天然气脱碳装置产能核定实例介绍

活性MDEA水溶液以其卓越的节能特性被广泛地用来脱除工业气流中高含量的CO2,尤其是高含量的CO2的天然气脱碳。本文介绍一例以化学分析实测各关键点活性MDEA水溶液中的酸气负荷[kmol CO2/(MDEA+P)],结合工艺计算来确定装置的实际处理能力,以供参考。     

CO2在MDEA和MDEA-PZ水溶液中溶解度的简化计算方法

本文导出了计算CO2在MDEA和MDEA—PZ水溶液中溶解度的简化计算式。以自拟的K1（MDEA解离常数）、K2（PZ的一级解离常数）计算的CO2溶解度与文献实验值、模型计算值作了比较,结果证明精度良好,可满足工程设计要求。     

MDEA—HWO—CO2—H2S体系的气体溶解度的计算

目前天然气脱碳和脱硫的主要溶剂是醇胺类水溶解,其中最有代表性的N－甲基二醇胺（简称MDEA）。作者采用严格的混合溶剂电解质理论建立的气体吸收溶解度和吸收热的热力学计算模型,可以同时计算CO2、H2S及混合气体MDEA水溶液中的溶解度,计算值和实验值符合良好。     

天然气配方型脱碳溶剂的开发与应用

随着含CO2天然气的大量开发,当前天然气脱硫与脱碳两种工艺开始分别沿不同思路进行技术开发,逐步形成了两大类以甲基二乙醇胺（MDEA）为基础的配方型溶剂：即混合胺和活化MDEA。这两类溶剂虽然都使用了活化剂以改进MDEA溶剂的脱碳性能,但两者在反应机理、工艺流程、操作条件与适用范围等方面皆有很大区别。总体而言,混合胺溶剂主要应用于改善MDEA溶剂对H2S和CO2的净化度;而活化MDEA溶剂主要应用于基本上不含H2S而CO2含量甚高的原料气,并采用多级降压闪蒸和半贫液循环流程,以达到大量节能的目的,对于此类溶剂应从反应机理着手进行技术开发,才能收到事半功倍的成效。     

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本文讨论了由于环丁砜(SF)与水的物性本质差异导致了甲基二乙醇胺(MDEA)在环丁砜水中溶液中的pK_a值低于在水中的pK_a,使得H_2S、CO_2在环丁砜——甲基二乙醇胺水溶液中的溶解度和在MDEA水溶液中有明显不同。     

某高含二氧化碳天然气脱碳溶剂试验研究

结合目前天然气勘探发展现状,简述天然气脱硫脱碳工艺的发展历程,特别提出活化甲基二乙醇胺(MDEA)法在脱硫脱碳工艺中使用的广泛性,并通过活化MDEA溶剂与普通MDEA溶剂进行中试对比试验研究,认为筛选的活化MDEA溶液在各种条件下对CO2的吸收性能高于MDEA水溶液。所得结果可为高含CO2天然气脱碳工艺设计提供参考。     

H_2S和CO_2在MDEA溶液中的溶解度

测定了H2S和CO2混合物在50％MDEA水溶液中的溶解度,温度为40、70及100℃,酸气分压范围为0．08至10450KPa。H_2S和CO_2在MDEA溶液中的溶解度     

MDEA-H_2O-CO_2-H_2S体系的气体溶解度的计算

目前天然气脱碳和脱硫的主要溶剂是醇胺类水溶液 ,其中最有代表性的是N -甲基二乙醇胺 (简称MDEA)。作者采用严格的混合溶剂电解质理论建立的气体吸收溶解度和吸收热的热力学计算模型 ,可以同时计算CO2 、H2 S及混合气体在MDEA水溶液中的溶解度 ,计算值和实验值符合良好     

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水溶液对H_2S和CO_2混合气体吸收速率的测定

采用实验方法,测定了20℃时N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液对H2S、CO2纯气体以及H2S和CO2混合气的初始吸收速率。结果表明,H2S和CO2初始吸收速率分别为8.31×10-3mol.s-1.m-2和1.90×10-3mol.s-1.m-2;吸收H2S和CO2混合气,各组分的初始吸收速率与其分压成线性关系。得到了MDEA溶液吸收H2S和CO2混合气的速率表达式。     

