高含硫天然气脱硫能效量化评价方法
【专利摘要】本发明公开一种高含硫天然气脱硫能效量化评价方法，首先建立脱硫能效评价体系，确定主控因素，选定净化气产量、脱硫能耗和脱硫选择性作为评价指标作为评价指标，并确定各评价指标的权重值；再计算或测定各个评价指标的实际值，并设定各个评价指标的满意值和不允许值，对比之后对求得各个评价指标的单向功效系数；最后，根据各个评价指标的权重值和单项功效系数值，对脱硫能效进行整体量化评估。采用本发明的高含硫天然气脱硫能效量化评价方法，经过计算，对高含硫天然气脱硫能效进行量化分析，使本领域技术员能更具其量化结果，清楚、直观、准确的对脱硫能效进行判断。
【专利说明】
高含硫天然气脱硫能效量化评价方法
技术领域
[0001] 本发明设及天然气脱硫工艺，具体设及一种高含硫天然气脱硫能效量化分析方 法。
【背景技术】
[0002] 高含硫天然气富含大量也S、C〇2等酸性组分，通常需要大幅度增加脱硫溶液循环量 W满足严格净化要求，运导致气体净化能耗是常规天然气的几倍至十几倍W上。高含硫天 然气净化后的产品气收率相比常规天然气低许多，主要原因是大量酸气被脱除。基于上述 两个特点，就要求高含硫天然气净化中要非常重视节能降耗和提高产品气收率，运样才能 提高气体加工经济效益。由于脱硫单元是天然气净化核屯、，它不仅关系气体净化成败，也对 气体加工能耗及产率影响最大，因此建立科学的高含硫天然气脱硫能效评价方法十分必 要。
[0003] 高含硫天然气脱硫能效的研究，设及操作、管理、环境等多个方面，是复杂因素影 响下的多指标综合评价问题。国内外对脱硫能效的定性、定量综合评价报道不多，但是通过 操作经验指导、流程模拟研究或数学优化等方法，来提高脱硫效率，实现节能增产目标的介 绍很多。而且多数文献在描述脱硫效率时，习惯用胺液酸气负荷、脱硫单位能耗、脱硫选择 性、操作成本等单一指标或多指标关联的运行数据来直接或间接的评价脱硫效率。重点研 究内容包括脱硫溫度、压力、溶液浓度、吸收塔板数、溶液循环量、气液比、酸气溶解度等工 艺参数对脱硫能效的影响规律。上述研究过程及结果多是W数学模型形公式、关系曲线或 一揽子数据集合的形公式表达，不易直观形象地W分值的形公式综合判断脱硫能效。而生 产者往往是按照操作规程进行作业，他们更关屯、在尽力操作好装置的前提下，能够利用简 捷的方法来判断作业水平，W便提高生产效率。因此，对高含硫天然气脱硫能效进行简单量 化分析，显得尤为重要。
【发明内容】
[0004] 为解决W上技术问题，本发明提供一种高含硫天然气脱硫能效量化评价方法。
[0005] 技术方案如下：
[0006] -种局含硫天然气脱硫能效量化评价方法，其关键在于按W下步骤进行：
[0007] 首先，建立脱硫能效评价体系，确定主控因素，选定评价指标，然后采用赋值法确 定各评价指标的权重值Oi;
[000引其次，计算或测定各个评价指标的实际值，并设定各个评价指标的满意值和不允 许值，将各个评价指标的实际值与对应的满意值和不允许值之间进行对比，对各个评价指 标进行量化打分，得到各评价指标的单项功效系数值Al;
[0009] 最后，根据各个评价指标的权重值和单项功效系数值，对脱硫能效进行整体量化 评估，采用下面的公式计算脱硫能效的总分：
[0010] YES = Zi [ aiAi+a2A2+a3A2+......+QiAi ]
[0011] 其中Zi为原料气处理负荷系数；
[0012] Qi为第i个评价指标的权重值；
[0013] Al为第i个评价指标的单项功效系数值；
[0014] Zi = -0.589Fi〇ad2+l. 198Fi〇ad+0.39，Fi〇ad 为处理负荷。
[0015] 优选的，按W下步骤进行：
[0016] 步骤一、W净化气产量--Y、脱硫能耗--E和脱硫选择性--S作为评价指标，然后采 用赋值法确定Y、E和S的权重值日1、日2和日3，日1、日2和日3均大于零小于1，日1、日2和日3之和为1 ;
[0017] 步骤二、对原料气进行脱硫处理，稳定后测定W下参数：
[001引 Fin-单位时间内原料气处理量，m3/h;
[0019] CH2S,in-原料气中出S的体积百分含量，％ ;
