對(duì)這幾種影響因素對(duì)提餾塔脫H2S工藝進(jìn)行模仿計(jì)算。圖3-10提溜工藝流程圖3.4.1分餾塔塔板數(shù)影響分餾塔塔壓為0.3MPa，塔底加熱溫度為150℃，變化分餾塔塔板數(shù)，從2層變化到14層，進(jìn)行模仿計(jì)算，得到塔板數(shù)對(duì)脫H2S圖3-11塔板數(shù)影響從圖3-11中可以看出，塔板數(shù)越多，原油中H2S含量越多，原油收率越大。塔板數(shù)對(duì)原油飽和蒸汽壓和相對(duì)密度影響不大，只有在塔板數(shù)為2層時(shí)，原油飽和蒸汽壓會(huì)比較大，此時(shí)原油中所含輕組分比較多，而從原油收率曲線中可以看出，塔板數(shù)為2層時(shí)原油收率較小，由此可以推斷出，在塔板數(shù)為2層時(shí)原油中重組分揮霍較嚴(yán)重，因而，所取塔板數(shù)要多于2層。從理論塔板數(shù)與能耗比之間關(guān)系圖可以清晰看到，能耗比基本不隨塔板數(shù)變化而變化，因而，塔板數(shù)多少對(duì)能耗比影響很小。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，塔板數(shù)對(duì)脫硫效果影響還與加熱溫度關(guān)于，如圖3-10所示：圖3-12塔板數(shù)鶴加熱溫度對(duì)脫硫效果影響從圖3-12中可以看出，加熱溫度較低時(shí)，隨著塔板數(shù)增多原油中H2S含量是增多，而溫度升高到170℃左右后，原油中H2S含量會(huì)隨著塔板數(shù)增多而減少。分析發(fā)現(xiàn)，在溫度低時(shí)，原油中所有組分收率都是隨塔板數(shù)增長(zhǎng)而增多，但是將塔底加熱溫度升高，輕組分收率隨塔板數(shù)變化趨勢(shì)一方面發(fā)生變化，其收率隨著塔板數(shù)增多而減少，溫度越高，呈現(xiàn)這種變化趨勢(shì)組分越多。經(jīng)計(jì)算得到，溫度在168～170℃時(shí)，C2和H2S組分收率隨塔板數(shù)增多而減少，而C3組分收率隨塔板數(shù)增多而增多。繼續(xù)升高溫度，C3組分收率也隨塔板數(shù)增多而減少。在0.3MPa壓力下，溫度較低時(shí)，在塔板數(shù)至少狀況下（原油中H2S含量至少），原油中H2S含量也不能滿足規(guī)定，因而，要使原油中H2S含量滿足脫硫規(guī)定，應(yīng)當(dāng)將加熱溫度提高到168℃以上，如果還不能滿足規(guī)定再通過(guò)增長(zhǎng)塔板數(shù)辦法減少原油中H2綜合上述分析發(fā)現(xiàn)，從脫硫效果和原油收率考慮，塔板數(shù)越多越好，但是，塔板數(shù)增長(zhǎng)到一定限度后，原油收率增長(zhǎng)和H2S含量減少越來(lái)越慢，塔板數(shù)增長(zhǎng)建設(shè)和操作費(fèi)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原油收率增長(zhǎng)和H2S含量減少帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，因而，塔板數(shù)也不能無(wú)限多，應(yīng)依照經(jīng)濟(jì)效益選取。3.4.2塔內(nèi)操作壓力影響提餾塔塔板數(shù)取為10層，塔底加熱溫度為150℃，變化塔內(nèi)操作壓力，從0.2MPa變化到0.3MPa，進(jìn)行模仿計(jì)算，得到塔頂壓力對(duì)脫H2S圖3-13塔壓影響從圖3-13中可以看出，在溫度不變條件下，塔壓越高，原油中H2S含量越多，脫硫效果越差，原油收率越大。原油飽和蒸汽壓受塔內(nèi)壓力影響較大，塔壓越高，原油飽和蒸汽壓越大，壓力從0.2MPa變化到0.3MPa過(guò)程中，所得原油飽和蒸汽壓從0.0066MPa升高到0.025MPa。原油相對(duì)密度隨塔壓升高而減小，塔壓越高，所得原油中輕組分含量越多，因而，原油密度越小。由于在塔壓升高過(guò)程中塔底加熱溫度不變，總能耗不變，而原油收率變大，因而，能耗比會(huì)略有減少。3.4.3分餾法脫硫參數(shù)優(yōu)化對(duì)不同塔板數(shù)，通過(guò)控制塔底加熱溫度使分餾后原油中H2S