影响N-甲基二乙醇胺脱碳装置二氧化碳吸收性能的工艺参数优化

基于N-甲基二乙醇胺(MDEA)脱碳工业装置,考察了贫胺液MDEA浓度、吸收塔贫胺液与合成气的质量比、吸收塔压力、再生塔蒸汽用量与贫胺液循环量的质量比等工艺条件对CO2脱除效果的影响。结果表明,随着上述各工艺参数的增大,净化气中CO2的含量均呈先快后慢的降低趋势,MDEA溶液对CO2的吸收性能明显增强。在吸收塔压力为3.1 MPa,温度为45℃,贫胺液中MDEA的质量分数为30%,贫胺液循环量为75 t/h,合成气的进料量为17 t/h,再生塔蒸汽用量与贫胺液循环量的质量比为0.08的优化条件下,合成气中CO2组分的摩尔分数由10.22%可降至0.01%,脱碳率大于99.5%。     

PZ活化MDEA乙烷深度脱碳工艺研究

目的 解决醇胺法乙烷脱碳工艺造成的乙烷损失量较大和装置能耗较高等问题。方法 用Aspen HYSYS软件对某乙烷回收流程的粗乙烷产品进行胺法脱碳模拟,在控制乙烷损失物质的量比小于0.3%的情况下对胺液中的PZ和MDEA质量分数进行了优选,同时对乙烷脱碳流程进行能耗优化。结果 与天然气脱碳工艺不同,乙烷脱碳工艺的MDEA质量分数太高会损失大量乙烷。在达到脱碳效果的前提下,较低的MDEA质量分数可避免损失大量乙烷,最佳MDEA质量分数为20%～28%。在此MDEA质量分数的条件下,可保证乙烷损失比仅为0.3%,往胺液中加入少量哌嗪(PZ)就可显著提高胺液对CO₂的吸收效果,最佳PZ质量分数为2.5%～5.5%。乙烷脱碳装置的主要能耗为胺液再生能耗,优化后装置的总能耗显著降低。结论 在工业条件下,应用较低质量分数的胺液可显著降低乙烷损失,可合理提高富胺液入再生塔温度或适当降低脱碳溶液循环量,以降低装置能耗。     

MDEA+MEA/DEA混合胺液脱碳性能实验研究

混合胺液脱碳法具有吸收能力强、反应速度快、适用范围广、再生能耗低等许多优点,得到了越来越多的关注。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MDEA+MEA、MDEA+DEA混合胺液对CO2的吸收与解吸实验研究。结果表明:①向2.0mol/L的MDEA中加入1.0mol/L的MEA,混合胺液对CO2的吸收解吸综合性能才有显著改善;②MDEA/DEA配比为2.0/1.0时CO2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CO2吸收速率较低;③MDEA/DEA配比为2.6/0.4的混合胺液较MDEA单一胺液对CO2的吸收性能并无明显改善;④2.3/0.7配比的MDEA+DEA混合胺液对CO2的吸收负荷与CO2吸收速率均保持较高水平;⑤向MDEA中添加DEA对其CO2解吸性能的改善作用并不明显,只有2.0mol/L的MDEA+1.0mol/L的DEA混合胺液CO2解吸性能稍好,但不如相同配比的MDEA+MEA混合胺液。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。     

MEA活化MDEA工艺天然气选择性脱硫脱碳研究

为改善甲基二乙醇胺(MDEA)的天然气选择性脱硫脱碳性能,降低溶剂再生能耗,提出采用一乙醇胺(MEA)活化MDEA法进行天然气选择性脱硫脱碳,并采用Aspen HYSYS对工艺进行了模拟。结果表明:添加MEA加速了吸收剂的H_2S、CO_2吸收速度,提高了脱硫脱碳效率,H_2S选择因子由55.5提高至96.6,贫液循环量下降,综合考虑吸收性能和再生能耗,以4%的MEA添加量为宜;MEA活化MDEA工艺可将再生能耗由3.54 GJ/t CO_2显著降低至2.15GJ/t CO_2。该工艺可显著活化传统MDEA工艺的选择性脱硫脱碳性能,并大幅降低溶剂的再生能耗,有广阔的应用前景。     