[0020] Ch2S, in-原料气中出S的体积百分含量，％ ;
[002。 Cc02,in-原料气中C02的体积百分含量，％ ;
[0022] Cc〇2,〇ut--净化气中C〇2的体积百分含量，％ ;
[0023] ffiash-脱硫装置闪蒸气流量，为500m3 A;
[0024] e广-实际脱硫能耗；
[0025] 步骤S、按W下公式计算：
[00%] 净化气产量--Y
[0027] …-公式①；
[0028] 胺液循环量一Lexp
[0029] Lexp = -171.4 化 in/125000)2+573.5(Fin/125000)+107--公式②；
[0030] 脱硫选择性一S
[0031]
――公式③;
[0032] 步骤四、分别预设所述净化气产量--Y和脱硫选择性--S的满意值和不允许值，再 分别计算Y、S的单项功效系数值心、42，心、42均按照公式@计算：
[003引
---公式级；
[0034]参照胺液循环量--Lexp,预设脱硫能耗--E的满意值和不允许值，按照公式⑤计算E 的单项功效系数值A3:
[00对
--公式⑥；
[0036] 公式④和公式⑤中：gii为Al或A2，Xyi为Y、S或E的满意值，Xni为Y、S或E的不允许值， Xi为Y或S的实际计算值；
[0037] 步骤五、按照公式YES = Zi[aiAi+a2A2+a3A3]，计算脱硫能效的总分，得到量化结果。 [003引所述净化气产量--Y的满意值和不允许值分别为Ymax和Ymin,预设DUt的上下限， 再将其数值分别带入公式①计算即得到Ymax和Ymin,所述脱硫能耗一E的满意值和不允许值 分别为Emax和Emin ,预设E/Lexp的比值的上下限，根据公式②头际算得的Lexp ,得到Emax和Emin , 所述脱硫选择性一S的满意值和不允许值分别为Smax和Smin,预设DUt的上下限，将其数值 分别带入公式③计算即得到Smax和Smin。
[0039] 净化气产量是净化厂经济效益最直接的体现，它是影响脱硫能效的最重要指标， 产量越大意味着产值越高。尤其对本高含硫气田来说，由于天然气中酸性组分体积含量高 达24%，经过酸性组分脱除后，商品天然气理论产率仅能达到原料气处理量的76%，运大大 低于常规气田商品天然气产率。加之净化厂处理规模高达3600 XioV^cU即使天然气产量 有1 %的变化波动也能反映脱硫装置运行效率和经济性受到较大影响。
[0040] 脱硫能耗是反映脱硫装置日常运行成本的最重要因素。根据文献报道高含硫天然 气脱硫能耗比常规天然气能耗高出10倍甚至更多。能耗增加将提高天然气处理成本，脱硫 能效自然会降低，所W能耗是反映脱硫能效的关键因素之一。脱硫能耗主要由=部分构成： 加热溶液所需蒸汽能耗，溶液输送所需的机累电能，溶液冷却所需的循环水消耗。根据文献 报道和生产数据显示，脱硫单元中能耗最大的设备是再生塔重沸器，它的能耗通常占脱硫 单元总能耗的70% W上。
[0041] 对于含硫天然气净化而言，加强脱硫选择性意味着在满足商品天然气质量的前提 下，对天然气中C〇2尽量少的脱除。运样不仅可把脱硫溶液尽量应用于脱除出S，降低溶液循 环量，能耗随之下降，而且提浓后的酸气送往硫横回收装置有利于提高硫收率。脱硫选择性 的高低直接受众多操作条件影响，如脱硫吸收溫度、压力、溶液循环量、吸收塔板数等。一般 的规律表明选择性越强净化气产量就越高，脱硫能耗越低。
[0042] 有益效果:采用本发明的高含硫天然气脱硫能效量化评价方法，选取净化气产量、 脱硫能耗和脱硫选择性作为评价指标，通过预设净化气产量--Y、脱硫能耗--E和脱硫选择 性一S的满意值、不允许值，对比之后对求得各个评价指标的单项功效系数，再依据其权重， 对高含硫天然气脱硫能效进行量化分析，使本领域技术员更能据其量化结果，清楚、直观、 准确的对脱硫能效进行判断。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合实施例对本发明作进一步说明。
[0044] -种高含硫天然气脱硫能效量化评价方法，其特征在于按W下步骤进行：
