MDEA脱硫脱碳选择性研究

利用Aspen HYSYS软件模拟研究天然气加工中贫胺液中MDEA的质量分数、塔板数、吸收压力、气液比等操作参数的变化规律,分析MDEA溶液脱硫脱碳的吸收选择性影响因素。模拟结果表明,在保证净化要求的前提下,吸收塔采用填料塔、适当降低塔板数、设置多股进料且进料位置下移、适当提高原料气温度和贫胺液入塔温度、适当提高气液比等措施均可提高MDEA溶液的选择性,增加产品气的收率,降低装置能耗。     

采用AMSIM软件优化天然气胺法脱硫工艺

采用AMSIM模拟软件,分析了气液比、溶液浓度、吸收塔塔板数、再生塔塔板数、回流比等关键工艺参数对胺法脱硫装置的影响,为装置的设计及运行提供了理论依据。     

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。     

低含硫天然气脱硫装置关键参数对净化气质量影响研究

随着GB 17820—2018 《天然气》的实施,天然气质量要求愈加严格。应用HYSYS软件对中国石油某低含硫净化厂脱硫装置系统构建流程模型,通过模拟计算分析了胺液循环量和浓度、吸收塔塔板数、原料气温度和压力、贫液温度参数变化对净化气中H2S、CO_2含量的影响程度。研究结果表明:各参数因素对H2S净化效果的影响由大到小依次为胺液循环量、原料气温度、贫液温度、原料气压力、吸收塔塔板数、胺液浓度;对CO_2净化效果的影响由大到小依次为胺液循环量、原料气温度、吸收塔塔板数、贫液温度、原料气压力、胺液浓度;通过模拟调节胺液循环量为95.50 m~3/h、原料气压力为5.25 MPa、温度20℃和贫液入塔温度34.3℃,可满足低能耗下的净化气H2S、CO_2含量达标。基于影响程度排序的胺液循环量、原料气温度和压力、贫液温度的多参数调节,可为现场脱硫装置生产运行优化提供一定指导参考。     

天然气脱硫脱碳工艺的模拟优化

为了解决某天然气净化厂天然气硫、碳含量超标的问题,采用HYSYS模拟软件,对吸收塔的胺液进料量、吸收塔塔板数、胺液进料方式及再生塔的塔板数进行模拟。结果表明:在脱硫脱碳过程中,混合胺溶液m(H_2O)∶m(甲基二乙醇胺)∶m(二乙醇胺)为52∶45∶3最佳;吸收塔最优操作条件为:贫胺液总进料量为1 600 kmol/h,吸收塔塔板数为12块,贫胺液Ⅰ由吸收塔第1块塔板进料,贫胺液Ⅱ由吸收塔第5块塔板进料,m(贫胺液Ⅰ)/m(贫胺液Ⅱ)为7∶3时,吸收过程具有良好的脱酸气效果,天然气中H_2S的质量浓度为2 mg/m~3,CO_2的体积分数为2.32%。再生塔宜选用14或15块塔板。     

环丁砜-二异丙醇胺溶剂净化粗天然气过程中的有机硫脱除问题

回归分析了卧龙河脱硫厂的“砜-胺法”工业装置的实测数据,求出气、液比对有机硫的脱除有颇大的影响。用物理吸收模型考察了硫醇(RSH)沿塔液相中浓度分布情况。在操作工况下,塔底富液中硫醇的浓度接近平衡值的76％。羰硫(COS)的脱除是慢反应串联液相中的假一级反应。在吸收塔的设计中,以硫醇为关键组份,主要是对以化学吸收H_2S、CO-2的“砜-胺法”吸收塔赋以强调藉物理吸收来降低净化气中有机硫含量的使命,从而使塔板数增加了近1/2～1/3。     

影响可再生烟气脱硫工艺的操作因素

利用可再生脱硫剂脱除FCC再生烟气中的SOx,考察解吸方式和解吸效果、吸收温度、液气比、吸收塔理论塔板数等对烟气脱硫效果影响,结果表明在40-60℃温度、液气比1-6 kg／m3,理论塔板数为1- 4、烟气流量为1．8 m3／h的条件下操作,对SO2含量为3 000-5 000 mg／m3的烟气,脱硫率大于90％。     

旋转填充床中叔丁氨基乙氧基乙醇溶液选择性脱硫性能的评价

在旋转填充床中,分别以叔丁氨基乙氧基乙醇(TBEE)溶液和N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液为胺液,对含CO2和H2S的N2进行选择性脱硫实验。考察了旋转填充床转速及胺液中醇胺含量、胺液流量、气体流量与液体流量的比值(气液比)、吸收温度对胺液脱硫性能的影响。实验结果表明,在相同的条件下与MDEA溶液相比,TBEE溶液的脱硫率(η)和选择性因子(S)更大,体现出空间位阻胺选择性脱硫的优势;胺液中醇胺含量和胺液流量的增大可提高η、降低S;旋转填充床转速增大有利于提高η,气液比增大有助于选择性脱硫;当N2中H2S含量为0.6%～0.8%(φ)和CO2含量为8%(φ)时,在w(TBEE)=5%、旋转填充床转速1 200 r/min、胺液流量6 L/h、气液比200、吸收温度30℃的条件下,S可达22～28。     

