MDEA胺法脱碳工艺流程选择和比较.pdf

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1、50卷增刊2009年11月中围造船SHlPBUILDINGOFCHINAV01．50SpecialNOV．2009文章编号：1000．-4882(2009)S一0965．06MDEA胺法脱碳工艺流程选择和比较曾树兵，陈文峰，郭洲，张春娥(海洋石油工程股份有限公司，天津300451)摘要本文在分析天然气净化工艺中MDEA醇胺溶剂与C02反应机理的基础上。介绍了利用MDEA醇胺溶剂进行天然气脱碳的工艺流程，通过比较和分析各种流程的适用范围和优缺点，最终确定了珠海天然气项目深度脱碳流程．关键词：天然气；MDEA；C02；工艺流程；能耗O引言醇胺法净化(脱硫脱碳)工艺从上世

2、纪30年代问世以来，已有70余年的发展历史。其中，MDEA混合胺溶剂和活化MDEA溶剂广泛应用于天然气和炼厂气的净化，并在化肥工业也经常使用。近年来，中国海洋石油总公司相继在几个项目中建设了天然气脱碳装置，如：东方1．1气田终端、印尼终端和珠海天然气液化厂，其天然气净化处理全部采用MDEA胺法脱碳工艺。MDEA胺法脱碳工艺采用的工艺流程基本类似，主要包括C02的吸收和解析，但随气源的情况和净化气气质要求不同而相应变化。lMDEA胺法脱碳机理纯MDEA溶液与C02不发生反应，但其水溶液与C02可按下式反应：C02+H20曹I-I*+HC03。(1)旷+R2NCH3§R

3、2NCH正I+(2)从式(1)、式(2)可以看出MDEA吸收C02具有物理吸收和化学反应两个过程的特性：首先，C02穿过液膜，溶解于MDEA水溶液中；随后。发生化学反应，完成脱碳。式(1)受液膜控制，反应速率极慢，式(2)则为瞬间可逆反应；因此，式(1)为MDEA吸收C02的控制步骤。为加快吸收速率，可在MDEA水溶液中加入一定量的MEA或DEA组成混合胺溶剂，利用二者在界面和液相本体间快速穿梭传递C02，再将这部分C02传递给MDEA，加快反应速度：或者在MDEA溶液中加入活化剂组成活化MDEA溶剂。图l显示了醇胺水溶液中C02平衡溶解度(尺)与其分压(助的关系。

4、表l列出了MADE和DEA的水溶液在不同C02分压的平衡溶解度数据。从表l可看出，当C02分压由IMPa下降到0．2MPa时，MDEA水溶液能释放出的C02量大致是DEA水溶液的2倍；但C02分压由O．5MPa下降到0．2MPa时，两者释放的C02量几乎相同。从醇胺与C02的反应机理可以看出，影响醇胺溶液吸收C02的主要因素有两个：溶解性与反应性。在MDEA／DEA混合胺溶剂中，MDEA与C02的反应性远低于DEA，故C02在MDEA水溶液中的溶解度受其分压影响的程度也远比DEA大。MDEA混合胺法工艺和活化MDEA法工艺就是利用图l所示的原理，在高压下使大量C02

5、物理溶解在水中，然后再用降压闪蒸的方式将其释放，可大幅度中因造船学术论文降低再生系统的能耗。1．0芒芝誉o．5l／／MDEA／?，岁_／≯jj／。●，，●，DEA图1表1O．5R／mol·moi。’醇胺水溶液中C02的平衡溶解度C02平衡溶解度与其分压的关系MDEA水溶液DEA水溶液C02分压,／MPa平衡溶解度，／mol。tool’1C02分压，／MPa平衡溶解度，／m01．toold1．0O．861．00．73O．5O．34O．50．52O．2O．20O．2O．390．10．18O．10．372MDEA胺法脱碳工艺流程常见的天然气脱碳流程主要有4种：①一段吸收、

6、一段再生；②两段吸收、两段再生；⑨两段吸收、一段再生；④两段吸收、闪蒸再生。一段和两段的区别主要是吸收塔和再生塔是否有半贫液循环。一段吸收指仅有贫液从吸收塔项进入，两段吸收指吸收塔有两段，贫液从塔顶进入，半贫液从塔中部进入；一段再生指所有富液在再生塔内汽提再生形成贫液，两段再生指富液在再生塔上部常压解吸形成半贫液，部分半贫液在再生塔下部汽提再生形成贫液。利用降压闪蒸产生半贫液返回吸收塔循环可降低胺液再生所需的能耗，实现节能的目的。2．I一段吸收、一段再生流程MDEA醇胺法脱碳常规的标准型流程示于图2。原料气进入吸收塔与自上而下的MDEA胺溶液逆流接触，脱除C02后从

7、吸收塔顶部排出。吸收了C02的富胺液从吸收塔底部流出，进入闪蒸罐脱除胺液中溶解的烃和部分C02，然后进入贫／富胺液换热器换热，回收贫胺液的部分热量，进入再生塔气提再生。贫液从再沸器流出后，经贫／富胺液换热器后进入胺液储罐，由胺液循环泵增压并通过贫胺冷却器冷却后进入吸收塔顶，完成循环。处理过眵笋‰器泵胺液储罐登耋兰9贫J趁令却器泵胺液螗罐’二；￡酸性烃类气贫，7富液交换嚣再生塔贫胺图2～段吸收、一段再生工艺流程图—·酸气回流罐回流泵重沸器塔闪广收一沸茎

8、闪一50《mT1nH^t*∞“№*＆《I：2*“Ⅸ#Ⅻ【匕#一段吸收、一段再目t流程适舍于低C02分压(0I加I