DEA和MDEA两种溶剂的脱碳工艺的比较
MDEA溶液在合成气脱碳过程中的应用
[收稿日期]2002-04-01[作者简介]李洁(1968-),女,河北石家庄人,1990年毕业于西北大学化工系,工程师,现从事管理工作。
MDEA 溶液在合成气脱碳过程中的应用李 洁(宁夏石化分公司,宁夏银川 750026) [摘要] 对中石油宁夏石化分公司二化肥合成氨装置试车过程中脱碳系统开车情况进行了回顾、总结,对期间再生塔发生的液泛现象进行了原因分析。
[关键词] MDEA 脱碳液;导气;液泛;消泡剂[中图分类号]TQ113.26+4 [文献标识码]B [文章编号]1006-7906(2002)03-0048-02 我厂二化肥合成氨装置系从加拿大拉姆顿厂引进的二手设备,脱碳系统为单段吸收、单段再生流程,原厂采用环丁砜溶液为吸收液。
我厂在原流程基础上,采用国际先进的BASF 工艺,以α-MDEA (N -甲基二乙醇胺)溶液进行CO 2的物理化学吸收,溶液设计组成为MDEA 37%、哌嗪3%、水60%。
工艺流程见图1。
图1 工艺流程示意 吸收塔、再生塔均为筛板塔,吸收塔有38块塔板,再生塔有12块塔板。
经吸收塔吸收后的工艺气中CO 2含量<0.09%。
吸收塔底富液温度为80℃,富液经溶液换热器升温减压后进入再生塔进行CO 2的解吸。
再生塔塔底再沸器有3台:105-CA 、105-CB 、111-C ,其中105-CA 、105-CB 采用低变气作为加热介质,111-C 用低压蒸汽加热,塔底温度11018℃。
从再生塔底出来的贫液经109-CA 、109-CB 和108-C 冷却至40℃,进入吸收塔上部。
1 脱碳系统试车过程回顾脱碳系统在试车前进行了系统的水冲洗和化学清洗,于1999年8月19日启动107-J 建立水循环,投用111-C 进行水清洗,共进行了8天。
8月26日分析结果为p H =6.86、浊度11.01×10-6、电导24.31μS/cm 。
水清洗结束,向系统中加入配制好的溶液220t ,建立正常溶液循环。
MDEA溶液脱碳性能的综合评价_张旭[1]
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MDEA溶液脱碳性能的综合评价张旭刘懿吴勇强张成芳(华东理工大学化学工艺研究所上海200237)摘要建立了实验室工业模拟脱碳装置,在接近工业条件下对脱碳溶液进行综合评价,表明MDEA水溶液的浓度在3.0kmol/m3时脱碳效果最佳。
在相同实验条件以及相同的溶液配比浓度条件下,研究比较添加了不同活化剂的MDE A溶液的综合脱碳性能,获得了各活化剂的相对活性次序为哌嗪>二乙醇胺>哌啶。
关键词MDEA脱碳综合评价活化MDEA脱碳技术具有溶液稳定性好、能耗低、无毒、易于操作等优点而被广泛应用于氨厂脱碳工艺过程。
自B ASF公司开发了哌嗪(PZ)活化MDEA[1]脱碳技术以来,在世界范围内又开发了多种活化剂,如ME A、DE A、TE A、HMDA等,国内外学者对这些活化MDE A溶液的性能已经作了大量的研究工作。
Spears等人对MDEA和二乙醇胺(DEA)的混合溶液进行了研究,认为脱碳溶液的最佳浓度以及胺的配比关系与吸收压力、酸性气体的进料浓度、操作温度、气体分离要求等因素有关[2]。
Seo等人研究了哌嗪活化MDEA水溶液对CO2吸收的速率,结果表明哌嗪对MDEA的摩尔分率是影响反应速率的关键因素[3]。
Xu等人利用圆盘塔研究了哌嗪含量以及吸收温度对MDEA溶液吸收速率的影响规律,并获得了活化MDEA溶液吸收的动力学方程[4]。
随后,他们利用实验室填料塔研究了哌嗪活化MDEA溶液的解吸速率,发现哌嗪活化MDE A溶液吸收CO2的动力学方程也可以很好地用于描述解吸过程[5]。
苑元等利用搅拌釜式反应器分别在吸收和解吸条件下就哌嗪、DE A对MDEA溶液的活性行为进行了比较研究[6],发现在传统的三胺溶液中添加少量的哌嗪和DEA可以明显提高其对C O2的吸收和解吸速率,但是无法确定活化MDEA溶液的综合脱碳特性。
由于工业生产中吸收与解吸过程是联系在一起的,而传统的研究方法是将溶剂的吸收与解吸分开来孤立进行研究的,因此很难反映出脱碳溶剂的综合性能。
活化mdea脱碳溶剂的研究
活化mdea脱碳溶剂的研究
作为一种常用的脱碳溶剂，MDEA具有许多优点，如脱碳效率高、稳
定性好等。
然而，在长时间使用后，MDEA的性能可能会下降，从而影响
其脱碳效果。
因此，研究如何活化MDEA脱碳溶剂变得尤为重要。
研究表明，活化MDEA脱碳溶剂可以通过以下方法实现：
1.添加助剂：将一些助剂添加到MDEA中，可以提高其活性和稳定性。
常用的助剂包括AMP、PZ、MEA等。
2.优化MDEA配方：调整MDEA的比例和配方可以提高其脱碳效率和稳
定性。
3.改进溶剂回收系统：将溶剂回收系统进行改进，使用新型膜技术或
其他高效的回收技术可以提高MDEA的回收效率。
4.优化操作条件：通过优化操作条件，如温度、压力、流速等，可以
提高MDEA的脱碳效率和回收效率。
总之，活化MDEA脱碳溶剂可以在提高脱碳效率的同时，降低生产成本，对石油化工行业的环保和可持续发展具有重要意义。
几种脱碳方法的分析比较
万方数据
第２期
王波几种脱碳方法的分析比较
・３５・
于２０世纪８０年代初开发成功一种较为先进的脱碳
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９５