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。     

高含硫天然气净化新工艺技术在普光气田的应用

普光气田的天然气具有高含H₂S和含CO^₂及有机硫的特点,天然气净化难度大。为满足高含硫天然气净化的要求,普光天然气净化厂采用了MDEA法脱硫脱碳、TEG法脱水、常规Claus硫磺回收、加氢还原吸收尾气处理的天然气净化工艺路线。同时,在国内首次应用了气相固定床水解脱除羰基硫（COS）、中间胺液冷却、MAG^R液硫脱气等国际先进的天然气净化新工艺和专利技术,通过不断地摸索及优化工艺参数,解决了原料气脱除有机硫、CO₂选择性吸收、液硫深度脱除H₂S等技术难题;还应用了溶剂串级吸收和联合再生工艺、能量回收利用等多项技术,通过优化调整胺液循环量、降低能耗等手段,降低了操作费用。高含硫天然气净化新工艺技术应用于普光气田后,净化装置运行稳定,净化气质量超过设计要求,达到了国家标准一类气的指标。     

对降低尾气处理装置SO_2排放的认识与建议

针对将硫磺回收装置排放尾气中SO2质量浓度从960mg/m3降至500mg/m3以下的技术方案,提出通过降低贫液进入SCOT工艺选吸塔的温度及贫液中H2S浓度,可有效地将总硫回收率提高至99.9%以上;若再辅以配方型溶剂的应用,则有望进一步改善选吸效果与总硫回收率。但现有工业数据表明,目前,属于氧化-吸收型的Cansolv总硫回收率低于常规SCOT工艺。因此,对采用Cansolv工艺处理Claus硫磺回收装置尾气的方案宜采取慎重态度。     

基于MEA/烟气CO2捕集系统的工艺模拟和吸收塔高度对模拟的影响分析

目的对MEA/烟气CO₂捕集系统进行工艺模拟计算,研究分析理论塔板数和填料高度对模拟计算的影响。 方法采用Aspen HYSYS软件,对吸收塔采用不同填料高度和不同理论塔板数分别在溶液循环量为30 m³/h和40 m³/h时进行模拟计算,对CO₂捕集率、再生能耗等结果进行对比分析。 结果当吸收塔理论塔板数为20或25时,CO₂捕集率模拟值偏低。 当吸收塔理论塔板数为20时,再生能耗为采用252Y规整填料(填料高度10 m)吸收塔的1.61~1.87倍,为采用50 mm鲍尔环填料吸收塔(填料高度15 m)的1.53~1.78倍。当吸收塔理论塔板数为25时,再生能耗为采用252Y规整填料(填料高度10 m)吸收塔的1.31~1.38倍,为采用50 mm鲍尔环填料(填料高度15 m)吸收塔的1.24~1.32倍。 对于30%(w)的MEA/烟气吸收体系,252Y规整填料高度的临界值为10 m,50 mm鲍尔环填料高度的临界值为15 m;模拟再生能耗为4.10~4.31 GJ/t CO₂。 结论当吸收塔理论塔板数为20或25时,再生能耗模拟计算值偏高,Aspen HYSYS软件在能耗模拟方面适应性较差。采用Aspen HYSYS模拟计算时,建议先对吸收塔结构参数定义后再进行系统模拟,可得到相对准确的模拟计算结果。      

基于RSM的天然气脱硫脱碳装置适应性建模及分析

原料气条件发生变化后,天然气脱硫脱碳装置常出现运行不稳定、酸性组分过度分离等问题。采用模拟软件建立某脱硫脱碳装置工艺模型,选择原料气处理量、CO2体积分数作为原料气条件变化参数,DEA质量分数、贫液进料位置、循环量和装置能耗作为适应性参数。基于RSM建立试验方案,回归得到装置适应性模型。对模型进行分析,结果表明,处理量和CO2体积分数上升将导致装置循环量和能耗上升,相对于处理量而言,CO2体积分数影响程度更大;提高进料位置和DEA质量分数均有助于降低溶液循环量及装置能耗,进料位置对装置的影响略大于DEA质量分数的影响;处理量和CO2体积分数对循环量和装置能耗的影响表现出强烈的交互作用;调节DEA质量分数与进料位置,可以有效地减小原料气条件变化对装置的影响。     

