基于HYSYS模拟的天然气脱碳影响因素的研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第44卷第2期化工技术与开发V01．44No．22015年2月Technology&DevelopmentofChemicalIndustryFeb．2015基于HYSYS模拟的天然气脱碳影响因素的研究邓凡锋，田广新，曾凡平，翟坤明，李宝玉f华油天然气股份有限公司天然气应用技术研究所，四川成都610000)摘要：采用AspenHysys模拟软件，对胺液脱除天然气中c0：的影响因素吸收塔塔板数目、吸收塔操作压力、原料气温度、MDEA溶液浓度、胺液组成进行模拟研究，并对模拟结果

2、进行规律总结和合理解释。模拟结果表明，吸收塔塔板数目的增加对于胺液吸收CO有促进作用；吸收塔的操作压力增大使得CO的脱除率呈现出先线性增大后逐渐变缓的趋势；原料气的反应温度提高使CO2的脱除率提高；MDEA浓度的增大在一定范围内提高了CO2的脱除率，浓度过高时c02的脱除率减小；MEA、DEA的加入会提高MDEA脱c0的活性，且MEA促进效果优于DEA。关键词：净化天然气；MDEA；脱CO，；HYSYS软件；模拟中图分类号：TE624．5文献标识码：A文章编号：1671—9905(2015)02-0040-0

3、4CO，是天然气中主要存在的酸性气体，它们会贫富胺液换热器进入汽提塔进行再生，再生后的贫造成管道和设备钢材的腐蚀，并且CO，作为天然胺液经降温由胺循环泵打回吸收塔完成循环。气中的不可燃成分会降低天然气的热值[1-2]o我国对天然气中的CO，含量有明确的标准，GB17820—2012规定一类天然气中要求CO的含量≤2％，二类天然气中要求CO，的含量≤3％。目前主要的天然气脱酸性气体方法有干法、湿法、膜分离法、生物法[3-4]o醇胺湿法脱硫脱碳具有价格较低、可再生、处理量大等优点，是应用最为广泛的天然气净化方法，

4、常用的醇胺溶液有MEA、DEA、MDEA及混合胺法。其工艺路线大致相同【5】，图1天然气净化脱碳工艺流程图Fig2．1ProcessflowdiagramofremovingCO2innaturalgas即天然气与醇胺溶液在吸收塔中逆向接触脱除其中表1原料天然气的组成的酸性气体以达到净化目的。TablelCompositionofrawnaturalgas本文采用AspenHysys模拟软件，系统研究了组分含量／V％组分含量／V％H，O．O27C3H81．13吸收塔塔板数目、吸收塔操作压力、原料气温度、N，0

5、．59C0，3．21MDEA溶液浓度、胺液组成对于CO，气体吸附脱除CH91．0lH，O0．013的影响，总结规律性并对其进行合理的解释。C2H64．021净化装置的模拟分析1．2Hysys模型的建立AspenHysys自带有专门为天然气脱除酸性气1．1工艺流程体开发的AminesPropertyPackage模型，本文选择此某工厂天然气净化脱碳装置的日处理量为模型。此模型中包含Kent—Eisenberg和Li—Mather100×104m，气质组分如表1所示。净化装置的两个热力学模型，前者属于半经验热力学

6、模型，后者主要工艺流程如图1所示。天然气在吸收塔内是基于严格的热力学机理模型，本文模拟选择Li—与MDEA贫胺溶液逆向接触吸收脱除天然气中的Mather热力学模型。CO：，富胺液经过闪蒸脱除吸附的烃类化合物，后经收稿日期：2014一l1—13学兔兔www.xuetutu.com第2期邓凡锋等：基于HYSYS模拟的天然气脱碳影响因素的研究412净化装置的模拟分析2．1吸收塔塔板数目对脱碳效果的影响图2是在天然气吸收塔进料温度为40℃，MDEA贫液质量浓度为45％，吸收塔压力5．SMPa，不同的贫胺液流量条件下，

7、CO，的吸收脱除率与吸收塔塔板数目的关系图。由图2可知，随着吸收塔的塔板数由10增加至14，在不同的胺液流量条件下，天然气中CO的脱除率都随之增加；在较低流量(45、50、55m·h)的条件下，CO，的脱除率与塔板数的增加呈线性增加，而在较高流量(60、操作压力／MPa65m·h)的条件下，CO的脱除率与塔板数的增图3吸收塔操作压力对天然气脱碳效果的影响Fig．3I~uenccofabsorberpressureonremovalrateofCO2加趋势变缓。这是因为吸收塔的塔板数目增加有利于气液传质，使得气

8、液接触时间增长，利于胺液对塔的塔板数目为l0，吸收塔压力5．5MPa，不同的CO，的吸收；高流量高塔板数下脱除率变缓的原因贫胺液流量条件下，CO，的吸收脱除率与天然气吸可能是CO，与胺液的吸附接近平衡。收塔进料温度的关系图。由图4可知，不同流量的o／0／瓣饔uMDEA随着人口天然气温度的提高均使CO的脱除驺驺如如勰勰50505O5O5O50率增加，并且5条直线的斜率接近。这是因为虽然CO，与MDEA