通过调查，以上装置均采用了二段法变压吸附 脱碳技术，其主要特点是脱碳过程分２段进行。第 ｌ段脱除大部分二氧化碳，将出口气中二氧化碳控 制在８％～１２％，吸附结束后，通过多次均压步骤回 收吸附塔中的氢氮气。多次均压结束后，吸附塔解 吸气中的二氧化碳含量平均大于９３％，其余为氢 气、氮气、一氧化碳及甲烷。由于第ｌ段出口气中 二氧化碳控制在８％一１２％，与单段法变压吸附脱 碳技术出口气中二氧化碳控制在０．２％相比较，吸 附塔内有效气体少，二氧化碳分压高，自然降压解 吸推动力大，解吸出的二氧化碳较多，有相当一部 分二氧化碳无须依靠真空泵抽出，因此吨氨电耗较 低。第２段将第１段吸附塔出口气中的二氧化碳脱 至Ｏ．２％以下，吸附结束后，通过多次均压步骤回收 吸附塔中的氢氮气。多次均压结束后，吸附塔内的 气体通过降压进入中间缓冲罐，再返回到第１段吸 附塔内加以回收。因此，二段法变压吸附脱碳专利 技术具有氢氮气损失小、吨氨电耗低的优势。 （１）当吸附压力为Ｏ．８ ＭＰａ时，氢气回收率为 ９９．２％，氮气回收率为９７％，一氧化碳回收率为 ９６％，吨氨电耗约为５５ ｋＷ・ｈ。 （２）当吸附压力为１．６～２．０ ＭＰａ时，氢气回收 率为９９．５％，氮气回收率为９８％，一氧化碳回收率 为９７％，吨氨电耗约为２２ ｋｗ・ｈ。投资比湿法脱 碳低５％～２０％（含变脱投资）。
活化MDEA脱碳溶剂研究
闪蒸气 贫ｇ液ｒｉ预ｔ
ｎ贫液贮罐 ｎ盟琅Ｌ焉
ｌ
———・＿●
酸气分离器
酸气
＝水
吸 灭然气 －——■一 寓液预 热罐Ｉ 水ｌ 体预热罐 气体混合罐 再生塔
压缩机
些 坩
ｒ １闪蒸
贫液冷却罐
－●◆
Ｈ、Ｓ ＣＯ，
●■■．＿ 确札硫
图２实验室模拟工业醇胺法装置流程
天然气、Ｈ：Ｓ、ＣＯ：以及有机硫经混合罐混合后 由压缩机升压到实验所需的压力进入吸收塔下部， 与吸收塔塔顶流下的贫液进行逆流接触，从而脱除 气体中的酸性组分，从吸收塔顶出来的净化气经分 离器分离后计量；由吸收塔底出来的富液经闪蒸罐 闪蒸和预热罐预热后进人再生塔再生，再生后的贫 液泵入吸收塔上部循环使用。
除；在０．５ ｍ吸收高度下，即便传质单元减少为一半 的条件下，该配方溶剂对ＣＯＳ的脱除率也达到９６． ４ｌ％。经计算该配方溶剂的酸气负荷达０．６５ 酸气／ｔｏｏｌ胺ｏ ３．２活化ＭＤＥＡ系列配方溶剂 在配方５的基础上，保持溶液总质量分数４５％ 不变，通过调整活化剂与ＭＤＥＡ溶剂之间的配比， 形成了３种具有不同脱碳能力的活化ＭＤＥＡ配方 溶剂，分别以活化ＭＤＥＡ一１、活化ＭＤＥＡ一２、活化 ＭＤＥＡ一３命名，其水溶液在不同ＣＯ：分压下的酸 气负荷情况，如图３所示。
气浓再面液旗
ｌ ●
够进行得比较完全。这意味着解吸效率高的同时。 再生能耗明显要低。
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Ｒ蝴’ＣＯＯ＂＋ＭＤＥＡ争士Ｒ峦瓤ＸＸ）．＋ＨＭＤＥＡ’
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书１４
Ｈ‘＋ｌｅＤＥＡ—Ｉ，ＬＭＤＥＡ‘
图１穿梭机理示意
从ＣＯ：吸收速率上讲，除了与胺分子中活泼氢 原子数有关外，还受到所连基团一Ｒ的影响，若Ｒ 过于庞大，就会带来一定的位阻效应，会降低胺与 ＣＯ：的反应速度，相应的减弱了活化效果，但在ＣＯ： 分压较高的情况下可起到增加溶剂的ＣＯ：吸收容 量的作用。因此，选择活化剂时，需要在吸收速率和 吸收容量上作权衡。 有资料表明，活化剂除了可以改善ＭＤＥＡ水溶 液对ＣＯ：的吸收效率和吸收容量外，还能有效降低 溶液表面张力，防止溶液发泡，减少胺损失。某些环 状结构的多元胺活化剂降解较小，能够减缓溶液变 质，减轻溶液的腐蚀性。因此，根据一Ｒ基团的性 质，选择合适的活化剂是活化ＭＤＥＡ脱碳溶剂研究
MDEA+MEA-DEA混合胺液脱碳性能实验研究
基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)项目 海上天然气液化存储关键技术研究 (编号:2013A A 09A 216)㊁中央高校基本科研业务费专项资金项目 天然气胺法脱酸二元混合组分交互性能研究 (编号:13C X 06068A )㊂ 作者简介:陈杰,1973年生,高级工程师,博士;现任中海石油气电集团有限责任公司技术研发中心液化技术总监,负责L N G关键技术与设备的国产化工作㊂地址:(100027)北京市朝阳区东三环北路甲2号京信大厦㊂电话:(010)84521290㊂E -m a i l :c h e n -j i e p a pe r @126.c o m M D E A +M E A /D E A 混合胺液脱碳性能实验研究陈杰1 郭清2 花亦怀1 唐建峰3 冯颉1 褚洁3 付浩31.中海石油气电集团有限责任公司技术研发中心 2.昆山市建设工程质量检测中心3.中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院 陈杰等.M D E A+M E A /D E A 混合胺液脱碳性能实验研究.天然气工业,2014,34(5):137-143.摘 要 混合胺液脱碳法具有吸收能力强㊁反应速度快㊁适用范围广㊁再生能耗低等许多优点,得到了越来越多的关注㊂为此,采用带有磁耦合搅拌的高压反应釜,进行了不同浓度配比M D E A+M E A ㊁M D E A+D E A 混合胺液对C O 2的吸收与解吸实验研究㊂结果表明:①向2.0m o l /L 的M D E A 中加入1.0m o l /L 的M E A ,混合胺液对C O 2的吸收解吸综合性能才有显著改善;②M D E A /D E A 配比为2.0/1.0时C O 2吸收反应很快达到平衡,但该配比在酸气负荷较高的情况下C O 2吸收速率较低;③M D E A /D E A 配比为2.6/0.4的混合胺液较M D E A 单一胺液对C O 2的吸收性能并无明显改善;④2.3/0.7配比的M D E A+D E A 混合胺液对C O 2的吸收负荷与C O 2吸收速率均保持较高水平;⑤向M D E A 中添加D E A 对其C O 2解吸性能的改善作用并不明显,只有2.0m o l /L 的M D E A+1.0m o l /L 的D E A 混合胺液C O 2解吸性能稍好,但不如相同配比的M D E A+M E A 混合胺液㊂该成果为天然气脱碳胺液的配方优选和脱碳工业装置的设计提供了基础数据㊂关键词 