天然气中酸性组分含量升高的脱硫系统优化研究

针对近年来天然气中酸性组分含量升高导致的产品气气质下降、设备故障频繁等问题,利用Aspen HYSYS软件对MDEA溶液循环量提高后的脱硫系统进行了流程模拟。结果表明,当原料气中酸性组分CO2和H2S的体积分数分别由5.280%和0.028%增至6.280%和0.052%时,为了保证产品气符合国家标准,需将系统中的MDEA溶液循环量由63.25m3/h逐渐提高至102.85m3/h。使用Tray Rating、HTRI Xchanger Suite软件对不同MDEA溶液循环量下的塔器和换热器等重要设备进行了一系列优化。经计算,胺液吸收塔和再生塔的流体力学性能均符合要求;胺液贫富液换热器在MDEA溶液循环量提高时可串联1台同型号换热器,同时更换换热管规格,以满足系统需要并缓解堵塞;优化后的二级闪蒸装置能够较大程度地缓解装置频繁波动的情况,而在其入口处加装高效波纹板除沫器则可有效避免系统发泡。     

Experimental study of separation of ammonia synthesis vent gas by hydrate formation

Termodynamic data on methane hydrate formation in the presence of ammonia are very important for upgrading of ammonia synthesis vent gas using hydrate formation. This paper is focused on the formation conditions of methane hydrate in the presence of ammonia and the effects of gas-liquid ratio and temperature on the separation of vent gas by hydrate formation. Equilibrium data for methane hydrate within an ammonia mole concentration range from 1% to 5 % were obtained. The experimental results indicated that ammonia has an inhibitive effect on hydrate formation. The higher the ammonia concentration, the higher is the pressure reguired for methane hydrate formation would be. The primary experimental results showed that when volume ratio of gas to liquid was 80：1 and temperature was 283.15 K, total mole fraction of （H2＋N2） in gas phase could reach 96.9 %.     

高酸性天然气脱硫脱碳工艺技术研究

针对原料气中H2S和CO2摩尔分数均达到20%的高酸性天然气净化,通过工艺模拟计算结合室内实验评价的手段,筛选出一种具有良好脱硫性能、选择性及高酸气负荷的选择性脱硫溶剂CT8-5。通过室内实验进行工艺优化后,提出了包括气液比、吸收塔塔板数、贫液温度、再生温度等在内的一系列工艺参数。结果表明,在气液比为200的条件下,净化气中H2S质量浓度为3.9 mg/m3,CO2摩尔分数为1.86%,完全能满足GB 17820-2018《天然气》国家标准中对商品气的气质要求。对GB 17820-2018发布实施后高酸性天然气处理所面临的问题进行了探讨,提出了建议,可为高酸性天然气的气质达标处理提供技术思路。     

氨基改性吸附剂在低CO2分压下吸附CO2的热力学研究

为了减少温室效应,应采取有效措施减少温室气体CO2的排放。氨基改性吸附剂是捕获烟道气中CO2的重要吸附材料。建立了描述氨基改性MCM-41吸附剂在低CO2压力下吸附等温线的平衡模型,并计算了吸附热力学参数。该模型基于Dual-site Langmuir模型,同时假设CO2吸附具有两种独立的吸附机理,分别是氨基基团的化学吸附和吸附剂表面的物理吸附,提出了一种基于未改性介孔材料吸附容量和比表面积计算改性材料的物理吸附量方法。结果表明,该模型能较好地拟合吸附等温线,计算得到的物理化学吸附热分别为-25.4kJ/mol和-41.9kJ/mol,总吸附热为-67.3kJ/mol,与实验数据一致,且氨基改性MCM-41-TEPA饱和吸附容量可达到7.79mmol/g。     

哌嗪类有机胺溶液捕集CO2性能研究

目的 开发合适的有机胺脱碳溶液。方法 分别以PZ、1MPZ、HEP和AEP为吸收剂,考查了哌嗪类有机胺溶液的CO₂吸收/解吸性能。结果 PZ溶液和AEP溶液的CO₂吸收性能明显优于1MPZ溶液和HEP溶液,但二者的解吸率相对较低,不利于有机胺溶液的循环使用。1MPZ溶液解吸率虽大于85.00%,但其易挥发性导致CO₂循环吸收容量大幅降低,从而使其工业应用受限。而HEP溶液的解吸率约90.00%,且经4次循环吸收/解吸实验后,其CO₂吸收容量和解吸率变化幅度低于1%。结论 HEP溶液性能稳定,更适用于工业CO₂捕集过程,具有良好的应用前景。     

车载等离子体重整二甲醚制氢系统性能提高途径

应用自制的车载等离子体富氢气体制备装置和二甲醚（DME）部分氧化重整制氢实验测量系统,进行了利用排气余热提高该反应氢产率的研究。考察了反应温度、空/醚体积比(V_A/V_D)和Fe基催化剂对系统性能的影响。结果表明,随着反应温度的升高,DME部分氧化重整制氢反应的DME转化率逐渐升高,H₂产率先增大后减小,650℃时达最大值20.3%;温度保持为600℃时,随着V_A/V_D的增加,氢产率先增加后减小,在V_A/V_D =3.0时,H₂产率取得最高值22.2%;提高温度可降低对过量空气的依赖,但高温下H₂选择性小于常温下的;温度超过500℃后,以活性炭为载体的Fe基催化剂能够显著提高部分氧化的反应速率,从而提高H₂产率和DME转化率。利用发动机排气废热可以提高制氢系统的综合性能,但反应温度不宜超过650℃。