醇胺法脱硫脱碳工艺技术及应用.doc
有机醇胺溶液选择性脱除H2S

Ni = kg P(yi − yi,int) = EkoL (xi,int − xi ) = KGP(yi − yi*)
(1)
通过阻力层方程将各传质系数关联起来:
1 KG
=
1 kg
+
1
HE
k
o L
(2)
通过准数群关联式Leveque 方程 Sh = aRe b Sc c 求出动力学参数kg和koL,关联式中常数a, b, c 由实验测定。表 2 和 3 列出了相关研究的气液传质面积的关联式和传质动力学关联式[6-13]。
湿壁柱反应器,圆盘反应器和膜接触器反应器具有确定的传质面积,其它反应器的传质面积
必须实验测定,通过关联式计算。
传质动力学取决于流体的物性、流体力学以及反应器结构,表征反应器传质动力学的参
数为气液传质速率(Ni),总体积传质系数(KGa, KLa)和总传质系数(KG, KL)等。设x和 y分别为组分i在液相和气相中的浓度,根据双膜理论模型,传质速率可表达为:
有机醇胺溶液选择性脱除H2S
陆建刚, 郑有飞
(南京信息工程大学环境科学与工程系,江苏南京 210044)
E-mail: jglu@
摘 要: H2S选择性脱除一直是气体净化领域的热点课题,本文较全面综述了有机醇胺溶液 选择性脱除H2S的特点和过程,着重分析了选择性脱除H2S过程中传质过程和动力学以及化学 反应机理等方面的研究,总结了有机醇胺溶液选择性脱除H2S技术的研究进展。 关键词:有机醇胺;H2S选择性脱除;技术进展
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MDEA法脱碳(脱硫)

概述MDEA又称为N-甲基二乙醇胺,MDEA法脱碳技术是利用活化MDEA水溶液在高压常温将天然气或合成气中的二氧化碳(CO2)吸收,并在降压和升温的情况下,二氧化碳(CO2)又从溶液中解吸出来,同时溶液得到再生。
我公司除了在国内建设MDEA法脱碳装置外,也成功登陆海外市场,在印度尼西亚也建设了类似装置。
典型装置中国海洋石油公司(CNOOC)天然气MDEA法脱除二氧化碳装置印尼石油公司提供了天然气MDEA法脱碳装置MDEA脱除酸性气体技术主要应用于以下几个领域:1.天然气脱除二氧化碳(CO2),配套管输天然气或LNG净化装置2.天然气脱除硫化氢(H2S),配套管输天然气或LNG净化装置3.天然气选择性脱除硫化氢(H2S),配套管输天然气4.变换气脱除二氧化碳(CO2),配套合成氨、甲醇或者深冷分离装置5.合成气脱除二氧化碳(CO2),配套合成氨、甲醇或者深冷分离装置6.煤气脱除二氧化碳(CO2)和硫化氢(H2S),配套合成氨、甲醇或者深冷分离装置7.食品级二氧化碳(CO2)生产,达到国际饮料行业标准装置特点装置规模:处理天然气或变换气1000~500,000m3/h脱碳精度:二氧化碳(CO2)含量为10PPM~3%脱硫精度:硫化氢(H2S)含量为0.1~20mg/m3工作压力:适宜的压力为0.5~15MPa适用领域:天然气处理与加工、甲醇原料净化、合成氨原料净化等技术特点1.MDEA脱除酸性气体的流程可以采用贫液一段吸收和贫液半贫液两段吸收,贫液一段吸收的流程投资省、电耗低、热耗高;贫液半贫液二段吸收的投资大、电耗高、热耗低,根据脱除不同规模的二氧化碳,采用不同的流程。