M D E A M E A D E A 天然气脱碳 吸收 解吸 混合胺液 C O 2吸收速率 C O 2吸收负荷D O I :10.3787/j.i s s n .1000-0976.2014.05.020A n e x p e r i m e n t a l s t u d y o f a b s o r p t i o na n dd e s o r pt i o no f b l e n d e da m i n e s o l u t i o n s M D E A +M E A /D E Af o r n a t u r a l ga s d e c a rb u r i z a t i o n C h e n J i e 1,G u oQ i n g 2,H u aY i h u a i 1,T a n g J i a n f e n g 3,F e n g Ji e 1,C h u J i e 3,F uH a o 3(1.C N O O CG a s&P o w e rG r o u p R e s e a r c h &D e v e l o p m e n tC e n t e r ,B e i j i n g 100027,C h i n a ;2.K u n s h a nC o n -s t r u c tE n g i n e e r i n g Q u a l i t y T e s t i n g C e n t e r ,K u n s h a n ,J i a n g s u 215337,C h i n a ;3.C o l l e g eo f P i p e l i n ea n d C i v i lE n g i n e e r i n g ,C h i n aU n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m <E a s tC h i n a >,Q i n g d a o ,S h a n d o n g 266580,C h i n a )N A T U R.G A S I N D.V O L UM E34,I S S U E5,p p.137-143,5/25/2014.(I S S N1000-0976;I nC h i n e s e )A b s t r a c t :R e c e n t l y ,m o r e a n dm o r e a t t e n t i o nh a s b e e n p a i d t o t h e d e c a r b u r i z a t i o nb yt h em i x e d a m i n e s o l u t i o n s b e c a u s e o f t h i sm e t h -o d 'sb i g a d s o r p t i v e c a p a c i t y ,h i g h r e a c t i o n r a t e ,w i d e a p p l i c a t i o n s c o p e ,l o we n e r g y c o n s u m p t i o n f o r r e ge n e r a t i o n ,a n d s o o n .I n v i e w of t h i s ,a n e x p e r i m e n t a l i n v e s t ig a t i o nw a sm a d e i n t o th eC O 2ad s o r p t i o n a n dde s o r p t i o n p e rf o r m a n c e s o f t h e b l e n d e d a m i n e s o l u t i o n s (M D E A +D E A )a t d i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n r a t i o s i n a h igh -p r e s s u r e r e a c t o rwi t hm a g n e t i c c o u p l i n g s t i r r i n g .T h e f o l l o w i n g f i n d i n gs w e r e a c h i e v e d .F i r s t ,o n l y i f t h e c o n c e n t r a t i o nr a t i ob e t w e e n M D E Aa n d M E Ai s2.0/1.0,t h eC O 2a d s o r p t i o na n dd e s o r pt i o n p e r -f o r m a n c e o f t h e b l e n d e d a m i n e s o l u t i o n sw i l l b e s i g n i f i c a n t l y i m p r o v e d .S e c o n d ,w h e n t h e r a t i ob e t w e e nM D E Aa n dD E Ai s 2.0/1.0,t h eC O 2r e a c t i o nw i l l s o o n r e a c h t h e e q u i l i b r i u mb u t t h eC O 2ad s o r p t i o n r a t ew i l l be r a t h e r l o we s p e c i a l l y u n d e r a h i g h c o n t e n t of s o u rg a s ;wh e n s u c h a r a ti o i s u p t o 2.6/0.4,t