AMSIM软件在醇胺溶液脱硫脱碳中的应用

采用N-甲基二乙醇胺(MDEA)和二乙醇胺(DEA)混合溶液脱除合成气中的H_2S、CO_2和COS达到净化效果。以实际运行的醇胺脱硫脱碳工况与AMSIM软件计算结果进行对比,结果表明,AMSIM软件计算结果与实际工况十分吻合。对新工况进行了模拟计算,分析了塔板数、吸收液量、醇胺溶液质量分数对CO_2吸收效率的影响。根据模拟结果综合考虑,将醇胺溶液质量分数提高至30%时达到净化要求,且较为经济,为装置的运行和改造提供了新的操作参数及设备参数。     

MDEA-MEA混合有机胺水溶液吸收CO_2

研究了N-甲基二乙醇胺(MDEA)和一乙醇胺(MEA)混合有机胺水溶液吸收CO_2的过程.根据双膜理论,导出了简化近似宏观动力学模型,用以预测混合有机胺水溶液吸收CO_2的速率.该模型考虑了化学反应之间的交互作用,用三次多项式近似表示反应组分在膜中的浓度分布.在各种条件下测定了搅拌反应器内MDEA/MEA水溶液吸收CO_2的速率.模型计算值与实验测定值符合良好.     

A.D.A脱硫液中碳酸钠和碳酸氢钠测定的指示剂选择

采用 A.D.A 法脱硫过程中,Na_2CO_3的含量对脱硫效果影响较大,Na_2CO_3含量高时,吸收 H_2S 的效果好,但裂化气中的 CO_2与 Na_2CO_3反应产生 NaHCO_3,影响脱硫效果。为了更好地脱除 H_2S,需控制好 Na_2CO_3的浓度。因此,Na_2CO_3、NaHCO_3的控制分析就很重要。目前,脱硫液中 Na_2CO_3、NaHCO_3的控制分析一般采用双指示剂法,即用酚酞指示第一等当点,用甲基橙指示第二等当点。     

在吸收塔中醇胺水溶液对H_2S及CO_2吸收的模拟

本论文是一个计算模型,用来计算醇胺类、特别是叔胺的水溶液,对H_2S与CO_2同时吸收的过程。这个模型的建立,是用了鲁易斯(Lewis)的双膜理论,还用了界面液膜(interfacial liguid film)的浓度曲线图。结果得到一套代数方程组(而不是微分方程),并且能数值化地求解。对各种醇胺,这个模型适用于CO_2反应速率的整个范畴(从完全是液相主体反应到完全是界面液膜中耗尽了胺的反应)。在这个吸收过程中可以发现,H_2S和CO_2的互相影响,竟达到这样的地步,使H_2S抵消了整体的势态,竟从液中被逐出;换句话说,整个的H_2S传质系数,竞可以是负值。本文说到这个模型适用于叔胺类对H_2S,CO_2的吸收,但对各个计算略加修饰,就可以应用到伯、仲胺类上。这个模型,以及其中采用的一些常数,关系式等,均曾在试验性吸收塔中得到核实。     

无硫氨水二次脱硫

半水煤气经过一次脱硫后,气体中还有未被脱净的H_2S,煤气中含有的有机硫(CS_2、COS等)则不易被一般的湿法脱硫所除去。变换过程中,在高温、催化剂的作用下大部分有机硫被转变为H_2S。因此,变换气中的H_2S含量会增高,有时,变换气中H_2含量还高于半水煤气中H_2S含量。含有大量H_2S的变换气进入碳化系统后,虽然能够被氨水脱除一部分H_2S,但是脱硫效率是不高的。因为氨水中含有硫,其含硫量越高,则氨水之上的气相中H_2S的平衡分压就越大,所以吸收H_2S的效率就越差。如果含有大量H_2S的原料气进入精炼系统,势必给钢洗操作带来严重危害,并大大增加铜耗。因此,用吸收H_2S能力很强的无硫氨水在碳化后进行二次脱硫,具有重要意义。它既能脱除原料气中的H_2S,稳定铜洗操作,降低铜耗,又不损失CO_2,有利于碳化工段CO_2的平衡。     

