《天然气加工工程》教学大纲

《天然气加工工程》教学大纲 1、课程英文名称：Natural Gas Processing 2、课程类别：专业课程 3、课程学时：总学时56，实验学时6，上机学时4 4、学 分：3.5 5、先修课程：《有机化学》、《化工热力学》、《化工原理》、《分离工程》 6、适用专业：化学工程与工艺 7、大纲执笔：化学工程教研室 王治红、诸林 8、大纲审批：化学化工学院学术委员会 9、制定(修订)时间：2006年11月 本课程是化工工程与工艺专业的一门重要专业课程。主要任务是学习、掌握 天然气处理与加工中主要单元过程的基本原理、工艺流程、设计计算、典型设备 以及简单操作。从理论联系实际出发，培养学生由现象提出问、分析问题和解 决问题的能力。要求学生能够进行主要单元的工艺设计、工艺方法研究以及现有 设备的技术改造，探索优化过程的方向和途径。 在综合运用基础课和专业课的理论基础上，研究和讨论天然气加工领域内各 过程的工艺原理、设备选用和设计计算方法。通过本课程的学习，要求学生： 1．了解天然气加工领域的历史、现状和发展趋势； 2．掌握天然气加工过程中涉及的脱水、脱硫、硫磺回收、尾气处理、轻烃 回收与分馏、液化过程的基本原理，工艺流程及应用范围； 3．掌握相平衡计算的方法并能使用计算机编程计算； 4．掌握各工艺单元的设计计算和主要设备选型； 5．能进行主要工艺单元的工艺设计以及系统优化。 () 2 天然气组成与分类、我国天然气资源与发展战略、天然气处理与 加工的原因、天然气处理与加工的范畴、天然气产品质量指标、天然气综合利用 等。 天然气组成与分类、商品气气质指标及以及天然气用途。 6 天然气的性质(压缩因子、粘度、密度、焓、熵、热容、热值等)、天然气的相行为、气体状态方程、气液平衡常数、气液平衡计算(物料平衡模型、热力学平衡模型、常用的相平衡计算模型)等。 天然气的性质、气体状态方程、气液平衡常数的计算、气液相平衡计 算过程的热力学模型、常用的气液相平衡计算模型。 气液平衡常数的计算、气液相平衡计算过程的热力学模型、常用的气 液相平衡计算模型。 6 ：天然气饱和含水量计算、烃水体系相平衡计算、天然气水合物、 天然气水合物的防止措施、天然气水合物防止新技术等。 天然气含水量的估算、烃水体系相平衡计算、天然气水合物生成条件 预测、天然气水合物的防止措施。 烃水体系相平衡计算、天然气水合物生成条件预测 8 天然气脱水方法、溶剂吸收法脱水工艺(甘醇的主要物性、三甘 醇脱水工艺流程、三甘醇脱水的工艺计算与步骤)、固体吸附法脱水工艺(气体脱水常用的吸附剂、吸附法脱水工艺流程、吸附法脱水的工艺计算、影响分子筛脱 水效率的因素)、膨胀制冷脱水工艺(基本原理、工艺流程)、天然气脱水新技术介 绍等。 三甘醇脱水工艺(三甘醇脱水工艺流程、三甘醇脱水的工艺计算与步 骤)、分子筛脱水脱水工艺(吸附法脱水工艺流程、吸附法脱水的工艺计算、影响 分子筛脱水效率的因素)。 三甘醇脱水工艺的影响因素、工艺计算；分子筛脱水工艺的影响因素、 工艺计算等。 8 天然气脱除酸性组分的方法、溶液吸收法脱硫工艺(胺法、砜胺法、胺法的一般操作问题)、胺法脱硫工艺计算(醇胺的基础物化数据、醇胺-酸性气体系统中的平衡为数据、醇胺溶液酸气负荷和循环量计算)、天然气间歇脱硫工艺、天然气脱硫新技术与技术进展、天然气脱硫方法的选择等。 溶液吸收法脱硫工艺、选择性脱硫工艺、胺法脱硫工艺计算、天然气 间歇脱硫工艺。 天然气胺法脱硫工艺计算(醇胺-酸性气体系统中的平衡为数据、醇胺 溶液酸气负荷和循环量计算)。 6 硫磺及硫磺回收(硫磺及其性质、硫磺回收方法、硫磺回收方法 选择)、克劳斯硫磺回收工艺(Claus法的基本原理、Claus法硫磺回收工艺流程、 Claus法硫磺回收典型设备、硫磺回收催化剂、影响硫磺回收率的因素、Claus法硫磺回收工艺计算)、液硫处理与成型、硫磺回收装置的尾气处理等。 Claus硫磺回收过程的化学反应、Claus法硫磺回收工艺流程、Claus法硫磺回收典型设备、硫磺回收催化剂、影响硫磺回收率的因素、Claus法硫磺回收工艺计算、硫磺回收装置的尾气处理。 影响硫磺回收率的因素、Claus法硫磺回收工艺计算。 8 轻烃回收方法、制冷方法与原理(冷剂制冷、膨胀制冷、热分离 机制冷)、轻烃回收基本工艺流程(冷剂制冷工艺流程、节流膨胀制冷工艺流程、 膨胀机制冷工艺流程、热分离机制冷工艺流程)、轻烃回收改进工艺流程(复叠式制冷工艺流程、复合制冷工艺流程、气体或流体过冷工艺流程、直接换热工艺流 程等)、影响轻烃收率的因素、轻烃回收工艺的选择、轻烃回收新技术和新方法。 