[0045] 步骤一、首先，建立脱硫能效评价体系，确定主控因素，选定评价指标，然后采用赋 值法确定各评价指标的权重值口 I;
[0046] W净化气产量--Y、脱硫能耗一E和脱硫选择性一S作为评价指标，然后采用赋值法 确定Y、E和S的权重值日1、日2和日3，日1、日2和日3均大于零小于1，日1、日2和日3之和为1 ;
[0047] 步骤二、对原料气进行脱硫处理，稳定后测定W下参数：
[004引 Fin-单位时间内原料气处理量，m3/h;
[0049] Ch2S, in-原料气中出S的体积百分含量，％ ;
[0050] Ch2S, in-原料气中出S的体积百分含量，％ ;
[(K)引]Cc〇2,in-原料气中C〇2的体积百分含量，％ ;
[0化2] Cc〇2,out--净化气中C〇2的体积百分含量，％ ;
[0053] ffiash-脱硫装置闪蒸气流量，为500m3 A;
[0054] e广-实际脱硫能耗；
[0055] ei即为脱硫能耗的实际值；
[0056] 步骤S、分别按公式①和③计算Y、S的实际值，按公式②计算胺液循环量一Lexp:
[0化7] 净化气产量-Y
[0化引 -公式①；
[0059] Lexp = -171.4 化 in/125000)2+573.5(Fin/125000)+107--公式②；
[0060] 脱硫选择性一S
[0061 ]
--公式③；
[0062] 步骤四、设定各个评价指标的满意值和不允许值，将各个评价指标的实际值与对 应的满意值和不允许值之间进行对比，对各个评价指标进行量化打分，得到各评价指标的 单项功效系数值Al;
[0063] 分别预设所述净化气产量一Y、脱硫能耗--E和脱硫选择性--S的满意值和不允许 值；
[0064] 所述净化气产量一Y的满意值和不允许值分别为Ymax和Ymin,预设Cc〇2, DUt的上下限， 再将其数值分别带入公式①计算即得到Ymax和Ymin;
[0065] 所述脱硫能耗一E的满意值和不允许值分别为Emax和Emin,预设E/Lexp的比值的上下 限，根据公式②实际算得的Lexp，得到Emax和Emin ;
[0066] 所述脱硫选择性一S的满意值和不允许值分别为Smax和Smin,预设CCQ2, out的上下限， 将其数值分别带入公式③计算即得到Smax和Smin;
[0067] 最后分别计算Y、E、S的单项功效系数值Ai、A2、A3，
[0068] 其中Ai、A2均按照公式④计算：
[0069] --當式霞；
[0070]
[0071] ――公式⑥；
[0072] 公式④和公式⑤中：gli为Al或A2，Xyi为Ymax、Smax或Emax，Xni为Ymin、Smin或Emin，Xi为根 据公式①或公式③计算得到的Y或S的实际计算值；
[0073] 步骤五、根据各个评价指标的权重值和单项功效系数值，对脱硫能效进行整体量 化评估，采用下面的公式计算脱硫能效的总分，得到量化结果。
[0074] YES = Zi [ aiAi+a2A2+a3A3+......+QiAi ]
[0075] 其中Zi为原料气处理负荷系数；
[0076] Qi为第i个评价指标的权重值；
[0077] Al为第i个评价指标的单项功效系数值；
[007引 i = 3;
[0079] Zi = -0.589Fi〇ad2+1.198Fi〇ad+0.39 ,Fioad 为处理负荷，实际测得。
[0080] 下面结合具体量化结果对本发明进行说明，按照W上方法，表1为对Y、E、S赋予的 权重值，表2为对某高含硫天然气净化厂23组脱硫装置的脱硫能效量化分析结果。
[0081 ] 针对Y，预设Cg日2,out = 2.3 %作为上限，带入公式①得到Ymax，预设Cg日2,out = 0.5 %作 为下限，带入公式①得到Ymin;
[00剧针对E，预设E = O. OSLexp作为上限，得到Emax,预设E = O. 12Lexp作为下限，得到Emin;
[0083] 针对S，预设Cg日2, out = 2.2 %作为上限，带入公式③得到Smax，预设Cg日2, out = 0.5 %作 为下限，带入公式③得到Smin;
[0084] 亲1、Y、R、S巧重耐值
[0085]
