PDF《天然气处理工艺建模与模拟进展》

石油科学通报

2019 年6月第4卷第

2 期:192-203 天然气处理工艺建模与模拟进展 邵青楠1 ,顾鑫诚1 ,邓春1* ,邱敏2 ,马利敏2 ,姬忠礼2

1 中国石油大学(北京)化学工程与环境学院重质油国家重点实验室,北京

102249 2 中国石油大学(北京)机械与储运工程学院过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室,北京

102249 * 通信作者, chundeng@cup.

edu.cn 收稿日期: 2018-12-11 国家科技重大专项 (2016ZX05017-004) 资助 摘要 在页岩气革命和国内煤改气的大背景下,天然气的生产和消费都将持续增长.化工过程模拟作为工艺特 性分析、设备设计、优化和控制的重要工具,被研究者们广泛应用于天然气处理工艺的建模与模拟的研究中. 本文简要介绍了过程模拟技术与常用于天然气处理的流程模拟软件;

综述了脱硫脱碳、脱水、硫磺回收、天然 气凝液回收等天然气处理过程和膜分离、离子液体等天然气处理新技术,以及国内外对上述各过程进行建模、 模拟的研究进展;

着重讨论了对天然气处理工艺全流程模型的建立和将其与甲醇、乙烯生产等其他化工过程进 行耦合工艺设计的研究,并对进一步的研究进行了展望. 关键词 天然气;

页岩气;

流程模拟;

过程集成 Research advances in the simulation and modeling of natural gas treatment process SHAO Qingnan1 , GU Xincheng1 , DENG Chun1 , QIU min2 , MA Limin2 , JI Zhongli2

1 State Key Laboratory of Heavy Oil Processing, College of Chemical Engineering and Environment in China University of Petroleum, Beijing 102249, China

2 Beijing Key Laboratory of Process Fluid Filtration and Separation, College of Mechanical and Transportation Engineering in China University of Petroleum, Beijing 102249, China Abstract? Under background of shale gas revolution and domestic coal-to-gas switch, both production and consumption of natural gas will continue to grow. Chemical process simulation technique is used extensively in industry and academia for process analysis, equipment design, optimization and control. This paper briefly introduces the process simulation technology and simulators commonly used to model natural gas processing. It is reviewed that natural gas treatment process including acid gas removal, dehydration, sulfur recovery and NGL recovery, new technologies such as membrane and ionic liquids, as well as the research on simulation and modeling of those processes. The paper focuses on the research advances in full process simulation. Several novel design of natural gas treatment integrated with other chemical processes such as methanol and ethylene production is discussed. In the end, further research in this area is presented. Keywords? natural gas;

shale gas;

process simulation;

process integration doi: 10.3969/j.issn.2096-1693.2019.02.018 引用格式:邵青楠, 顾鑫诚, 邓春, 邱敏, 马利敏, 姬忠礼. 天然气处理工艺建模与模拟进展. 石油科学通报, 2019, 02: 192-203 SHAO Qingnan, GU Xincheng, DENG Chun, QIU min, MA Limin, JI Zhongli. Research advances in the simulation and modeling of natural gas treatment process. Petroleum Science Bulletin, 2019, 02: 192-203. doi: 10.3969/j.issn.2096-1693.2019.02.018 ?2016 中国石油大学(北京) 清华大学出版社有限公司 http://sykxtb.cup.edu.cn 天然气处理工艺建模与模拟进展

193 0 引言 天然气作为一种绿色环保、安全高效的化石能 源,在全球能源结构中正占据着越来越重要的地位. 在中国,随着天然气逐渐在工业和住宅领域代替煤炭 并在交通领域代替石油,天然气的需求激增.2017 年,中国天然气消费增长 15.1%,占全球天然气消费 净增长的 32.6%[1] .在供应端,得益于页岩气革命, 美国引领了全球液化天然气供给的快速扩张.中国作 为世界最大的页岩气储备国,对页岩气、致密气等非 常规天然气资源的开发已受到充分重视,未来产量将 强劲增长. 化工过程模拟技术旨在通过流程建模,来对工 艺进行开发、设计与优化.建立数学模型对化工过 程进行描述,再借助计算机辅助求解,从而进行流 程的物料衡算与能量衡算.通过对天然气处理过程 的建模与模拟,能够对现有装置进行工艺参数优化、 节能改造与能量集成;