2.MDEA溶液对天然气的溶解度低于天然气在纯水中的溶解度,因此,MDEA脱除酸性气体的过程中,天然气的损失很低。
3.MDEA溶液兼有物理吸收和化学吸收的特点,溶剂对二氧化碳的负载量大。
4.MDEA稳定性较好,在使用过程中很少发生降解的现象,它对碳钢设备几乎无腐蚀。
天然气脱硫方法的选择及醇胺法的应用_韩鹏

天然气脱硫方法的选择及醇胺法的应用韩 鹏,杨大静,朱 鹏,杨星国,曹振涛(中原油气高新股份有限公司天然气处理厂) 摘 要:原料天然气中含有硫化氢、有机硫(硫醇类)、二氧化碳、饱和水以及其它杂质,需将有害成分脱除,以满足工厂生产和民用商品气的使用要求。
本文根据天然气中的组分和比例的不同,设计出不同的脱硫方案,能有效地脱除原料气中的有害成分,在天然气处理过程中起到了重要作用,并具有一定的推广前景。
关键词:原料气;硫化氢;脱硫;胺法1 脱硫方法的分类及其主要特点通常用于天然气脱除酸性组分的方法有化学溶剂法、物理溶剂法、物理化学溶剂法、直接化学溶解法、直接转化法、非再生性法和膜分离及其的低温分离法等,其主要特点及用途如下:1.1 在化学溶剂法中,各种胺法应用广泛,所使用的胺有一乙醇胺(M EA)、二乙醇胺(DEA)、二异丙醇胺(DIPA)、甲基二乙醇胺(M DEA)、二甘醇胺(DGA)。
主要依靠酸碱反应来吸收酸气,升温吐出酸气。
其净化度高,适应性宽、经验丰富,应用广。
1.2 物理溶剂法Selexo l(多乙二醇二甲醚)及Flour Solv ent(碳酸丙烯酯)等教适合处理酸气分压高而重烃含量低的天然气。
依靠无力溶液吸收及闪蒸出酸气。
其再生能耗低,主要用于脱碳。
1.3 物理化学溶剂法兼优物理及化学二者的特点,脱除有机硫好,再生能耗低,吸收重烃。
1.4 直接转化法也成为氧化还原法,靠氧化还原将H2S氧化为元素硫,对于H2S浓度低而量又不大的天然气有应用价值。
1.5 非再生性法用于边远且H2S含量很低的小气田,与H2S反应,定期排放。
1.6 膜分离法能耗低,可实现无人操作,适用于粗脱,依靠气体渗透速率不同而分离,能耗低,适于处理高含CO2的气体。
3.1 电厂废水零排放实施方案①将冷却水系统的浓缩倍率提高到3.5-4.0。
改进目前使用的水质稳定剂和弱阳床再生方式,保证冷却水系统的正常运行。
冷却水系统的废水可作为输煤栈桥用水、原煤加湿用水和燃油泵轴承用水的补水。
醇胺法脱碳工艺分析

的场合 ,处理后气体 中酸气含量 比 M E A处理的浓 度稍高。D E A遇 C O S 和c s 不降解 ,因此 D E A常 用 于炼 化 厂和合 成气 ( 含 C O S和 c s 2 ) 的脱 碳 。 D E A常用浓 度 为 2 5 w t %~ 3 5 w t %。另 外 ,对 于煤 层 气 一般 C O 的 含 量 大 约 7 %~ 8 % ,适 合 D E A。
0 ◆ 设计s计算
散 。 由于 醇 胺 对 C O 的吸收过 程既有 物理 吸收 ,
D E A适合 于 系统 压 力大 于 3 4 4 7 k P a( 5 0 0 p s i )
又包 括化 学 吸 收 ,因此需 要 引入化 学增 强 因子来 计 算 吸 收过 程 。 M o h a mm a d R . M. A b u Z a h r a总结 了化 学增 强 系数 的计 算方 法 『 4 _ ,而 准确 的热 力 学数 据 则 需 要 通 过实 验装 置或 工业 设备 得 到 。
