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浅谈气液比对天然气净化的影响

文档作者：曹军文档来源：中原油田普光分公司天然气净化厂		点击数：	更新时间： 2024年08月08日
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Chenmical Intermediate
88 当代化工研究 百家争鸣 2016·12
随着体系中碱原子的半径增大而减小。
(2)分子的解离能
解离能(BDE)作为化学键强度的重要物理参数，可能很
好地说明OXCl-(X=Li,Na,K)分子体系的稳定性，本研究基于
O原子离去整个分子体系时的BDE研究，从而分析三个分子
体系的稳定。
基于分子的解离能在数值上等于断裂键的BDE：
E(O-R)=ΔHθ
(O-R)=ΔƒHθ
(0)+ΔƒHθ
(R)—ΔƒHθ
(OR)
式中，E（O- R )表示O- R 的B D E，Δ H θ
( O - R )中的H强
调BDE属于热化学焓变，ΔƒHθ
(O)表示O原子在标准状态
（100kPa，298.1K）下的生成焓，ΔƒHθ
(R)表示R（R=Li-
Cl，Na-Cl，K-Cl）在标准状态下的生成焓，ΔƒHθ
(OR)表示
OR在标准状态下的生成焓，各方法基组下的预测值见表2。
在表2 中， 由于未能应用B H a n d L Y P 方法计算
出X C l ( X = L i ， N a ， K ) 结构的稳定能量， 只列出了出
B3LYP，B3PW91两种方法的预测结果，发现在不同方法
的预测值较为接近，最大相差仅为0.053kJ/mol，E(O-Licl)的
值为0.267-0.310kJ/mol，E(O-Nacl)的值为0.252-0.297kJ/
mol，E（O-kcl）的值为0.235-0.313kJ/mol。总的来说，各种
方法和基组计算结果均在0.235-0.313kJ/mol的范围，但
是波动范围随着添加的金属离子半径增大而增大，E（O-Licl）
的BDE波动较小，E（O-kcl）的各预测值相差较大，最大为
0.078kJ/mol.
B3LYP B3PW91
6-31+g
(d)
6-311++
g(d，p)
6-311++
g(3df,3pd)
6-31+g(d)
6-311++
g(d，p)
6-311++g
(3df,3pd)
ΔƒHθ
(O) -74.966 -75.000 -74.990 -74.929 -74.951 -74.952
ΔƒHθ
(LiCl) -467.800 -467.834 -467.836 -467.735 -467.735 -467.770
ΔƒHθ
(OLiCl) -543.048 -543.101 -543.104 -542.945 -542..996 -543.000
E(O-LiCl) 0.282 0.267 0.268 0.281 0.310 0.278
ΔƒHθ
(NaCl) -622.564 -622.601 -622.571 -622.465 -622.465 -622.503
ΔƒHθ
(ONaCl) -697.795 -697.853 -697.857 -697.658 -697.713 -697.717
E(O-NaCl) 0.265 0.252 0.296 0.264 0.297 0.262
ΔƒHθ
(KCl) -1060.178 -1060.248 -1060.187 -1060.067 -1060.067 -1060.137
ΔƒHθ
(OKCl) -1135.392 -1135.483 -1135.486 -1135.243 -1135.331 -1135.335
E(O-KCl) 0.248 0.235 0.309 0.247 0.313 0.246
表2 OXCl-(X=Li，Na，K)的O的解离能(a。u。)
Table2 The O’dissociated energy(a。u。)ofOXCl-(X=Li,Na,K)
3.讨论
利用密度泛函理论的三种方法，在3组基组水平下，对
OXCl-(X=Li，Na，K)负离子体系进行几何优化与解离能研究
发现：
(1)随着OXCl-(X=Li，Na，K)分子体系中X的原子半径增
大，O原子与X(X=Li，Na，K)的键长增大，分子体系的偶极
矩也逐渐减小，OXCl-(X=Li，Na，K)稳定性的下降，易于
O-X键的断裂;
(2)随着E（O-xcl）的解离能呈下降趋势，解离能变弱，O
原子更容易从OXCl-(X=Li，Na，K)负离子体系脱落。
【参考文献】
[1]史朝晖,王渭娜,吴东兵等.CH3SOCH3与XO(X=Cl，Br)自由
基反应的理论研究[J].化学研究与应用,2007,19(2):162-167.
[2]FRISCH M J, TRUCKS G W, SCHLEGEL H B，et al.
Gaussian03[CP].Gaussian Inc, Pittsburgh PA，2003.
[3]Lide D. R. CRC Hand book of chemistry and physics, 84th ed.
[M], New York. CRC Press, 2003-2004.
【作者简介】
赵得志（1994~），男，西北民族大学化工学院，研究方向：
制药工程、量子化学研究。
((责任编:高镇峰)
基金项目：西北民族大学国家级大学生实践创新创业训练计划项目（201610742056）。
通讯作者：梁俊玺（1978~），男，西北民族大学 化工学院，研究方向：量子化学研究。
浅谈气液比对天然气净化的影响
＊曹 军
（中原油田普光分公司天然气净化厂 四川 635000）
摘要：在天然气净化操作中，生产合格的天然气受多方面的影响。而普光尤为特殊，为高含硫天然气，净化操作条件更为苛刻。其中最
为主要的是选择合适的气液比，那么什么是气液比？选择合适的气液比是生产合格天然气的重要指标，本文主要针对实际生产中气液比对
天然气净化的影响做出简单的叙述。
关键词：气液比；天然气；高含硫
中图分类号：T 文献标识码：A
Discussion of the Influence of Vapor-liquid Ratio On Natural Gas Purification
Cao Jun
(Natural Gas Purification Factory, Puguang Branch, Zhongyuan Oil Field, Sichuan, 635000)
Abstract：In the process of natural gas purification, the qualified produced natural gas is influenced by many factors. The Puguang is typically
special and it is the natural gas with high sulfur, besides, its purification condition is more strict. The most important point is choosing appropriate
vapor-liquid ratio, so what is the vapor-liquid ratio? Choosing the appropriate vapor-liquid ratio is the important index for producing qualified natural
gas and this paper has taken simple narration of the influence of vapor-liquid ratio in the actual production on natural gas purification.