h eC O 2a d s o r p t i o n p e r f o r m a n c ew i l l n o t b e o b v i o u s l y i m p r o v e d c o m p a r e dw i t h t h e s i n gl e a -m i n e s o l u t i o n o fM D E A ;a n dw h e n s u c h a r a t i o r e a c h e s 2.3/0.7,t h eC O 2a d s o r p t i o n a n d r a t ew i l l b e b o t hk e p t a t a h i g h l e v e l .T h i r d ,w h e n t h e r a t i ob e t w e e nM D E Aa n dD E A i s 2.0/1.0,t h e b l e n d e d a m i n e s o l u t i o nw i l l h a v e am o d e r a t eC O 2d e s o r p t i o n c a p a c i t y bu t n o t a s g o o da s t h eb l e n d e d M D E Aa n d M E As o l u t i o n a t t h e s a m e r a t i o .T h i s s t u d yp r o v i d e s b a s i c d a t a f o r t h e o p t i m a l f o r m u l a o f d e c a r -b u r i z a t i o na n d t h e d e s i gno f ad e c a r b u r i z a t i o n i n d u s t r i a l p l a n t .K e y w o r d s :M D E A ,M E A ,D E A ,d e c a r b u r i z a t i o n ,a b s o r p t i o n ,d e s o r p t i o n ,m i x e d a m i n e s o l u t i o n ,C O 2a d s o r p t i o n r a t e ,C O 2a d s o r p -t i o n l o a d㊃1㊃第34卷第5期 集 输 与 加 工为保障天然气储存㊁运输与使用的安全稳定运行,需要进行天然气过滤㊁分离㊁脱硫㊁脱碳㊁脱水等预处理[1-3]㊂其中,从天然气脱除C O2可以提高天然气热值㊁增强管输能力㊁防止冰堵现象㊁稳定深冷工艺㊁改善腐蚀情况,是预处理工艺的关键环节㊂化学吸收法具有脱除效果好㊁技术成熟等特点,是脱除㊁回收C O2的主要方法[4-6],其中,胺法脱碳是利用胺基吸收剂与C O2反应进行C O2脱除的方法㊂目前,被广泛应用的醇胺有一乙醇胺(M E A)㊁二乙醇胺(D E A)和N-甲基二乙醇胺(M D E A)等,M D E A具有选择性较高㊁吸收能力较大㊁再生能耗较低㊁降解性和腐蚀性小等特点,已成为酸性气体脱除领域中广泛使用的溶剂之一[7]㊂国内外广泛使用的混合胺液和活化M D E A溶液配方溶剂多属于各公司专有技术,文献和资料介绍并不清楚,因此有必要进行详细的实验研究㊂笔者针对以M D E A为主吸收剂,添加M E A㊁D E A吸收剂的混合胺液吸收与解吸性能进行实验研究,为天然气脱碳胺液的配方优选提供理论依据,并为天然气脱碳工业装置的设计提供基础数据㊂1吸收机理简述1.1M D E A与C O2反应M D E A属于叔胺,分子式表示为R1R2R3N,其中R1=C H3-㊁R2=R3=C H2C H2O H-㊂M D E A与C O2反应生成亚稳态的碳酸氢盐,总反应式为[8-9]: R1R2R3N+C O2+H2O R1R2R3N H++H C O3-(1) 1.2M D E A+M E A(D E A)混合胺液反应根据国外学者的研究[10-14]:M E A为伯胺,M D E A +M E A混合胺液吸收C O2时,M D E A不能直接与C O2进行反应,但叔胺表现出碱性,能催化C O2反应;D E A是仲胺,在溶液中容易生成诸如氨基甲酸盐和质子化的物质,在反应过程中活化D E A的浓度(远低于初始D E A的浓度),通过与C O2反应的进行而增加, M D E A与D E A混合体系中因为D E A的催化作用,吸收速率显著提高㊂2实验部分2.1实验试剂C O2,青岛天源特种气体厂,纯度99.999%; MDE A,天津天泰精细化学品有限公司,工业级; M E A,天津天泰精细化学品有限公司,分析纯;D E A,天津市科密欧化学试剂开发公司,分析纯;C a C l2,国药集团化学试剂有限公司,分析纯;H2S O4,广东省精细化学品工程技术研究开发中心,分析纯㊂2.2实验装置及流程2.2.1胺液吸收C O2实验装置胺液吸收C O2实验装置流程如图1所示,高压气瓶中的原料气经减压阀调压后通入高压反应釜,与反应釜内预先充入的胺液进行吸收反应㊂其中的关键设备为带有磁耦合搅拌的反应釜㊂反应釜外壳为循环夹套,恒温水浴可提供一定温度的导热液体,用于胺液反应过程中的温度控制,进行不同操作温度的实验㊂反应釜最外层使用保温材料包裹,确保控温效果㊂恒温水浴的温度控制范围-20~150ħ,温度波动ʃ0.05ħ㊂真空泵采用水环泵,装置抽真空度根据泵上仪表进行监控㊂采用计算机数据采集系统,整个系统由数据变送器㊁数据采集卡和计算机构成㊂图1胺液吸收C O2实验装置流程图2.2.2胺液解吸C O2实验装置图2所示实验装置用于胺液解吸C O2性能的研究㊂使用油浴恒温槽控制加热温度,胺液在3口烧瓶内进行解吸反应,解吸出的气体中水蒸气含量较高,经冷凝管冷凝回流后,剩余的酸气经干燥塔进行脱水干燥,脱水后的酸气通过皂膜流量计记录流量,通过湿式气体流量计记录累计流量㊂图2胺液解吸C