1 2 1 以上 ,因再生温度较高 ,使再生系统腐蚀严 重 ,这 限制 了 ME A 的应用㈣;吸收 ( 2 5 ~ 6 5 o C ) 和
再生 ( 1 0 0 ~ 1 5 0 o c ) 过 程 温差 大 ,能 耗 较 高 ;ME A 蒸 汽压在 醇胺 类 中最 高 ,在 吸收塔 和再 生塔 中蒸 发 损失 量大 ,需 要采 用 水洗 的办 法 降低 损 失 。 ME A适 合 于酸 气 浓 度 和 压 力 低 的 工 况 ,在 中 低 压情况下净化气 中 C O 可低达 1 0 0 p p mv ,适 宜
况 下对 两者 无选 择性 。
时对 H s 有 良好 的选择性旧。但是净化气中的 C O : 含量超过允许值时,则需要进一步处理。 MD E A有 以下优 点 :MD E A能 耗低 。这是 因 为
MDEA脱硫原理及工艺流程

MDEA脱硫原理及工艺流程MDEA法脱除CO2工艺是德国BASF公司20世纪80年代开发的一种低能耗脱CO2工艺。
此工艺在世界上几十个大型氨厂使用。
生产实践表明:该法不仅能耗低,而且吸收效果好,能使净化气中CO2降至1%以下,溶液稳定性好,不降解,挥发性小,腐蚀性好,对碳钢设备腐蚀性小,对烃类溶解度低等优点。
1、工艺原理MDEA的化学名是N-甲基二乙醇胺,它是一种叔胺。
与CO2反应如下:CO2 + H2O → H+ + HCO3- (7)H+ + R2CH3N → R2CH3NH+ (8)R 2CH3N + CO2+ H2O→ R2CH3NH+ + HCO3- (9)反应(7)是水合反应,其反应速度很慢,为了加快反应速度,就是在N-甲基二乙醇胺溶液中加入活性剂,改变反应过程,当加入伯胺或仲胺后,反应就按下式进行:R 2NH + CO2→ RNCOOH (10)RNCOOH + R2CH3N + H2O →R2NH + R2CH3NH+·HCO3(11)以上反应式可以看出,活化剂在表面吸收CO2反应生成羟酸基,迅速向液相传递CO2,生成稳定的碳酸氢盐,而活化剂本身又被再生。
N-甲基二乙醇胺溶液兼有化学吸附剂和物理溶剂的特点。
2、工艺流程粗原料气在下进行二段溶液洗涤的吸收塔,下段用降压闪蒸脱吸的溶液进行吸收,为了提高气体的净化度,上段再用经过蒸汽加热再生的溶液进行洗涤。
从吸收塔出来的富液相继通过两个闪蒸槽而降压,溶液第一次降压的能量由透平回收。
回收的能量用于驱动半贫液循环泵。
富液在高压闪蒸槽释放出的蒸汽中有较多的氢和氨,可压缩送回脱碳塔,出高压闪蒸槽溶液继续降压后,在低压闪蒸槽中释放出绝大部分 CO2。
获得的半贫液大部分用循环泵打入吸收塔下段,一小部分送入蒸汽加热的再生塔再生,所得贫液送入吸收塔上段使用。
再生塔塔顶所得含水蒸气的CO2气体,送入低压闪蒸槽作为脱气介质使用。
3、工艺操作要点(1) 贫液与半贫液的比例贫液/半贫液比例一般为1/3~1/6,它决定于原料中CO2的分压。
浅谈NHD脱硫_脱碳在甲醇工业生产中的应用

浅谈NHD脱硫、脱碳在甲醇工业生产中的应用张 雷 程建光 王洪记(兖矿国泰化工有限公司山东滕州 277527)摘 要 NHD脱硫、脱碳技术不仅应用于合成氨原料气的脱硫、脱碳,并广泛向其它领域扩展,如甲醇生产中原料气的脱硫、脱碳;醋酸低压羰基合成制CO的脱硫、脱碳;硫回收尾气处理的脱硫等。
