甲基二乙醇胺脱硫系统再生塔实用模型

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1、甲基二乙醇胺脱硫系统再生塔实用模型摘要：利用拟平衡常数法建立了平衡溶解度模型，并应用于再生塔模型的计算，再生塔模型综合考虑了实际生产中非等压（塔板间有压降）、非等温（塔板间温度变化）及非恒摩尔流（塔板上存在部分冷凝）等各种非理想因素，同时对有关影响胺液再生的工艺参数进行了讨论，提出了提高胺液再生效果的建议，对生产操作和工程设计有指导作用。主题词：N-甲基二乙醇胺（MDEA）气体精制汽液平衡H2S和CO2溶解度1概述近几年来，N-甲基二乙醇胺（MDEA）在处理含有H2S、CO2的工业气流中愈[1-4]来愈受到人们的重视，国内外曾有人对MDEA水溶液吸收H2S(或CO2)的平[5]、[6]衡溶

2、解度进行了测试，并建立了相应的平衡溶解度数学模型,这些模型的建立为MDEA工业化应用创造了条件。但是平衡溶解度只能说明MDEA对H2S（或CO2）的吸收的可能性，而它的再生性能将关系到MDEA实际应用的可行性。研究N-甲基二乙醇胺再生塔模型，对指导装置生产操作具有积极的意义。再生塔计算常采用图解法和平衡曲线计算法，近年来，大量计算机软件如ASPEN、ProⅡ等的开发为再生塔计算开辟了新途径，但是这些商业软件均有一定的应用范围，对其计算误差无法核实，而且要付出相当的经济代价。因此，及时开发出具有自主知识产权、能解决装置现实问题的实用模型是必要的。2平衡溶解度模型的建立2.1平衡溶解度模型的理

3、论基础对于H2S、CO2同时吸收的MDEA水溶液存在如下平衡过程:K1RNCHHHRNCH（1）2323K2HOCOHHCO（2）223K3-HOHOH(3)2K42HCOHCO(4)331K5HSHHS(5)2K62HSHS(6)物料平衡关系式:[RNCHH][RNCH]m(7)23232[CO][HCO][CO]m·A(8)233CO22[HS][HS][S]m·A(9)2H2S电荷平衡关系式:22[H][RNCHH][OH][HCO]2[CO][H

4、S]2[S](10)2333根据亨利定律,溶液中溶解的酸气与气相中的分压关系:[HS]P/H(11)2H2SH2S[CO]P/H(12)2CO2CO2式中K1~K6──拟平衡常数m──胺液浓度，mol/lAH2S、Aco2──胺液中H2S及CO2的浓度，mol/molMDEA;HH2S、HCO2──胺液中H2S及CO2的溶解度系数，kPa·l/mol。由上述各式可推导出：A1K5K5K6PH2SH2S[H][H]2m·HH2S(13)KKKPA1224CO2CO2[H][H]2m·H(14)CO2+[H]由下式求得mK3K2[CO2]2K2K4[CO2]

5、K5[H2S]2K5K6[H2S][H](15)K[H][H][H]2[H]21[H]1[H]+如果胺的拟平衡常数K1已知,则可由式(15)求出[H],胺液中的平衡浓度ACO2、AH2S即可求出。2.2早期的平衡溶解度模型与改进平衡溶解度计算有多种方法，对于理想体系来说，其计算要简单些，而对于象H2S-CO2-MDEA-H2O这样的非理想系，由于采取的纠正偏差方法不同，而产生出众多的汽液平衡方程表达式，但其思路概括起来主要有两条，即以Kent、[7][8]Eisenberg为代表的拟平衡常数法和以Deshmukh-Mather为代表的活度系数2法。2.2.1拟平衡

6、常数法1976年，Kent、Eisenberg报道了DEA和MEA吸收H2S、CO2的平衡溶解[7]度模型，1987年朱利凯、陈庚良依据该模型建立了MDEA吸收H2S、CO2的[5][6]平衡溶解度模型，1998年有人对该模型进行了改进。由于缺乏[5]、[6]H2S-CO2-MDEA-H2O体系的平衡溶解度数据，这两个模型均采用了由单一体系的拟平衡常数加权平均求取MDEA的拟平衡常数K1的办法。将H2S-CO2-MDEA-H2O体系的数据与单一体系数据一起回归处理得到对于H2S-CO2-MDEA-H2O体系（或单一体系H2S-MDEA-H2O、CO2-MDEA-H2O）的K1表达式：AH2

7、SlgK1.7221842148.982/T0.567558A0.0274m1H2SAAH2SCO2(16)ACO20.2731920.11722348.427/T1.6471A0.0448679mCO2AAH2SCO2式中：T——平衡温度K经325组平衡溶解度数据计算验证，新模型的计算精确度较原模型更高，能满足工程设计的需要。由两种方法计算出的H2S、CO2溶解度与实测溶解度的相对误差如表1