制冷方法与原理、轻烃回收基本工艺流程、轻烃回收改进工艺流程、 影响轻烃收率的因素、轻烃回收工艺的选择。 节流膨胀制冷、等熵膨胀制冷；气体或流体过冷工艺流程、直接换热 工艺流程；影响轻烃收率的因素。 2 天然气液化(天然气液化工艺流程、液化装置的安全技术)、天然气提氦(深冷分离法提氦、薄膜渗透法提氦) 天然气液化工艺流程、天然气提氦工艺流程 () 1 实验课为《天然气加工工程》课的重要组成部分，同时要为课程的延伸和深 化。通过实验环节，要求掌握天然气各组分测定原理和方法、天然气脱水净化试 验原理及方法以及影响因素、天然气脱硫净化试验原理及方法及脱硫剂的应用。 同时，要求学生掌握各实验所使用设备和仪器的基本性能和使用方法。 通过该课程的实验环节，培养学生的动手能力，以及分析问题、解决问题的 能力。 2 (1) 2 实验目的：掌握气相色谱仪分析天然气烃类组成的原理和方法； 掌握气相色谱仪的基本性能和使用方法。 仪器设备：气相色谱仪、天然气取样器、微库仑硫含量测定仪、水露点仪 消耗：天然气、烃类组成标准气样、非烃组分标准气样、注射器、氢气 瓶、氮气瓶、氧气瓶等 (2) 2 实验目的：理解固体干法天然气脱硫的各种基本原理和方法，了解各种固体 脱硫剂的评价方法，掌握固体干法脱硫试验装置的操作方法。 仪器设备：固体干法脱硫试验装置、微库仑硫测定仪、箱式电阻炉、固体样 品粉碎机、真空干燥箱、气相色谱仪等。 消耗材料：含硫天然气、KCl溶液、注射器、氢气瓶、氮气瓶、氧气瓶等。 (3) 2 实验目的：理解并掌握天然气脱硫试验装置原理的基本原理和工艺流程； 掌天然气脱硫试验的基本操作步骤和含硫量分析方法。 仪器设备：天然气脱硫试验装置、微库仑硫测定仪、静态混合器、聚结过滤 器、天然气取样器、气相色谱仪。 消耗材料：含硫天然气、KCl溶液、注射器、氢气瓶、氮气瓶、氧气瓶等。 (1) 2 实验目的：理解并掌握天然气脱水试验装置原理的基本原理和工艺流程； 掌天然气脱水试验的基本操作步骤和含水量分析方法。 仪器设备：天然气脱水试验装置、聚结过滤器、水露点仪、水分饱和器、取 样器等。 消耗材料：天然气、脱水溶剂等。 (2) 2 实验目的：掌握亚甲蓝法测定净化天然气中民8含量的原理和方法。 仪器设备：721分光光度仪及常规分析仪器 消耗材料：含硫天然气、取样器和注射器等 (3) 2 实验目的：掌握天然气脱硫溶液的组成分析原理和方法。 仪器设备：常规分析仪器 消耗材料：脱硫溶液、玻璃杯、量筒、玻璃棒和注射器等。 (4) 2 实验目的：掌握氢氧化钡法的原理和方法。 仪器设备：常规分析仪器 消耗材料：含二氧化碳天然气、取样器和注射器等。 (1) 2 实验目的：掌握气液平衡计算的基本过程和基本方法，培养学生利用计算机 解决专业问题或工程问题的能力，以及知识的综合运用能力。 仪器设备：计算机、打印机、相关程序编制的计算机软件。 消耗材料：磁盘、打印纸。 (2) 2 实验目的：通过仿真软件让学生进一步掌握轻烃回收的基本原理流程，掌握 化工生产过程中常用的自动控制方式与基本原理，同学培养学生综合运用所学知 识解决问题、分析问题的能力。 仪器设备：计算机、打印机、化工流程模拟与仿真软件。 消耗材料：磁盘、打印纸。 该课程考试包括理论考试和实践考试两部分。 1、理论考试实行闭卷考试，按学校提供 A 卷和 B 卷。 2、实践考试在实验室进行，要求学生设计实验，预约实验时间完成实 验内容，撰写实验，提交报告。 3 、课程考试成绩由各部分按比例组成：闭卷考试成绩占70% ，平时作业以及半期考试成绩占20% ，实验报告成绩占 10%。 () 1、课程教学 诸林、王治红主编．天然气加工工程 (第二版)．北京：石油工业出版社，2007 2、实验教学 王治红、诸林编．天然气加工工程实验讲义．西南石油学院，2007 () 1．四川石油管理局．天然气工程手册．北京：石油工业出版社，1982 2．李允,诸林等编．天然气地面工程．北京：石油工业出版社，1991 3．王遇冬主编．天然气处理与加工工艺．北京：石油工业出版社，1999 4．L．Kate , Mc Gra W．Handbook of Natural Gas Engineering．HILL book comparn