中空纤维膜吸收法脱除H2S的实验研究

研究了用中空纤维膜组件脱除天然气中的H2S的吸收过程.采用疏水性聚丙烯中空纤维膜(HFPPM)制成膜组件,以甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液作为吸收剂,考察了吸收液浓度、吸收液流速、气相流速等因素对H2S膜吸收过程的影响.实验结果表明,质量分数为30%的MDEA吸收液在流速为78.1 ml/s,气速为0.064 m/s时,H2S的脱除率为95.8%,H2S的总传质系数为4.8×10-8mol·(m2·s·Pa)-1;质量分数为35%的MDEA在同样的条件下H2S脱除率达98.1%.而且在实验的较宽天然气H2S浓度范围内,MDEA吸收剂H2S脱除率保持在90%以上.实验证明膜吸收法也许是有良好发展前景脱除H2S的方法.     

MDEA为主体的复配胺液选择性脱硫性能实验研究

在总浓度为2 mol/L的条件下,运用小型反应釜,采用恒压吸收法和恒容吸收法,对以MDEA为主体、DGA与AMP为添加剂的复配胺液进行不同物质的量比下选择性吸收H_2S性能的实验研究。通过分析气相浓度、吸收速率、酸气脱除率及选择性因子,优选出不同复配胺液在此浓度下选择性脱硫的最优配比。实验结果表明:2mol/L MDEA+DGA复配胺液在物质的量比为10∶3时,对原料气中H_2S的吸收速率、脱除率均较高,对CO_2的吸收速率、脱除率均较低,选择性因子最大,为该复配胺液的最优配比;2mol/L MDEA+AMP复配胺液在物质的量比为10∶3时,对原料气中H_2S的吸收速率、脱除率均较高,对CO_2的吸收速率、脱除率均较低,选择性因子最大,为该复配胺液的最优配比。     

FCC再生烟气胺液吸收法CO2捕集技术研究

介绍了流化催化裂化(FCC)再生烟气特点以及超重力技术对胺液吸收法CO₂脱除率的影响。与其他有机胺液吸收剂相比，N-甲基二乙醇胺(MDEA)实际应用较多，选择MDEA法所得到的CO₂脱除率等相关数据更具有代表性。对MDEA法的模拟计算结果显示：MDEA法CO₂脱除率约为70.45%;引进超重力技术后，在不同的CO₂初始浓度下CO₂脱除率均可达到90%;随着离心加速度的提高，CO₂脱除率在达到峰值后基本保持不变。对FCC再生烟气胺液吸收法碳捕集技术发展方向进行了展望。     

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%。     

TEA+DETA混合胺液脱除天然气中H2S性能优选

运用小型反应釜及再生实验装置对三乙醇胺(TEA)+二乙烯三胺(DETA)混合胺液与N-甲基二乙醇胺(MDEA)+DETA混合胺液进行天然气中H₂S吸收、再生实验,并对不同配比的TEA+DETA混合胺液进行实验。通过分析吸收负荷、吸收速率、再生率指标优选出较优的脱H₂S胺液配比,并将其运用到工艺实验装置中。结果表明:TEA+DETA混合胺液与传统的MDEA+DETA混合胺液相比具有更优的H₂S脱除性能与胺液再生性能;在3种不同摩尔配比中,配比为2.4:0.6的TEA+DETA混合胺液为最优的胺液配比;配比为2.4:0.6的TEA+DETA混合胺液在工艺实验装置中表现出了良好的脱H₂S性能与胺液再生性能。     

空间位阻胺TBEE对天然气中酸气吸收的研究

在低碳硫比的条件下(H2S体积分数3.0%,CO2体积分数5.0%),考察了温度与胺液体积分数对吸收效果的影响,结果表明,反应温度40℃、胺液体积分数35%~45%为最佳反应条件。对比了MDEA与TBEE对模拟天然气中H2S和CO2的脱除性和选择性,并研究了MDEA与TBEE复配形成的混合溶液对酸气的吸收情况,实验结果显示,TBEE的选择性大于MDEA的选择性,且TBEE对CO2和H2S的吸收效果明显优于MDEA,随着空间位阻胺TBEE在溶液中所占比例的增加,选择性和碳硫容逐渐增加。复合溶液能耗低于MDEA溶液。     

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。     

含杂环胺复合溶剂对天然气中酸性组分吸收效果实验研究

目的解决天然气脱除酸性气体过程中多数复合吸收溶剂对CO₂共吸收率过高、对部分工况条件下Claus硫磺回收单元的运行造成一定影响的问题。方法对比不同杂环胺复合溶剂体系、不同杂环胺质量分数条件下其对天然气中CO₂和COS的吸收速率,优选了MDEA与杂环胺的复合体系在塔里木盆地某天然气净化厂进行现场侧线试验。通过考查不同气液比、不同MDEA与杂环胺配比条件下对天然气中酸性组分的吸收效果,并将MDEA、MDEA与1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)的复合溶剂(MD)和Sulfinol-M对酸性组分的吸收性能进行对比。结果当MD溶剂中MDEA与DBU复配质量比为5∶5、MD质量分数为40%时,相对于单一MDEA溶液,其COS、CH₃SH和CO₂脱除率分别提升43.4%、32.3%和5.5%。质量分数为40%的Sulfinol-M对CH₃SH和COS的脱除率相比MD分别高7.2%和低10.3%,但对CO₂脱除率达到92.2%。结论使用单一的MDEA脱除酸性气体往往难以达到工业要求,而搭配不同杂环胺形成的复合溶剂体系可对酸性气体的吸收起到一定的促进作用。总结了几种不同的复合溶剂体系对酸性气体的吸收情况,可为其他天然气脱除酸性气体工艺提供参考。      

基于HYSYS的混合胺液脱酸性能及能耗影响因素分析

运用HYSYS软件对天然气脱酸工艺流程进行了模拟,分析了贫液进入吸收塔的温度、循环量、组分以及各组分的浓度对整个系统脱酸效果和能耗的影响。模拟结果表明:提高贫液的进塔温度会使系统的脱酸效果变差,温度对H_2S吸收的影响要大于CO_2,而对系统总能耗的影响并不明显;提高胺液循环量会使系统脱酸效果增强,但对于MDEA+MEA混合液,系统能耗会升高,对于MDEA+DEA混合液,系统能耗会降低;在相同条件下,MDEA+MEA吸收剂的脱酸效果要强于MDEA+DEA吸收剂,但MDEA+MEA吸收剂产生的系统能耗要远高于MDEA+DEA吸收剂;对于一定浓度的混合胺液,提高MDEA的浓度虽然会使脱酸效果减弱,但可以缩短反应时间,降低系统能耗。该成果为天然气脱酸工艺的改进和优化提供了参考。     

活化MDEA与混合胺适应性研究

拟采用活化MDEA与混合胺两种溶剂处理天然气中的酸性组分H_2S和CO_2,基于活化剂PZ和DEA与CO_2反应的机理不同,针对高含碳不含硫和高含碳高含硫两种气质进行了研究。通过ASPEN HYSYS 9.0模拟软件,以典型活化MDEA(PZ+MDEA)与混合胺(DEA+MDEA)作为吸收剂,研究两者的脱硫脱碳效果。结果表明:针对高含碳不含硫天然气,在达到相同的脱碳效果和相同的酸气负荷前提下,采用活化MDEA作为吸收剂体现出明显节能优势;针对高含碳高含硫天然气,在达到相同的脱碳效果和酸气负荷的前提下,采用混合胺作为吸收剂更节能。