O2实验装置流程图㊃2㊃天然气工业2014年5月2.2.3 胺液中C O 2含量检测实验装置图3㊁4分别为富胺液㊁贫胺液中的C O 2含量检测装置,胺液样品中C O 2含量使用酸解法测得[15]㊂酸解法主要利用强酸置换弱酸的原理,用强酸H 2S O 4将C O 2从胺液中置换出来,通过测定放出的C O 2气体体积计算溶液对C O 2的吸收量㊂图3 富胺液中的C O 2含量测定实验装置图图4 贫胺液中的C O 2含量测定实验装置图3 实验结果与讨论3.1 不同配比M D E A +M E A 混合胺液对C O 2的吸收性能对总浓度为3.0m o l /L ㊁不同M D E A /M E A 摩尔配比混合胺液在50ħ㊁0.3M P a 条件下对C O 2的吸收性能进行对比分析(图5㊁表1)㊂如图5所示,不同M D E A /M E A 配比混合胺液的C O 2吸收速率随吸收进行逐渐增大,其趋势逐渐变缓最终达到平衡㊂按同一时刻混合胺液对C O 2的吸收负荷由大到小的M D E A /M E A 配比排序为2.0/1.0㊁3.0/0.0㊁2.6/0.4㊁2.3/0.7㊂后3种M D E A /M E A 配比混合胺液对C O 2的吸收负荷变化趋势较为接近,在55~65m i n 内达到平衡状态;M D E A /M E A 配比为2.0/1.0的混合胺液对C O 2的吸收负荷变化最快,17m i n 左右即完成反应㊂由表1可知,C O 2初始压力越高,充入反应釜内的C O 2摩尔量越大,混合胺液最终对C O 2的吸收负荷越高㊂不同配比M D E A+M E A 混合胺液对C O 2的最终吸收负荷基本相同,混合胺液的C O 2吸收率略高于M D E A 单一胺液,说明添加M E A 对混合胺液的C O 2负载能力及吸收效率影响较小㊂图5 不同配比M D E A +M E A 混合胺液对C O 2的吸收负荷变化曲线图图6为不同配比M D E A+M E A 混合胺液C O 2吸收速率的变化曲线图,图7为不同配比M D E A+M E A 混合胺液C O 2吸收速率随酸气负荷的变化曲线㊂从图6㊁7可以看出,不同配比M D E A+M E A 混合胺液随吸收反应的进行,酸气负荷逐渐增大,C O 2吸收速率逐渐减小至0㊂M D E A /M E A 配比为2.0/表1 不同配比M D E A +M E A 混合胺液吸收C O 2性能指标对比表性能指标M D E A M D E A+M E A M D E A+M E A M D E A+M E A 胺液配比/(m o l ㊃L -1)3.02.0+1.02.3+0.72.6+0.4 最初C O 2压力/M P a 0.29480.29300.30520.2978 最初C O 2摩尔量/m o l 0.08630.08660.08700.0853 最终C O 2吸收负荷/(m o l ㊃L -1)0.40000.40240.40550.3966最终C O 2吸收率92.70%92.93%93.22%92.99%㊃3㊃第34卷第5期 集 输 与 加 工图6 不同配比M D E A +M E A 混合胺液C O 2吸收速率的变化曲线图图7 不同配比M D E A +M E A 混合胺液C O 2吸收速率随酸气负荷的变化曲线图1.0的混合胺液C O 2吸收速率明显高于其他配比混合胺液;M D E A /M E A 配比为2.3/0.7和2.6/0.4的混合胺液C O 2吸收速率变化趋势非常接近,与M D E A 单一胺液C O 2吸收速率相差不大㊂由此说明,2m o l /L 的M D E A 溶液中加入1m o l /L 的M E A ,其C O 2吸收性能显著提高,M E A 添加量较小时对M D E A 的C O 2吸收性能并无改善㊂因此,M E A 作为M D E A 的添加剂时,需要较高M E A /M D E A 配比才能使混合胺液表现出更好的C O 2吸收性能㊂3.2 不同配比M D E A +M E A 混合胺液对C O 2的解吸性能对胺液总浓度为3.0m o l /L ,不同M D E A /M E A配比混合胺液在50ħ㊁0.3M P a 条件下对C O 2的解吸性能进行对比分析(图8~10)㊂如图8㊁9所示,解吸初始阶段,各个配比M D E A+M E A 混合胺液的C O 2解吸速率与C O 2解吸率随时间变化趋势较快,解吸反应进行到一定程度后,C O 2解吸速率与C O 2解吸率逐渐趋于稳定㊂加入M E A 后混合胺液较M D E A单一胺液的C O 2解吸速率有所提高,M D E A /M EA 图8 不同配比M D E A +M E A 混合胺液C O 2解吸速率随时间的变化曲线图图9 不同配比M D E A +M E A 混合胺液C O 2解吸率随时间的变化曲线图图10 不同配比M D E A +M E A 混合胺液C O 2解吸率随温度的变化曲线图配比为2.0/1.0的混合胺液解吸C O 2所需的时间缩短,其他2种配比混合胺液的C O 2解吸时间反而增加㊂按解吸C O 2达到平衡所用的时间由小到大的M D E A /M E A 配比排序为2.0/1.0㊁3.0/0㊁2.3/0.7㊁2.6/0.4,按C O 2解吸率由小到大的MD E A /M E A 配比排序刚好相反㊂由图10可知,达到同一解吸温度时㊃4㊃ 天 然 气 工 业 2014年5月M D E A/M E A配比为2.0/1.0的混合胺液C O2解吸率明显高于其他几种配比的混合胺液,最终C O2解吸率由大到小的M D E A/M E A配比排序为2.0/1.0㊁2.3/0. 