结合实际问题浅谈NHD在甲醇工艺装置中的应用和设计依据。
关键词 甲醇 NHD 脱硫 脱碳 COS中图分类号T Q113 文献标识码 BApplication of NH D to Desulfuration andDecarbonization in I ndustrial Production of MethanolZhang Lei,Cheng Jian-guang,Wang H ong-ji(Y ankuang Cathay C oal Chemicals C o.,Ltd,S D,T engzhou,277527)Abstract The technology of desulfuration and decarbonization by NHD has been widely used recently in fields of synthetic amm onia and other industries,such as methanol production,acetic acid production and handling exhaust from sulfur recovery.The union actual problem discusses NHD shallowly in the methyl alcohol craft installment application and the design basis.K ey w ords M ethanol NHD DEsulfuration Decarbonization COS NH D,其化学名称为聚乙二醇二甲醚,为多乙醇二甲醚的混合物。
醇胺法脱硫脱碳技术研究进展

醇胺法脱硫脱碳技术研究进展当前天然气主要应用的净化工艺是脱硫脱碳技术,其中最为普遍及广泛的方法有化学溶剂法、物理溶剂法、膜分离法,胺法脱硫是在综合醇胺化学及物理溶剂法的基础上所开发的技术方法,也是目前天然气处理行业中十分青睐的方法之一。
在研究脱硫脱碳行业中醇胺溶液化學及物理溶剂法的未来发展趋势后,将探索重点转换为在醇胺基础上,甲基二乙醇胺配方溶液的内容、使用范围和自身的优势和不足,通过匹配甲基二乙醇胺配方溶液与工艺流程,使脱硫效率得到最大程度的提升,将其作为当前最主要的脱硫脱碳技术,用以脱出天然气中的硫成分和碳成分。
本文主要研究醇胺法脱硫脱碳技术的进展,希望能够为相关行业起到一定的借鉴作用。
标签:醇胺法;脱硫脱碳;进展1 单一性醇胺法二甘醇胺、甲基二乙醇胺、二异丙醇胺、一乙醇胺及二乙醇胺等是脱硫脱碳醇胺法主要包含的成分,二甘醇胺、一乙醇胺、二乙醇胺三种溶剂能够同时将硫化氢和原料中的大量二氧化碳一同脱除,其余两种溶剂选择性较强,吸收脱硫的能力也比较强,仲醇胺与复合醇胺法是脱硫脱碳技术中单一醇胺法的主要技术,其特点及优势如下:1.1 仲醇胺仲醇胺也被称为DEA,其碱性要比乙醇胺弱,对于原料所包含的硫化氢及二氧化碳几乎不具备选择性。
含硫化物包括羰基硫和二硫化碳,这些元素与仲醇胺的反应速率不高,并且仲醇胺在同有机硫化合物产生副反应的期间,其损失的溶剂比较少,所以这项技术十分适合应用于有机硫化合物含量较高的原料气中[1]。
1.2 复合醇胺法选择复合醇胺法进行脱硫脱碳,最关键的目的第一是提升其自身的选择性;第二,将有机硫脱除;第三,深度脱除原料气中所包含的大量硫化氢与二氧化碳物质。