半贫液工艺再生过程闪蒸及能耗模拟优化

半贫液工艺在天然气脱碳领域因能有效降低能耗而被广泛应用。笔者利用HYSYS软件建立了半贫液工艺流程模型,并通过与工厂天然气脱碳半贫液工艺中相关参数对比进行准确性验证。利用所建立的模型对半贫液工艺再生过程中的闪蒸及能耗进行了相关工艺参数影响规律探究。结果表明：对于闪蒸过程,醇胺溶液CO₂释放量随着闪蒸压力降低呈现增大趋势;吸收酸气负荷(二氧化碳/N-甲基二乙醇胺摩尔比,n(CO₂)/n(Amine))在大于0.65时对CO₂释放量影响较明显,CO₂释放量随着吸收压力升高呈现线性增长;吸收塔富液出塔温度低于353.15 K时,其温度变化对闪蒸过程影响占主导作用。对于再生能耗方面,当再沸器温度为387.15 K、半贫液分流比为0.85、富液进料温度为348.15 K、醇胺溶液循环量为46000 kmol/h时,在保证净化效果的同时再生能耗较低。     

活化MDEA半贫液工艺脱碳模拟与研究

国内对常规活化MDEA法脱碳的应用已趋于成熟,但鲜有对活化MDEA半贫液工艺(二段吸收+(闪蒸+汽提))全面的分析和研究。为此,本文针对半贫液工艺采用ASPEN HYSYS软件进行模拟,活化剂选用PZ(哌嗪),物性方程选择DBR Amine package,得出模拟结果,并从活化剂配比、半贫液分流比、进料温度、吸收塔板数和再生温度等方面进行分析。结果表明:半贫液工艺适用于不高于40%的场合,PZ浓度宜选择4%~6%,半贫液分流比宜选择0.6~0.7,进料温度宜选择40℃~45℃,最佳的理论板数为20~25块,最佳再生温度为95℃~100℃。该研究结果对工艺的实际应用具有一定参考意义。     

天然气脱碳胺液再生能耗分析

基于天然气胺法脱碳工艺建立了小型胺液吸收-再生循环实验装置,开展了甲基二乙醇胺(MDEA)+哌嗪(PZ)混合胺液的再生实验,考察了不同工艺参数下再生能耗的变化情况。结果表明:再沸器温度由381 K升高到391 K时,再生能耗随之由3.13 MJ/Kg增大到5.52 MJ/Kg,其中潜热消耗为主要因素;将再生后贫液负荷控制在0.25 mol/mol,可同时保持较低的再生能耗和较高的再生程度;增大富液负荷可有效降低再生能耗;富液经预热后再进入再生塔可降低胺液蒸发潜热消耗量,当胺液进塔温度由353 K升高至373 K时,再生能耗降低了17%;该实验装置胺液处理量为3.6 L/h时,再生能耗可达到最低值。     

高含CO2天然气脱碳工艺中MDEA活化剂优选

国内高含CO_2天然气处理装置主要采用活化MDEA脱碳工艺。以DEA、MEA、PZ为活化剂,总胺物质的量浓度控制在4 mol/L。利用HYSYS软件建立运算模型,研究这3种活化MDEA溶液对CO_2的吸收性能和解吸性能,通过分析认为,高含CO_2天然气深度脱碳处理宜采用PZ为活化剂。对PZ的活化机理进行研究,发现PZ作为活化剂的效果远胜于DEA和MEA。最后,分析不同吸收温度及CO_2分压下PZ浓度变化对活化性能的影响,发现加入少量PZ即可大幅提高PZ活化MDEA溶液与CO_2反应速率,在不同CO_2分压和吸收温度的条件下均能满足高含CO_2天然气的脱碳处理要求,适应性较强,建议活化MDEA溶液中PZ的质量分数为3%~5%。     

MDEA—PZ复合溶液脱除油田伴生气中CO_2

为了解决油田伴生气中高含CO2难题,使矿场生产的天然气达到管输标准(CO2体积分数≤3%),胜利油田勘察设计研究院开展了基于改良MDEA技术脱除油田伴生气中的CO2新型药剂研究,研发了适用于中压条件下的脱碳的MDEA—PZ复合溶液。在MDEA—PZ复合体系中,40%MDEA+3%PZ的溶液吸收量最大(52.07 LCO2/L溶液),再生温度最低(107.5℃),再生能耗最低,再生率最高(95.87%),是MDEA—PZ复合体系中最佳的油田伴生气吸收溶剂,具有一定的应用价值和参考价值。     