7㊁3.0/0㊁2.6/0.4㊂由上可知,在M D E A胺液中加入M E A有助于提高混合胺液的C O2解吸速率,但只有M D E A/M E A 达到2.0/1.0时C O2解吸时间才会缩短㊁C O2解吸率才有明显提高,说明向M D E A中添加少量M E A,其C O2解吸性能无明显改善㊂2.0m o l/L的MDE A+1.0m o l/L的M E A混合胺液的C O2解吸性能最好㊂3.3不同配比M D E A+D E A混合胺液对C O2的吸收性能对胺液总浓度为3.0m o l/L,不同M D E A/D E A 配比混合胺液在50ħ㊁0.3M P a条件下对C O2的吸收性能进行对比分析(图11㊁表2)㊂如图11所示,不同M D E A/D E A配比混合胺液对C O2的吸收负荷在初始时刻增长较快,随着吸收的进行,变化趋势渐缓直至稳定到同一水平㊂按同一时刻混合胺液对C O2的吸收负荷由大到小的M D E A/D E A配比排序为2.0/1.0㊁2.3/0.7㊁3.0/0㊁2.6/0.4,C O2吸收达到平衡所用时间由大到小的M D E A/D E A配比排序刚好相反,其大小分别为70㊁58㊁42㊁23m i n㊂从表2可以看出,不同配比的M D E A+D E A溶液最终对C O2的吸收负荷基本一致,其C O2吸收率略高于M D E A单一胺液,不同D E A添加浓度对M D E A/D E A胺液C O2负载能力的影响很小㊂图11不同配比M D E A+D E A混合胺液对C O2的吸收负荷变化曲线图表2不同配比M D E A+D E A混合胺液的C O2吸收性能指标对比表性能指标M D E A M D E A+D E A M D E A+D E A M D E A+D E A 胺液配比/(m o l㊃L-1)3.02.0+1.02.3+0.72.6+0.4最初C O2压力/M P a0.29480.29800.29600.2948最初C O2摩尔量/m o l0.08630.08590.08500.0849最终C O2吸收负荷/(m o l㊃L-1)0.40000.39900.39500.3945最终C O2吸收率92.70%92.90%92.94%92.93%图12为不同配比M D E A+D E A混合胺液的C O2吸收速率变化曲线,图13为不同配比MDE A+D E A混合胺液的C O2吸收速率随酸气负荷变化曲图12不同配比M D E A+D E A混合胺液的C O2吸收速率变化曲线图图13不同配比M D E A+D E A混合胺液的C O2吸收速率随酸气负荷变化曲线图线㊂如图12㊁13所示,随吸收反应的进行㊁酸气负荷的增加,4种配比M D E A+D E A混合胺液的C O2吸收㊃5㊃第34卷第5期集输与加工速率逐渐降低,最终趋近于0,M D E A/D E A配比为2.6/0.4混合胺液的C O2吸收速率变化趋势与M D E A 胺液非常接近㊂按初始时刻C O2吸收速率由大到小的M D E A/D E A配比顺序为2.0/1.0㊁2.3/0.7㊁2.6/0.4㊁3.0/0.0㊁2.0/1.0㊁2.3/0.7,这2种配比混合胺液的C O2吸收速率随时间降低趋势较为剧烈,吸收达到平衡的时间较短;2.3/0.7配比混合胺液在同一酸气负荷下的C O2吸收速率始终高于M D E A单一胺液;2.0/1.0配比混合胺液在酸气负荷较低时保持较高水平的C O2吸收速率,但随着酸气负荷的增大迅速降为0㊂由此可见,M D E A/D E A配比为2/1时混合胺液C O2吸收反应很快达到平衡,但随着反应的进行及酸气负荷的增加,C O2吸收速率减小,甚至低于M D E A 单一胺液的C O2吸收速率;M D E A/D E A配比为2.6/ 0.4时混合胺液的C O2吸收负荷㊁C O2吸收速率较M D E A胺液更低,此时添加D E A对M D E A的C O2吸收性能并无改善作用;M D E A/D E A配比为2.3/0.7的混合胺液C O2吸收负荷与C O2吸收速率均保持较高水平㊂说明向M D E A溶液中添加适量D E A溶液能够有效提高其对C O2的吸收性能㊂3.4不同配比M D E A+D E A混合胺液对C O2的解吸性能对胺液总浓度为3.0m o l/L,不同M D E A/D E A 配比混合胺液在50ħ㊁0.3M P a条件下对C O2的解吸性能进行对比分析(图14~16)㊂由图14㊁15可知,解吸初始阶段,不同配比M D E A+D E A混合胺液的C O2解吸速率与C O2解吸率随时间变化趋势较为接近,C O2解吸速率与C O2解吸率区别不大㊂加入D E A后混合胺液较M D E A单一胺液的C O2解吸速率有所提高,解吸所需时间无明显缩短;按同一时间C O2解吸率由大到小的M D E A/D E A配比排序为图14不同配比M D E A+D E A混合胺液解吸速率随时间变化曲线图图15不同配比M D E A+D E A混合胺液解吸率随时间变化曲线图图16不同配比M D E A+D E A混合胺液解吸率随温度变化曲线图2.0/1.0㊁3.0/0.0㊁2.3/0.7㊁2.6/0.4,除2.0/1.0配比的混合胺液,其他M D E A+D E A混合胺液解吸率较单一胺液无提高㊂如图16所示,不同配比混合胺液的C O2解吸率随解吸温度变化曲线非常接近,最终C O2解吸率由大到小的M D E A/D E A配比排序为2.0/1.0㊁2.3/ 0.7㊁3.0/0.0㊁2.6/0.4㊂综上可知,在M D E A胺液中加入D E A有助于提高其C O2解吸速率,但解吸时间不会缩短,C O2解吸率无明显提高,说明向M D E A中添加D E A对其C O2解吸性能的改善作用并不明显,只有2.0m o l/L的M D E A+1.0m o l/L的D E A混合胺液对C O2的解吸性能稍好,但不如相同配比的M D E A+M E A混合胺液㊂4结论1)向2.0m o l/L的M D E A中加入浓度为1.0 m o l/L的M E A,混合胺液对C O2的吸收解吸综合性能才有显著改善㊂2)M D E A/D E A配比为2.0/1.0时C O2吸收反应㊃6㊃天然气工业2014年5月很快达到平衡,但该配比在酸气负荷较高的条件下C O2吸收速率较低;M D E A/D E A配比为2.6/0.4的混合胺液较M D E A单一胺液对C O2的吸收性能并无改善作用;2.3/0.7配比的M D E A+D E A混合胺液对C O2的吸收负荷与C O2吸收速率均保持较高水平㊂3)向M D E A中添加D E A对其C O2解吸性能的改善作用并不明显,只有2.0m o l/L的M D E A+1.0 m o l/L的D E A混合胺液C O2解吸性能稍好,但不如相同配比的M D E A+M E A混合胺液㊂参考文献[1]谢书圣.A s p e n软件在天然气净化过程中的模拟与优化[D].