低温甲醇洗系统的节能改造

在低温甲醇洗脱硫脱碳工艺中,吸收了H_2S和CO_2的富甲醇液通过减压闪蒸实现脱硫脱碳液的初步净化,在此过程中存在压力能的损失。采用液力透平泵一体化设备回收此部分能量并用于驱动机泵取代H_2S浓缩塔富甲醇液泵,经实际运行,节能效果明显,年可节省电费超过56万元。     

MDEA选择性脱硫技术在塔河油田的应用

塔河油田开采出的天然气(以及原油的伴生气)富含H_2S,天然气处理过程中易造成设备、管线腐蚀,泄漏易造成人员伤亡,存在较大的安全隐患,必须采用合适的脱硫工艺,待处理合格后方可外输、外销。甲基二乙醇胺(MDEA)是一种在H_2S、CO_2同时存在于天然气中时可以选择性脱除H_2S(即在几乎完全脱除H_2S的同时仅脱除部分CO_2)的醇胺。自1986年某天然气厂采用MDEA溶液进行选择性脱硫工业试验取得成功以来,目前国内已普遍采用选择性MDEA溶液进行H_2S的脱除。     

新型硫化氢吸收剂试验研究

在企业生产污水处理过程中,硫化氢(H_2S)危害日趋严重。为解决该问题,实验研究了一种新型H_2S吸收剂,通过两种碱性化合物、三种表面活性剂、两种金属离子盐溶液,将不同浓度的溶液进行正交复配,优选出一种吸收H_2S效率最佳的脱硫溶液。研究显示,当采用碱性化合物A溶液、表面活性剂C溶液及金属离子盐XS-1溶液复配时,对H_2S气体的吸收效果最佳。为我国H_2S气体的防治工作提供了一定的技术支持。     

响应面法优化PDS脱硫过程的吸收工艺

采用现场脱硫液,在填料塔内模拟实际PDS(酞菁钴磺酸盐)脱硫工艺中吸收H_2S的过程,通过试验测定了总传质系数KG。采用单因素试验分别考察了流体和气体流量对传质系数的影响,确定了适宜的液体和气体流量范围。在此基础上设计了响应面法的因素和水平,进行了试验。采用响应面法拟合了试验结果,分析了喷淋密度、气速和Na_2CO_3质量浓度对KG的影响。结果表明:KG随喷淋密度和Na_2CO_3质量浓度的增加而增加,其中Na_2CO_3质量浓度对KG的影响最显著。随着气速的增加,KG总体呈先增大后减小的趋势。当气速为0.101 9 m/s、喷淋密度为20.51 m~3/(m~2·h)、脱硫液中Na_2CO_3质量浓度9 g/L时,KG达到最大值0.002 4 kmol/(m~2·h·kPa)。     

CO_2-C_2H_6共沸物分离的立方型状态方程选取

汽液平衡热力学模型的准确选取对CO_2-C_2H_6共沸物分离流程的设计和操作分析至关重要。在汽液平衡实验数据的基础上,依据逸度平衡原则,评估vdW、RK、SRK和PR立方型状态方程结合vdW、Margles和CVD混合规则预测CO_2纯物质、CO_2-C_2H_6共沸物和n-C_5H_(12)-CO_2-C_2H_6三元体系汽液平衡的可靠性,采用平均绝对误差的方法进行状态方程的选取。结果表明:SRK状态方程计算CO_2纯物质汽液平衡性质的精度最高;PR状态方程结合Margles混合规则可以准确计算CO_2-C_2H_6共沸体系汽液平衡特性;对于n-C_5H_(12)-CO_2-C_2H_6三元体系,SRK状态方程结合Margles混合规则计算精度明显优于vdW、RK和PR状态方程。通过试差迭代法优化CO_2-C_2H_6共沸体系和n-C_5H_(12)-CO_2-C_2H_6三元体系的二元交互作用参数,状态方程的计算精度得到明显提高。     

Implementation of electrolyte CPA EoS to model solubility of CO_2 and CO_2+ H_2S mixtures in aqueous MDEA solutions