2 混合胺溶液充分结合仲胺或者伯胺中二氧化碳吸收性能强、降解性低、腐蚀性低、溶液浓度高、酸气负荷高以及吸收反应低的各种优点,并将仲胺及伯胺二氧化碳脱除能力强的优势保留下来,即为混合胺工艺。
通常混合胺会选择乙醇胺也就是MEA 或者二乙醇胺DEA作为伯胺或者仲胺,也可能利用丁基乙醇胺BEA,将甲基二乙醇胺MDEA组成的混合溶剂添加于仲胺或者伯胺当中,能够使原有装置的能量消耗大大降低,并强化原有装置的处理性能,能够在吸收操作压力较低的环境中,优化对二氧化碳CO2以及硫化氢H2S的吸收性能[2]。
813醇胺脱硫工艺

醇ch ún 胺àn 脱t u ō硫l i ú工g ōng 艺y ìAlcohol amine desulfurization process释文天然气脱酸性气工艺。
原理:醇胺法脱硫是一种典型的吸收反应工艺流程[1], 选择对硫化氢有强吸收能力, 并且化学反应速度较快的醇胺弱碱性的水溶液作为吸收剂。
其化学公式原理是在醇胺分子结构内有一个胺基和至少一个羟基,胺基使水溶液呈碱性,进对酸性组分的吸收。
其与酸性天然气的主要化学反应均为化学可逆反应,低温下,胺溶液吸 H 2S 和 CO 2酸气,成胺盐并释放热能;在较高温下,液内的胺盐分解,出酸气,溶液得到再生。
常用吸收剂:各种醇胺溶液是化学吸收法中使用最广泛的吸收剂,胺类酸性天然气脱硫工艺中最常用的吸收剂有: 一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA )、甲基二乙醇胺(MDEA )、二异丙醇胺(DIPA )以及二甘醇胺(DGA )等。
主要通过酸碱反应以吸收酸气,温吐出酸气。
醇胺法脱硫脱碳的典型工艺流程主要由吸收、闪蒸、换热和汽提四部分组成。
其中,吸收部分是将原料气中的酸性组分脱除至所需指标或要求;闪蒸部分是通过闪蒸将吸收了酸性组分后的溶液在吸收酸性组分时所吸收的一部分烃类除去;换热是回收离开再生塔的贫液热量;再生是将富液中吸收的酸性组分解吸出来转为贫液循环使用。
工艺流程中,料气经进口分离器除去游离液体和携带的固体杂质后进入吸收塔底部,由塔顶自上而下流动的醇胺溶液逆流接触,收其中的酸性组分。
离开吸收塔顶部的是含饱和水的湿净化气,出口分离器除去携带的溶液液滴后出装置。
通常,都要将此湿净化气脱水后再作为商品气或管输,去下游的NGL 回收装置或LNG 生产装置。
由吸收塔底部流出的富液降压经过后进入闪蒸罐,醇胺溶液吸收的烃类被脱除。
然后,液经过滤器进入贫富液换热器,利用热贫液使其加热后进入在低压下控制的再生塔上部,一部分酸性成分在再生塔顶部塔板上从富液中闪蒸出来。
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醇胺法脱硫脱碳工艺技术及应用醇胺法和砜胺法的典型工艺流程和设备是相同的。
(一) 工艺流程醇胺法脱硫脱碳的典型工艺流程见图2-2。
由图可知,该流程由吸收、闪蒸、换热和再生(汽提)四部分组成。
其中,吸收部分是将原料气中的酸性组分脱除至规定指标或要求;闪蒸部分是将富液(即吸收了酸性组分后的溶液)在吸收酸性组分时所吸收的一部分烃类通过闪蒸除去;换热是回收离开再生塔的贫液热量;再生是将富液中吸收的酸性组分解吸出来成为贫液循环使用。