上海:华东理工大学,2011.X I ES h u s h e n g.T h es i m u l a t i o na n do p t i m i z a t i o no f A s p e n s o f t w a r e i n n a t u r a l g a s p u r i f y i n g p r o c e s s[D].S h a n g h a i:E a s tC h i n aU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y,2011.[2]朱利凯,陈怀龙.天然气脱碳装置产能核定实例介绍[J].石油与天然气化工,2013,42(4):331-335.Z h uL i k a i,C h e n H u a i l o n g.A ne x a m p l e f o r e x a m i n a t i o no f w o r k i n g c a p a c i t y o nt h e p l a n to fb 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mdea脱硫脱碳原理
mdea脱硫脱碳原理
MDEA脱硫脱碳原理
MDEA是一种常用的氨基甲酸酯类有机胺，常用于燃煤发电厂和工业过程中的脱硫脱碳。
MDEA脱硫脱碳的原理是通过化学吸收来去除气体中的二氧化硫（SO2）和二氧化碳（CO2）。
MDEA脱硫脱碳过程中，二氧化硫和二氧化碳被吸收到MDEA溶液中，形成硫酸盐和碳酸盐。
这个过程是一个可逆的化学反应，因此MDEA可以重复使用。
在脱硫脱碳过程中，MDEA溶液被循环使用，使其能够吸收更多的SO2和CO2。
当MDEA溶液被饱和时，需要进行再生，以便继续使用。
MDEA脱硫脱碳的反应式为：
SO2 + MDEA → MDEA.HSO3
CO2 + MDEA → MDEA.HCO3
其中MDEA.HSO3和MDEA.HCO3是硫酸盐和碳酸盐的中间产物。
MDEA脱硫脱碳的选择性很高，因为MDEA只吸收SO2和CO2，而不吸收氮气和氧气。
这使得MDEA脱硫脱碳成为一种比其他方法更为有效的方法。
MDEA脱硫脱碳的优点不仅在于其高效性，而且还在于其经济性。
与其他脱硫脱碳方法相比，MDEA脱硫脱碳需要较少的设备和较少的能源。
此外，MDEA在脱硫脱碳过程中不会产生废物，因此不会对环境造成影响。
虽然MDEA脱硫脱碳具有许多优点，但也存在一些缺点。
例如，MDEA溶液需要定期更换，因为溶液中的杂质和产物会降低MDEA 的效率。
此外，MDEA脱硫脱碳需要大量的水来冷却溶液，这可能会导致水资源紧张。
MDEA脱硫脱碳是一种高效、经济、环保的脱硫脱碳方法。
虽然它存在一些缺点，但它仍然是一种非常有前途的技术，可以为工业生产和环境保护做出贡献。
关于天然气脱硫脱碳工艺的选择分析
关于天然气脱硫脱碳工艺的选择分析摘要：目前，随着国内经济的快速增长，国内资源的消耗不断攀升，天然气在我国能源结构体系中所占比例逐年增加。
从气场采出天然气中含有硫化氢、硫化物和二氧化碳酸性气体等酸性气体，气体中的硫化氢在生产运输中腐蚀管道及设备，使催化剂中毒，对集气站以及天然气外输产生巨大影响；在一定的条件下，天然气在运输过程中二氧化碳与水结合生成二氧化碳水合物造成堵塞管道，引起生产事故。
所以对天然气中硫化氢和二氧化碳等酸性气体的脱除是必要的。
关键词：天然气脱硫；天然气脱碳；工艺；选择1脱硫脱碳方法概述近年来，随着生产力的不断提高，脱硫脱碳的方法得到了一定程度上的改进和创新，取得了良好的成效。
根据脱硫脱碳过程中的物态特征，可将脱硫脱碳工艺分为干法和湿法。
湿法通过吸收剂和溶液完成脱硫脱碳，干法脱硫脱碳则通过将固体作为吸收剂的方式完成脱硫脱碳。
根据脱硫脱碳方法的实现原理，脱硫脱碳的过程又应用了化学溶剂吸收法、物理溶剂吸收法、膜分离法和吸附法等脱硫脱碳方法。
2天然气脱硫脱碳工艺2.1天然气脱碳技术2.1.1活化MDEA技术这项技术是因为醇胺的分子结构，这种分子结构当中至少拥有一个羟基和一个胺基，因此通过羟基对化合物在降低蒸气压和提高水溶性方面的作用，同时胺基能够使水溶液显碱性，因此能够与天然气当中含有的二氧化碳和硫化氢等呈酸性的气体发生反应，从而将其脱除。
而在应用醇胺法脱除天然气中的碳元素时最为常用的就是活化MDEA工艺。
2.1.2膜+醇胺法处理工艺这项工艺属于一项集成工艺，主要包括膜分离单元和醇胺法单元两个部分。
膜分离单元主要是通过各种气体在高分子聚合物的溶解和扩散的速度差异，通过膜两侧的分压差作用来促进气体渗透通过纤维壁，由于不同气体导致速率有所差异，从而实现分离，然后再通过醇胺法再将气体进行更加细致的分离，达到分离气体的目的。
在这种方法当中，常见的推动力主要包括膜两侧相应组分的分压差、膜的面积及膜的选择分离性，这也是膜分离的三要素。
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中的Ｃ ＋ ３ 烃类造成损失 。天然 气脱 Ｃ ２ Ｏ 常用的 醇 胺、二 乙醇 胺、Ｎ一 甲基二乙醇胺 等 ，本 方 １３常用的吸收剂及特点 ．
１３ １一乙醇胺 （ Ａ） ．． ＭＥ