再论长庆气田含硫天然气脱硫工艺技术

针对长庆气田含硫天然气CO2含量高、H2S含量低、碳硫比高的特点,提出应用MDEA专利配方溶液法或选用活化MDEA法脱硫、脱碳。此外,还对脱硫装置的原料气进塔温度、吸收塔内温度检测、循环溶液串联加压、汽提塔筒体材质等提出了建议。     

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。     

活化MDEA脱碳溶剂CT8-23的研究

简述了目前天然气脱碳技术的现状,在对活化MDEA脱碳反应机理研究的基础上,研发了活化MDEA脱碳溶剂CT8-23。经实验考察表明：CT8-23溶剂具有优良的净化性能、较低的腐蚀性以及较强的抗发泡性,能够满足深度脱碳、脱硫脱碳、有机硫脱除等不同气质的净化需求。     

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长庆气田靖边气区的原料天然气中，CO₂ 含量与H₂S含量之比高达188.8。长庆气田处理该原料天然气的第三净化厂根据这一特点，选用了适合配方的MDEA配方溶液作为该厂的气体脱硫、脱碳溶液。文章介绍了脱硫脱碳装置的运行情况。结果表明，配方溶液将原料天然气中所含H₂S与CO₂ 均脱至我国国家标准规定的含量以下，从而保证了外输天然气的质量，并取得了良好的节能效果。     

天然气脱硫系统的胺液改造及设备优化

针对陕北某天然气净化厂由于新干线的并入,使得原料气中CO2、H2S等酸性组分含量大幅上升,导致脱硫系统生产效率低下、装置腐蚀严重等迫切需要解决的问题,基于ChemCAD 6.0.1流程模拟软件对单一胺液(w(MDEA)=50%)和复配胺液(w(MDEA)=45%,w(DEA)=5%)下的脱硫系统进行全流程模拟,并对其净化效果和能量消耗进行对比研究。分别利用FRI-TryRating 1.0.7、HTRI Xchanger Suite 4.00、Pipe Flow Expert 2010等专业软件在上述条件下对脱硫系统的关键设备进行校核。研究结果表明,使用复配胺液时,单位胺液负荷可增大80.50%,循环量和蒸汽消耗较单一胺液下降45.45%和24.56%,复配胺液方案远远优于单一胺液方案,且在役脱硫系统各个设备均可满足复配胺液方案下的操作要求。     

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。     

10万t／a合成氨脱CO2装置技术改造

介绍了柳州化肥厂脱ＣＯ２装置由苯菲尔法改为活化ＭＤＥＡ法的工艺改造依据。改造后提出了高净化气（Ｈ２、Ｎ２）和再生气的纯度,降低了能耗,仅蒸汽一项每年就可节７００万元,经济效益显著实践证明活化ＭＤＥＡ法是合成氨工业中极具竞争力的高效,节能脱ＣＯ２的方法。     

MDEA脱硫过程的模拟分析与优化

用渗透理论建立的ＭＤＥＡ对Ｈ２Ｓ和ＣＯ２同时吸收的传质动力学模型,结合有关数据建立了以机理为基础的ＭＤＥＡ脱硫过程的流程模拟系统,将现有的用ＭＤＥＡ从天然气、炼厂气选择性脱除Ｈ２Ｓ的过程用于处理Ｈ２Ｓ浓度更高、ＣＯ２／Ｈ２Ｓ比大并含有其它杂质的酸性废气。通过模拟计算,找出了该装置用于处理酸性废气净化率不达标的原因,确定了限制装置生产能力的瓶颈,提出了装置的操作方案。     

对南海西部气区高含碳天然气脱碳方法的初步筛选

本文对天然气中CO_2的脱除方法进行了简介,并针对南海西部气区高含碳天然气的气质条件,对初步筛选出的三种可行的方法(活化MDEA法,Selexol法和渗透膜法)进行了描述,并对其优缺点进行了评估。结论认为活化MDEA法或Selexol法是较适宜采用的方法。