The electrolyte version of SRK plus association equation of state(e SRK-CPA Eo S) was employed to correlate CO_2 solubility in MDEA aqueous solutions. The applied model comprises the classic form of CPA Eo S including SRK Eo S plus Wertheim association term in addition to MSA theory and Born terms so that the two last terms are responsible for the long-range interactions. A reaction-containing bubble pressure computation technique comprising two nested loops was utilized to model the systems. The internal loop, calculates the liquid phase concentrations via reaction, mass and charge balance equation solving, whereas, the vapor phase concentrations will be obtained in the external one. 470 experimental data were used to correlate binary subsystems and the H_2O + MDEA + CO_2 ternary system. Since, there not exist any binary VLE data for MDEA + CO_2 subsystem, two fitting scenarios were applied. At the first scenario, the binary interaction parameter was assumed equal to zero, while, in second approach the parameter was obtained through ternary system correlation. Both scenarios show very good accuracy in that the Absolute Average Deviation percentages(AAD) obtained were 19.12% and 18.85%, respectively. Also, to show the efficiency of the used model, a comparison between our results and those of the best-known models was made.Finally, having model parameters for H_2S solubility from our previous work [A. Afsharpour, Petroleum Science and Technology 35(3)(2017) 292-298], simultaneous solubility of CO_2+ H_2S mixtures in MDEA solutions was predicted using the e SRK-CPA Eo S with no new optimizable parameters. As the results show,the applied model has a good performance for correlation and prediction of acid gas solubility in a wide range of pressures, temperatures, acid gas loadings, and MDEA concentrations.     

从富含CO2的混合气中选择性吸收H2S

对含ＣＯ２的混合气中选择性吸收Ｈ２Ｓ的机理进行了研究，得出了化学吸收剂的选择原则。通过分轴搅拌反应器内的实验，比较了几种有机和无机吸收剂的性能，证明其中的ＫＢＯ２－甘油溶液对Ｈ２Ｓ吸收具有最高的选择性。考察了各操作变量对该溶液吸收Ｈ２Ｓ的速率及过程选择性的影响。     

含(CH4+CO2+H2S)酸性天然气水合物形成条件实验与计算

采用高压全透明蓝宝石水合物相平衡装置,测定了(CH₄+CO₂+H₂S)三元酸性天然气在纯水条件下的水合物生成条件数据.实验温度范围为274.2～299.7 K,压力范围为0.58～8.68 MPa.混合物气体中H₂S和CO₂的浓度分别为 4.95%（mol）～26.62％（mol）和6.81%（mol）～10.77%（mol）.采用Chen-Guo水合物模型对实验数据进行了计算,结果表明,在不同的H₂S浓度下,Chen-Guo水合物模型的预测精度优于CSMHYD 模型.随着H₂S浓度的增加,计算的绝对偏差增大.针对H₂S浓度较高［＞10％（mol）］的体系,该两种水合物模型均有待改进.     

ADSORPTION EQUILIBRIUM OF ETHYLENE-CARBON DIOXIDE MIXTURE ON ZEOLITE ZSM5 AND ITS CORRELATION

Binary gas mixture adsorption equilibrium data for the ethylene-carbon dioxide system were obtained for cation exchanged forms of ZSM5 (Li~ , Na~ , K~ , Rb~ , Mg~( 2), Ca~( 2), Sr~( 2), and Ba~( 2)) for the gas phase CO_2 mole fracion of 0.766 at 308K and 101. 3kPa. The experimental adsorption phase diagrams were obtained for CO_2-C_2H_4 on NaZSM5 and MgZSM5. Single component adsorption isotherms for CO_2 and C_2H_4 were also obtained for these two zeolites. The single component data were used to obtain parameters derived in the vacancy solution model (VSM) and the statistical thermodynamic model(STM). These parameters were, in turn, used to predict binary mixture isotherms for these two zeolites. The agreement between experimental data and predicted value is generally good.     