１４ ２ 种溶 剂 工艺 经济指 标 比较 见表 ． ．Ｎ １５推荐 工艺方案 ．
经过 上述 比较 ，用Ｍ ＤＥ Ａ作溶 剂时脱碳
然气 。物 理溶 剂吸收 法适 用于Ｃ０ 含量 较高 ２
ＤＥＡ｛Ｉ ： Ｉ ＭＤＥ
项目
ｆ ． 程总 投 资
单 位
万 冗
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３ ２． ９ ４ ２５
肋 Ｅ Ａ
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备 注
两种溶 剂脱碳 工艺 ‘ １４ １ ． ． 两种 溶
因而 仅适 用于处 理气量 小 、含少 量Ｃ０ 的天 案比较 ２
－４ 多 ，但 工艺流 程基 本上还 是一 样的 ，主要 由 方 法是 化学溶 剂吸 收法 ，常 用的溶 剂 有一 乙 ｌ －２
天然 气经 天然 气处理 装置 的聚集 分离 器 案选用化学溶剂吸收法 。
工艺的 能耗 、工程投 资和 运算成 本等 明显低 于ＤＥ Ａ方案 ，ＭＥ 对设备的腐蚀性也低干 ＤＡ ＭＤ Ａ 艺方案耗能指标表 ： Ｅ工
ＭＤＥＡ是近 年ｆ 密 ｋ １ ｉ 度（／ 卫）
序号
１
２ ３
项目
燃料气
电 脱盐 水
单位
／ ｈ
ｋ Ｗ ｔｈ ／
ⅨＡ 王
１４ ９０
８５ ３ １０
备注
吸收 塔 有时产 生 发泡现 象 ，尤 其是 开车
・ 行 成 本 ¨ 运
元／ｍ
００ ５ ．２
Ｏ Ｏ４ ． １
２９９
Ｆ ＯＲＴ ＮＥ ＷＯＲＬ ０ Ｏ Ｕ Ｄ ２ １
— 一
Ｏ 、 出不凝气 ｃ ２ 。液相 （ ２ ０ Ｈ Ｏ）经 回流泵 （ 一 Ｐ 收量较大 。与Ｃ Ｓ 一
热 。 因内热 源不 足 ，重沸 器采用 加热 炉。加 不易变质；对设备腐ｌ
热 炉 与塔需 保持 一定 的安全 距离 ，管 道较长
阻 力增大 ，采用 泵 （ 一 ４ Ｐ ０ ）强制循环 加热 。
（ ２ Ｔ ０ ）上部 进行再生 。塔顶 气相经冷凝 器 （ 一 ２ ＡＣ ０ ）冷凝后进入 回流罐 （ — ３ Ｖ Ｏ ），排 ０ ） 回到 塔顶 。塔 底设 重 沸 器 （ 一 ４ ５ Ｅ ０ ）加
大、 耗 能 较高； 时ｌ ３ ｌ 脱 水 Ｎ Ｉ 盐 对设备腐蚀严重等。ｌ ４ ｌ ＭＥ ＤＡ
将 吸收的少量Ｃｌ 、Ｃ ２ Ｏ 等闪蒸出来 。再经贫 剂所取代。
现 渐 新 发 溶 — —－ 逐 被 开 的 广 —— 广 １ ． 乙 胺Ｉ ！ Ｉ ．２ 醇 ３二
ｌ ７ （Ｅ ） Ｄ Ａ
卜————十———一 ＿ ＿
ｌ 消泡剂
Ｄ 对Ｃ ２ ８ ｌ 仪 风 Ｅ Ａ 吸ｌ 表 ０
日 程术 技
ＤＡ ＤＡ Ｅ 和Ｍ Ｅ 两种溶剂的脱碳工艺的比较
刘 奎 中海 石油 （ 中国） 限公 司上海分公 司 有
１１ 艺流程简述 ．工
应 用 溶 剂 吸 收法 脱Ｃ ０ ，溶 剂 种 类 较 ２ 吸收塔和再生塔组成 。 （ Ｔ ００ Ｆ 一１２ ）分液 、过 滤后 ， 由脱水 干燥 器 的 天然 气 ，但对 熏烃有 吸收性 ，会对 天然 气 工艺消耗 指标 比较见表 ｌ４ ｌ ＿ 一
后 的天 然 气从吸收 塔顶 排 出。 为防止 天然 气
（Ｏ ） Ｃ Ｓ 、二硫化碳ｌ 序号 Ｉ
项目
携 带过 多水分 ，影 响天 然气 处理 装置干燥 器
脱水 ，需经水 冷却 器 （ — ３ Ｅ Ｏ ）冷却 、分离 器
（ｓ） ０等 发ｒ — — 。■ ｃ２和 ２ 会 — — —’ ：
生不可逆变质反应而卜—— ＿ ——＋ ． ——一
（一 １ Ｖ ０ ）分液后 ，在返 回脱水 干燥 器前段管
道。
变 ；发 、失 质 易泡损 ｌ
ｌ
由吸收塔 底部排 出的 含Ｃ０ 的富胺溶 剂 ２ 减压 后 （ ．ＭＰ ）进 入闪蒸 罐 （ ２ ， ０５ ａ Ｖ ０） 富胺换 热器 （ ～ ２ Ｅ ０ ）预热 后进入 溶剂再生 塔
Ｍ
蚀 小 ￣ ：Ｍ Ａ 较 ； Ｉ Ｅ广■鬲■］— ： Ｉ ｓ
脱除 Ｃ０ 的贫胺 溶剂经 贫胺 溶剂换 热器 （ 一 ２ Ｅ ０ ）回 收热 量 降温 后 进人 溶 剂缓 冲 罐 （ ２ Ｖ一 进人吸收塔 顶部循环使 用。 胺溶 剂循 环使 用一 段时 间后就 ，会 产生
铁锈等杂 质，经 泵 （ 一 ２ Ｐ ０ ）循环过滤清除 。
（ — ｌ０ １２／ １０ Ｖ ｌ１／ １０ １３ ）前管 道引出进 入脱碳
装 置 ，经 计 、与贫 胺溶 剂换热 后进 入吸 收
Ｍ ＥＡ的价 格便 宜 ，反应 能 力强 ，易再 Ｄ Ａ，所以推荐ＭＥ Ａ Ｅ Ｄ 工艺方案。
塔 （一１ Ｔ ０ ）底部 。贫胺溶 剂由塔顶部 进入塔 生 ，稳定性 较 好 ，以 前用 的较 多。缺 点是 与 内，吸收 Ｃ ２ Ｏ 的富胺溶剂 由塔 底排出。脱Ｃ ２ 天 然 气 中 的 羰 基 硫 一 Ｏ
低 ／ 且 耗＿ 小 ； 能 ｒ —＿＿ 一 约 ＿ — —＿ １ — ｛ ＿ ——
。 — — — — — —
１ ． Ｎ 甲 ｌ 凝 ．３ 一 基 眉 ３
１
ｌ ．
轰 １３ — —１
０ ） ，在 经泵 （ － １ ４ Ｐ Ｏ ）加压 、冷却 、换热后 二乙醇胺 （ Ｄ Ａ ｌ闪 开 ， ｌ Ｍ Ｅ） 点（口 ℃
２０ ３
ｌ ５
１ ０
１２脱 Ｃ ２ ． Ｏ 方法简述 天然 气脱ｃＯ 的方法 很 多，主要 有 固体 ２ 催 化剂 吸附 法 、化 学催 化剂 吸收 法和物 理溶 比 剂 吸收法 等 。固体 吸附 法需 周期性 更换 吸附 剂 ，生产 费 用高 ，废 吸 附剂需 要进 行处 理 ，
时极易发泡 ，装置设有消泡罐 （ ０ ） ， Ｖ～ ６ 必要 时加 入消泡剂。
溶剂 循环 工程 中会有 部分 损失 ，设有 胺
配置罐 （（ ０ ），配置好的溶 剂根据需 要 Ｖ ５ 随时 补充。
４
５
６
循环 水
新鲜水
胺
ｔｈ ／
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２０ ２
１ ５
。１ Ｏ