图2-2中,原料气经进口分离器除去游离液体和携带的固体杂质后进入吸收塔底部,与由塔顶自上而下流动的醇胺溶液逆流接触,吸收其中的酸性组分。
离开吸收塔顶部的是含饱和水的湿净化气,经出口分离器除去携带的溶液液滴后出装置。
通常,都要将此湿净化气脱水后再作为商品气或管输,或去下游的NGL回收装置或LNG生产装置。
由吸收塔底部流出的富液降压后进入闪蒸罐,以脱除被醇胺溶液吸收的烃类。
然后,富液再经过滤器进贫富液换热器,利用热贫液将其加热后进入在低压下操作的再生塔上部,使一部分酸性组分在再生塔顶部塔板上从富液中闪蒸出来。
随着溶液自上而下流至底部,溶液中剩余的酸性组分就会被在重沸器中加热汽化的气体(主要是水蒸气)进一步汽提出来。
因此,离开再生塔的是贫液,只含少量未汽提出来的残余酸性气体。
此热贫液经贫富液换热器、溶液冷却器冷却和贫液泵增压,温度降至比塔内气体烃露点高5~6℃以上,然后进入吸收塔循环使用。
有时,贫液在换热与增压后也经过一个过滤器。
从富液中汽提出来的酸性组分和水蒸气离开再生塔顶,经冷凝器冷却与冷凝后,冷凝水作为回流返回再生塔顶部。
由回流罐分出的酸气根据其组成和流量,或去硫磺回收装置,或压缩后回注地层以提高原油采收率,或经处理后去火炬等。
在图2-2所示的典型流程基础上,还可根据需要衍生出一些其他流程,例如分流流程(见图2-3)。
在图2-3中,由再生塔中部引出一部分半贫液(已在塔内汽提出绝大部分酸性组分但尚未在重沸器内进一步汽提的溶液)送至吸收塔的中部,而经过重沸器汽提后的贫液仍送至吸收塔的顶部。
此流程虽然增加了一些设备与投资,但对酸性组分含量高的天然气脱硫脱碳装置却可显著降低能耗。
图2-4是BASF公司采用活化MDEA(aMDEA)溶液的分流法脱碳工艺流程。
该流程中活化MDEA溶液分为两股在不同位置进入吸收塔,即半贫液进入塔的中部,而贫液则进入塔的顶部。
从低压闪蒸罐底部流出的是未完全汽提好的半贫液,将其送到酸性组分浓度较高的吸收塔中部;而从再生塔底部流出的贫液则进入吸收塔的顶部,与酸性组分浓度很低的气流接触,使湿净化气中的酸性组分含量降低至所要求之值。
离开吸收塔的富液先适当降压闪蒸,再在更低压力下闪蒸,然后去再生塔内进行汽提,离开低压闪蒸罐顶部的气体即为所脱除的酸气。
此流程的特点是装置处理量可提高,再生能耗较少,主要用于天然气及合成气脱碳。
(二) 主要设备 1. 高压吸收系统高压吸收系统由原料气进口分离器、吸收塔和湿净化气出口分离器等组成。
吸收塔可为填料塔或板式塔,后者常用浮阀塔板。
浮阀塔的塔板数应根据原料气中H2S、CO2含量、净化气质量指标经计算确定。
通常,其实际塔板数在14~20块。
对于选择性醇胺法(例如MDEA溶液)来讲,适当控制溶液在塔内停留时间(限制塔板数或溶液循环量)可使其选择性更好。
这是由于在达到所需的H2S净化度后,增加吸收塔塔板数实际上几乎只是使溶液多吸收CO2,故在选择性脱H2S时塔板应适当少些,而在脱碳时则可适当多些塔板。
采用MDEA溶液选择性脱H2S时净化气中H2S含量与理论塔板数的关系见图2-5。
塔板间距一般为0.6m,塔顶设有捕雾器,顶部塔板与捕雾器的距离为0.9~1.2m。
吸收塔的最大空塔气速可由Souders-Brown公式确定,见公式(2-5)。
降液管流速一般取0.08~0.1m/s。