[0086] 表2、某高含硫天然气净化厂脱硫装置的脱硫能效量化结果
[0087]
[0088] 从表2可W看出，通过本发明提供的方案对各脱硫装置的脱硫能效量进行量化，得 到的YES值，是对每个脱硫装置的脱硫能效直观、简单的量化结果，与每个脱硫装置实际工 作的脱硫能效相吻合，本领域技术人员能直观、准确的判断脱硫每个脱硫装置的能效情况。
[0089] 最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人 员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可W做出多种类似的表 示，运样的变换均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种高含硫天然气脱硫能效量化评价方法，其特征在于按以下步骤进行： 首先，建立脱硫能效评价体系，确定主控因素，选定评价指标，然后采用赋值法确定各 评价指标的权重值Ct1 ; 其次，计算或测定各个评价指标的实际值，并设定各个评价指标的满意值和不允许值， 将各个评价指标的实际值与对应的满意值和不允许值之间进行对比，对各个评价指标进行 量化打分，得到各评价指标的单项功效系数值A 1; 最后，根据各个评价指标的权重值和单项功效系数值，对脱硫能效进行整体量化评估， 采用下面的公式计算脱硫能效的总分： YES = Zi[aiAi+〇2A2+a3A2+......+〇iAi] 其中Z1为原料气处理负荷系数； ai为第i个评价指标的权重值； A1为第i个评价指标的单项功效系数值； Zi = -0 · 589Fi〇ad2+l · 198F1-+0 · 39 ,Ficiad为处理负荷。2. 根据权利要求1所述的高含硫天然气脱硫能效量化评价方法，其特征在于按以下步 骤进行： 步骤一、以净化气产量--Y、脱硫能耗--E和脱硫选择性--S作为评价指标，然后采用赋 值法确定丫』和3的权重值€[1、(12和€[3，€[1、€[2和€[ 3均大于零小于1，€[1、€[2和€[3之和为1; 步骤二、对原料气进行脱硫处理，稳定后测定以下参数： Fin-单位时间内原料气处理量，m3/h; CH2S,in一原料气中H2S的体积百分含量，％ ; CH2S,in一原料气中H2S的体积百分含量，％ ; Cc〇2,in一原料气中C〇2的体积百分含量，％ ; Cc〇2,out-净化气中C〇2的体积百分含量，％ ; ff Iash-脱硫装置闪蒸气流量，为500m3/h; ei 一实际脱硫能耗； 步骤三、按以下公式计算： 净化气产量一Y-公式①； 胺池循坏量--Lpim公式②； 脱硫选择性一S----公式③； 步骤四、分别预设所述净化气产量--Y和脱硫选择性--S的满意值和不允许值，再分别 计算Y、S的单项功效系数值Al、A2，Al、A2均按照公式④计算： --公式④；麥=照妝'/仪個it M-Lexp，BU又服Al HE耗一? tf」俩意值和不允许值，按照公式⑤计算E的单 项功效系数值A3:公式④和公式⑤中：gu为A1SA2，xyi为Y、S或E的满意值， Xni为Y、S或E的不允许值，Xi为Y 或S的实际计算值； 步骤五、按照公式YESzZjc^+asAs+a*]，计算脱硫能效的总分，得到量化结果。3.根据权利要求2所述的高含硫天然气脱硫能效量化评价方法，其特征在于:所述净化 气产量一Y的满意值和不允许值分别为Ymax和Ymin，预设Coi2, _的上下限，再将其数值分别带 入公式①计算即得到Ymax和Ymin，所述脱硫能耗一E的满意值和不允许值分别为E max和Emin，预 设E/Lexp的比值的上下限，根据公式②实际算得的L exp，得到EmaJPEmin，所述脱硫选择性一S 的满意值和不允许值分别为SmaJPSmin，预设Ceo2, _的上下限，将其数值分别带入公式③计 算即得到Smax和Smin。
【文档编号】G06F19/00GK106021899SQ201610321034
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】邱奎, 蒯家建, 李维军
【申请人】重庆科技学院