Key words：vapor-liquid ratio；natural gas；high-sulfur content
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万方数据
百家争鸣 Chenmical Intermediate 89
2016·12 当代化工研究
1.气液比概念
何为气液比？气液比是指包裹体中气体(泡)占包裹体
总体积的百分数。在生产实际中，我们所谓的气液比其实
就是气体的净化量与溶液的比值。比如说原料气量为120
千方每小时，溶液循环量为450吨每小时，那么气液比则
为：120*103/450=267。
2.气液比对生产实际的影响
在普光的生产实际中，普光天然气为高含硫气体。
我们运用的脱硫吸收剂为MDEA，即甲基二乙醇胺。理
化性质：无色氨味液体，PH值：10.4（1%水溶液），沸
点：247.3℃，比重：1.041，水中溶解度：100%20℃。
因此，普光天然气净化操作中的气液比即为高含硫气体与
MDEA溶液的比值。再生产过程中我们经常遇见不合适的气
液比的情况出现，而不同的气液比会出现不同的影响结果。
(1)气液比过低对净化气中H2S含量的影响
气液比过低，从气液比概念中我们知道为需净化的气
体流量偏小或者胺液流量偏大。从图1气液比与硫化氢的关
系来看，当气液比越低，那么气体中所含的硫化氢越低；从
净化的角度来说，能够产出更为合格的天然气。就普光气田
来说，现在合适的气液比让产出的天然气中的硫化氢达到
1ppm以下；所以此时如果再选择过低的气液比，即减小气
体流量或加大循环量，那样并不会加大硫化氢的拔出率，反
而会加大二氧化碳的吸收与增加机泵的能耗及胺液的损耗
率。更为严重的状态下，还会发生淹塔现象，所谓的淹塔现
象实质就是塔器上的液相大于气相，液相累积到塔板上而来
不及回落到塔底，最后直接影响正常的生产。
50
20
H2Smg/m3
2000 3000 4000 5000
气液比
10
5
2
1
图1 气液比与硫化氢的关系
(2)气液比过大对净化气中H2S含量的影响
气液比过大，则为气体流量过大或胺液循环量过小。从
图1中气液比与硫化氢的关系来看，随着气液比的加大，气
体中硫化氢的含量也跟着急剧上升，直接导致产品气的不合
格，造成事故的发生。
在生产过程中，如果气流量过大，还会使胺液在塔板上
剧烈“沸腾”，同时气泡快速上升破裂，然后破裂的气泡形
成雾沫，雾沫被高速运动的气流带走，这时便可能出现了大
量的雾沫夹带。随着雾沫的夹带直接造成塔器的压差迅速上
升，塔低液位下降，塔后分离罐液位急速上升。最后甚至造
成冲塔现象的发生，直接导致生产中断。
(3)气液比对净化气中CO2含量的影响
在常压、操作温度为30℃、溶剂质量分数为40%左右
时，分别采用UDS和MDEA溶液，净化气中H2S的含量均小
于2ppm，气液比对净化气中CO2含量的影响见图2 。
800
UDS
MDEA
100 200
Vg/V1
Content of CO2 in purified gas (ppm)
150 250 300 350
700
600
500
400
300
200
100
0
图2 Vg/V1对净化气中CO2含量的影响
由图2可以看出：随着Vg/V1的增加，两种净化气中CO2
的含量均有不同程度的增加。由于UDS溶剂在吸收CO2动力
学上占有明显的优势，因此其净化气中CO2的含量在Vg/V1
为50--250范围内始终保持低于100ppm的水平，而采用
MDEA溶液，净化气中CO2的含量约为UDS溶液的7倍。
3.不同气液比的选择的影响
在生产实际中，不同气液比对选择性的影响巨大，如图
3气液比对选择性的影响所示。随着气液比的增加明显能够
改善选择性。对于普光气田来说，在控制硫化氢的拔除率的
同时还要控制二氧化碳的含量，因此气液比对其操作更为重
要与严格。
气液比
2000
S1
S2
5
4
3
2
1
3000 4000 5000
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
图3 气液比对选择性的影响
4.结论
综上所述，气液比会直接影响MDEA溶液的选择性吸
收。气液比过低会加大硫化氢的拔出率，但同时会加大二氧
化碳的吸收与增加机泵的能耗，胺液的损耗率，发生淹塔现
象。气液比过高，则会发生天然气不合格，冲塔等现象。故
生产实际中必须选择合适的气液比，才能保证合格的天然气
产出的同时降低能耗，增加企业的经济效益。
【参考文献】
[1]王开岳.天然气净化工艺,石油工业出版社.
[2刘露.UDS溶剂脱除天然气中CO2和H2S及抗发泡性能研究
[D].华东理工大学,2011(3):28-29.
[3]李幸辉.超重力技术用于脱除变换气中二氧化碳的实验研究
[J].北京化工大学,2008.
【作者简介】
曹军（1987~），男，中原油田普光分公司天然气净化厂，研
究方向：天然气净化。
((责任编:高镇峰)

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