vg=0.0762[(ρl-ρg)/ρg]0.5(2-5)式中vg——最大空塔气速,m/s;ρl——醇胺溶液在操作条件下的密度,kg/m3;ρg——气体在操作条件下的密度,kg/m3。
为防止液泛和溶液在塔板上大量起泡,由公式(2-5)求出的气速应分别降低25%~35%和15%,然后再由降低后的气速计算塔径。
由于MEA蒸气压高,所以其吸收塔和再生塔的胺液蒸发损失量大,故在贫液进料口上常设有2~5块水洗塔板,用来降低气流中的胺液损失,同时也可用来补充水。
但是,采用MDEA溶液的脱硫脱碳装置通常则采用向再生塔底部通入水蒸气的方法来补充水。
2. 低压再生系统低压再生系统由再生塔、重沸器、塔顶冷凝器等组成。
此外,对伯醇胺等溶液还有复活釜。
(1) 再生塔与吸收塔类似,可为填料塔或板式塔,塔径计算方法相似,但应以塔顶和塔底气体流量较大者计算和确定塔径。
塔底气体流量为重沸器产生的汽提水蒸气流量(如有补充水蒸气,还应包括其流量),塔顶气体量为塔顶水蒸气和酸气流量之和。
再生塔的塔板数也应经计算确定。
通常,在富液进料口下面约有20.24块塔板,板间距一般为0.6m。
有时,在进料口上面还有几块塔板,用于降低气体的雾沫夹带。
再生塔的作用是利用重沸器提供的水蒸气和热量使醇胺和酸性组分生成的化合物逆向分解,从而将酸性组分解吸出来。
水蒸气对溶液还有汽提作用,即降低气相中酸性组分的分压,使更多的酸性组分从溶液中解吸,故再生塔也称汽提塔。
汽提蒸汽量取决于所要求的贫液质量(贫液中残余酸气负荷)、醇胺类型和塔板数。
蒸汽耗量大致为0.12~0.18t/t 溶液。
小型再生塔的重沸器可采用直接燃烧的加热炉(火管炉),火管表面热流率为20.5~26.8kW/m2,以保持管壁温度低于150℃。
大型再生塔的重沸器可采用蒸汽或热媒作热源。
对于MDEA溶液,重沸器中溶液温度不宜超过127℃。
当采用火管炉时,火管表面平均热流率应小于35kw/m2。
重沸器的热负荷包括:①将醇胺溶液加热至所需温度的热量;②将醇胺与酸性组分反应生成的化合物逆向分解的热量;③将回流液(冷凝水)汽化的热量;④加热补充水(如果采用的话)的热量;⑤重沸器和再生塔的散热损失。
通常,还要考虑15%~20%的安全裕量。
再生塔塔顶排出气体中水蒸气与酸气物质的量之比称为该塔的回流比。
水蒸气经塔顶冷凝器冷凝后送回塔顶作为回流。
含饱和水蒸气的酸气去硫磺回收装置,或去回注或经处理与焚烧后放空。
对于伯醇胺和低CO2/H2S的酸性气体,回流比一般为3;对于叔醇胺和高CO2/H2S的酸性气体,回流比一般为1.2。
(2) 复活釜由于醇胺会因化学反应、热分解和缩聚而降解:故而采用复活釜使降解的醇胺尽可能地复活,.即从热稳定性的盐类中释放出游离醇胺,并除去不能复活的降解产物。
MEA等伯胺由于沸点低,可采用半连续蒸馏的方法,将强碱(例如质量分数为10%的氢氧化钠或碳酸氢钠溶液)和再生塔重沸器出口的一部分贫液(一般为总溶液循环量的1%~3%)混合(使pH值保持在8~9)送至复活釜内加热,加热后使醇胺和水由复活釜中蒸出。
为防止热降解产生,复活釜升温至149℃加热停止。
降温后,再将复活釜中剩余的残渣(固体颗粒、溶解的盐类和降解产物)除去。
采用MDEA溶液和Sulfinol-M(砜胺Ⅲ)溶液时可不设复活釜。
3. 闪蒸和换热系统闪蒸和换热系统由富液闪蒸罐、贫富液换热器、溶液冷却器及贫液增压泵等组成。
(1) 贫富液换热器和贫液冷却器贫富液换热器一般选用管壳式和板式换热器。