氨基酸离子液体-MDEA混合水溶液的CO_2吸收性能

为改善N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液对CO2气体的吸收性能,选择了四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])、四乙基铵甘氨酸([N2222][Gly])、四甲基铵赖氨酸([N1111][Lys])、四乙基铵赖氨酸([N2222][Lys])4种功能性离子液体作为活化剂与其复配组成新型CO2吸收剂。用恒定容积法考察了总质量分数为30%的混合溶液吸收CO2的性能,分析了离子液体在水溶液中与MDEA通过质子传递相互促进吸收CO2的机理。实验结果显示离子液体能够显著提高MDEA水溶液吸收CO2的速率,且吸收速率随着添加量的增加而提高。在本文所用的几种混合吸收剂中,阴离子为赖氨酸的离子液体混合吸收剂具有较高的吸收负荷;而[N1111][Gly]-MDEA混合溶液对CO2的初期吸收速率最快,同时[N1111][Gly]-MDEA混合吸收剂的再生效率高于其他离子液体混合吸收剂,达到98%。     

伴有复杂反应气液吸收过程的模拟计算

建立了板式塔和填料塔中伴有复杂反应气液吸收过程模拟计算的严格数学模型，并给出模拟计算的程序框图。探讨了模型的解法，并用二乙醇胺和甲醇溶液吸收Ｈ＿２Ｓ和ＣＯ＿２的工厂操作实测数据对模型进行了验证。     

天然气净化装置的腐蚀与防护

由于天然气中含有H_2S、CO_2和有机硫化物等酸性组分,因此天然气净化装置在常规的运行中极易受到含硫天然气的影响,导致装置的某些部位(再生塔及其内部构件、贫富液换热器、重沸器以及相连管线等)易出现较为严重的腐蚀。结合国内外关于H_2S、CO_2腐蚀行为的原因,针对性的分析了天然气净化装置腐蚀机理及其影响因素,提出了相应的脱酸气装置腐蚀防护措施,以提高管线和设备使用率和生产效率。     

活性炭脱硫剂的制备与应用

概述了制备具有较好脱硫性能活性炭脱硫剂的途径:①选用变质程度和石墨化程序较低、挥发分含量较高的褐煤或烟煤作原料,用1%H2SO4水溶液洗涤,除去灰分;②炭化过程加热升温,将原料煤中可挥发的非碳组分尽量排除干净,使炭转变成类石墨晶体,针对H2S、SO2、有机硫等脱除对象,选择不同的活化条件和活化剂进行活性处理;③用7%Na2CO3、0.5%CuSO4、0.5%FeSO4混合溶液对活性炭进行浸渍改性处理,以提高其脱硫能力。列举了改性MHY30活性炭常温脱硫剂在陕西兴化集团合成氨三触媒流程中除原料气中H2S,脱硫效率>95%,单次硫容>10%,累计硫容>80%。     

钯银合金膜反应器中二甲醚水蒸汽重整体系的透氢性能研究

二甲醚(DME)由于其清洁环保特性成为燃料电池电动汽车的理想氢源之一。在200~300℃温度范围,1.0×105~4.0×105Pa的压力范围内,Pd-Ag-Au-Ni合金膜对H2与Ar和N2的分离系数接近无穷大,同时,膜具有较好的透氢稳定性。通过实验研究了膜反应器中Ar、N2、CO、CO2、H2O和DME等气体存在时对钯银合金膜透氢性能的影响。实验结果表明,Ar、N2、DME基本对透氢性能无影响,CO2、CO、H2O存在时,会影响氢气的渗透性。三者当中,CO2的影响最小,混合气中H2O比CO对透氢性能的影响大,这是由于H2O在钯膜表面有更大的竞争吸附作用。本研究结果为更详细地研究二甲醚水蒸气重整制氢过程提供了重要参考依据。     

电镀钨合金抽油杆耐硫化氢腐蚀研究

采用直流电镀法,在30CrMo抽油杆表面分别制备了单层Fe–Ni–W、Ni–W–P、Ni–W和双层Fe–Ni/Ni–W–P合金。室温下,将上述镀覆了钨合金的抽油杆浸泡在饱和H2S水溶液中30d,采用失重法、扫描电镜、X射线衍射等方法对其耐腐蚀进行了分析。结合阳极极化曲线测量,探讨了双层Fe–Ni/Ni–W–P镀层的耐蚀机理。实验结果表明:钨合金镀层使抽油杆的耐腐蚀性得到了显著提高,从而可延长其使用寿命。双层Fe–Ni/Ni–W–P合金镀层的耐蚀性最好,Fe–Ni层与Ni–W–P层之间的电势差达到了150mV,起到很好的保护作用。