混合胺液用于脱除天然气中CO2的性能研究

为了选择脱碳性能优越的三乙醇胺(TEA)混合胺液吸收剂,采用吸收速率、酸气负荷、解吸率等作为评价指标,首先在纯CO₂条件下,分别对一定浓度的TEA和一乙醇胺(MEA)、TEA和二乙醇胺(DEA)、TEA和二乙烯三胺(DETA)、TEA和三乙烯四胺(TETA)、TEA和哌嗪(PZ) 混合得到的5种混合胺液进行实验对比分析,综合考察其吸收和解吸性能指标的变化规律,初步筛选出TEA+MEA、TEA+DETA、TEA+PZ 3种性能较优的混合胺液。然后在混合气条件下,对这3种混合胺液的吸收和解吸性能进行进一步实验对比。结果发现,当原料气中CO₂浓度较低时,可优先选择TEA+PZ混合胺液;解吸条件相同时,TEA+MEA混合胺液的解吸性能较好。可为实际天然气脱碳工业应用提供依据和参考。     

高含CO2天然气胺法脱碳工艺设计

醇胺法作为目前比较成熟和可行的脱碳技术,存在再生能耗高的缺点。基于传统的胺法脱碳流程,设计出低能耗的新型三塔半贫液脱碳工艺,借助Aspen HYSYS 8.6流程模拟软件进行了新型三塔半贫液胺法脱碳流程关键工艺参数(吸收剂、贫液/半贫液分流比、再生塔温度和循环吸收剂总流量)的灵敏度优化分析。研究结果表明,与传统的胺法脱碳流程对比可知,最佳三塔半贫液胺法脱碳流程的总等量功降低了45.47%,且净化气中CO₂摩尔分数为1.97%,满足GB 17820-2018《天然气》对商品气的气质要求。      

基于Aspen HYSYS软件的天然气脱酸流程模拟与优化

基于Aspen HYSYS软件,针对天然气中的烃类和胺类组分分别选用Peng-Robinson状态方程和Acid Gas-Chemical Solvents状态方程,对处理量为100×104 m3/d的天然气脱酸装置进行模拟,分别考察胺液中哌嗪质量分数、胺液循环量、吸收塔和再生塔理论板数、贫胺液进吸收塔温度等操作参数对...     

国内大规模MDEA脱碳技术在中海油成功应用——以中海油东方天然气处理厂为例

中国海洋石油总公司（以下简称中海油）近年来为开发在南中国海发现的一批高含CO₂的天然气田,通过与国内相关单位联合攻关并消化吸收国外MDEA溶液脱除CO₂技术,依靠自身及国内力量,在海南省东方市建成了国内大规模的MDEA脱除CO₂装置。具有MDEA贫液、半贫液二段吸收,减压、汽提二次解吸再生特点的CO₂脱除工艺流程不仅降低了装置投资,而且具有高CO₂净化度、低能耗和溶剂损失少等优势,该装置年平均稳定完好运行达350天,净化气质CO₂含量小于1.5%,完全满足下游用户对气质的要求。经多年实际运行证明,该技术应用于大规模CO₂脱除装置是合理和可行的,近年来在中海油已得到广泛应用。     

Analysis of energy demand for natural gas sweetening process using a new energy balance technique

Absorption by alkanolamine solvents is widely used for acid gas removal in natural gas sweetening plant. In the present research, one of the Iranian gas treating unit, Ilam Gas Treating Company (IGTC), with 3.27 mole % H₂S and 3.76 mole % CO₂ in the inlet feed gas was simulated using HYSYS V8.8. Piperazine activated solution of MDEA (PZ-MDEA) at various process operating conditions was examined to yield energy demand of natural gas sweetening process using a new energy balance technique. In this technique, the total required energy demand was related to three sections: 1. heat of vaporization, 2. sensible heat and 3. heat of the absorption. Energy balance of the absorption and regeneration columns brings a perspective of energy distribution in the sweetening plant. The effects of CO₂ and H₂S concentration at inlet feed, PZ mass fraction in activated solution of MDEA and lean amine temperature on energy distribution of the natural gas sweetening process and reboiler duty were investigated. It was finally elucidated that energy demand in the gas sweetening process or duty of reboiler is greatly influenced by heat of vaporization rate. It was also found that the heat of absorption and sensible heat have minor impacts on the energy demand.     

热泵应用于MDEA再生系统的可行性分析

在天然气MDEA脱硫工艺中,大部分的动力和能量消耗于MDEA溶液的再生过程,将热泵应用于MDEA再生系统可减少蒸汽用量和冷却贫液的冷却水量。通过对MDEA再生系统流程进行夹点分析,结果表明:热泵在供热模式下运行具有可行性,能产生一定的节能效果,是天然气净化和热泵产业的重要发展方向之一。热泵在MDEA再生热交换上的应用具有良好的发展前景,可以产生显著的经济社会效益。