富液走管程。
为了减轻设备腐蚀和减少富液中酸性组分的解吸,富液出换热器的温度不应太高。
此外,对富液在碳钢管线中的流速也应加以限制。
对于MDEA溶液,所有溶液管线内流速应低于1m/s,吸收塔至贫富液换热器管程的流速宜为0.6~0.8m/s;对于砜胺溶液,富液管线内流速宜为0.8~1.0m/s,最大不超过1.5m/s。
不锈钢管线由于不易腐蚀,富液流速可取1.5~2.4m/s。
贫液冷却器的作用是将换热后贫液温度进一步降低。
一般采用管壳式换热器或空气冷却器。
采用管壳式换热器时贫液走壳程,冷却水走管程。
(2) 富液闪蒸罐富液中溶解有烃类时容易起泡,酸气中含有过多烃类时还会影响克劳斯硫磺回收装置的硫磺质量。
为使富液进再生塔前尽可能地解吸出溶解的烃类,可设置一个或几个闪蒸罐。
通常采用卧式罐。
闪蒸出来的烃类作为燃料使用。
当闪蒸气中含有H2S 时,可用贫液来吸收。
闪蒸压力越低,温度越高,则闪蒸效果越好。
目前吸收塔操作压力在4~6MPa,闪蒸罐压力一般在0.5MPa。
对于两相分离(原料气为贫气,吸收压力低,富液中只有甲烷、乙烷),溶液在罐内停留时间为10~15min;对于三相分离(原料气为富气,吸收压力高,富液中还有较重烃类),溶液在罐内的停留时间为20~30min。
为保证下游克劳斯硫磺回收装置硫磺产品质量,国内石油行业要求采用MDEA溶液时设置的富液闪蒸罐应保证再生塔塔顶排出的酸气中烃类含量不应超过2%(体积分数);采用砜胺法时,设置的富液闪蒸罐应保证再生塔塔顶排出的酸气中烃类含量不应超过4%(体积分数)。
(三) 工艺参数 1. 溶液循环量醇胺溶液循环量是醇胺法脱硫脱碳中一个十分重要的参数,它决定了脱硫脱碳装置诸多设备尺寸、投资和装置能耗。
在确定醇胺法溶液循环量时,除了凭借经验估计外,还必须有H2S、CO2在醇胺溶液中的热力学平衡溶解度数据。
自1974年Kent和Eisenberg等首先提出采用拟平衡常数法关联实验数据以确定H2S、CO2在MEA、DEA水溶液中的平衡溶解度后,近几十年来国内外不少学者又系统地采用实验方法测定了H2S、CO2在不同分压、不同温度下,在不同浓度的MEA、DEA、DIPA、DGA、MDEA和砜胺溶液中的平衡溶解度,并进一步采用数学模型法关联这些实验数据,使之由特殊到一般因而扩大了其使用范围。
酸性天然气中一般会同时含有H2S和CO2,而H2S和C02与醇胺的反应又会相互影响,即其中一种酸性组分即使有微量存在,也会使另一种酸性组分的平衡分压产生很大差别。
只有一种酸性组分(H2S或C02)存在时其在醇胺溶液中的平衡溶解度远大于H2S和CO2同时存在时的数值目前,包括溶液循环量在内的天然气脱硫脱碳工艺计算普遍采用有关软件由计算机完成。
但是,在使用这些软件时应注意其应用范围,如果超出其应用范围进行计算,就无法得出正确的结果,尤其是采用混合醇胺法脱硫脱碳时更需注意。
2. 压力和温度吸收塔操作压力一般为4~6MPa,主要取决于原料气进塔压力和净化气外输压力要求。
降低吸收压力虽有助于改善溶液选择性,但压力降低也使溶液负荷降低,装置处理能力下降,因而不应采用降低压力的方法来改善选择性。
再生塔一般均在略高于常压下操作,其值视塔顶酸气去向和所要求的背压而定。
为避免发生热降解反应,重沸器中溶液温度应尽可能较低,其值取决于溶液浓度、压力和所要求的贫液残余酸气负荷。